Por primera vez, las células madre del cordón umbilical se han convertido directamente en las células de soporte del cerebro, los llamados oligodendrocitos. Esto eventualmente puede conducir a nuevas opciones de tratamiento para las enfermedades del sistema nervioso y particularmente para las lesiones de la médula espinal y la esclerosis múltiple.

Esta es la primera vez que esto se ha logrado con células madre no embrionarias, lo que supera muchos de los obstáculos éticos que se presentan con el uso de las células madre embrionarias.

Las células madre del cordón umbilical no plantea un dilema ético, porque las células provienen de una fuente que de otro modo serían descartados. Otra ventaja importante es que las células umbilicales en general, no se han encontrado que provocan reacciones inmunes, lo que simplificaría su potencial uso en los tratamientos médicos.

El principal desafío en el trabajo con las células madre es encontrar el producto desencadenante que transforme las células madre en el tipo celular deseado, en este caso transformar las células madre umbilicales en oligodendrocitos.

Entre los candidatos posibles encontraron que la norepinefrina, un promotor del crecimiento de las células madre, hacía que las células madre umbilicales se convirtieran en oligodendrocitos. Sin embargo, la conversión no fue completa pues las células crecieron pero luego no llegaron a alcanzar un nivel similar a las que se encuentra en el sistema nervioso humano.

Esto lo lograron poniendo restricciones físicas para el crecimiento celular mediante pequeños entorno tridimensional. Sólo después de hacer este cambio, y sin dejar de suministrar la norepinefrina, las células maduraron totalmente en oligodendrocitos. Es decir, las células madre son muy sensibles a las condiciones ambientales en las que se desarrollen.

Este crecimiento de los oligodendrocitos, aunque crucial, es sólo un primer paso para posibles tratamientos médicos. Hay dos opciones principales para continuar con las futuras investigaciones. La primera es que las células podrían inyectarse en el cuerpo en el momento de una lesión en la médula espinal para promover la reparación. Otra posibilidad interesante se refiere a la esclerosis múltiple y otras condiciones similares.

Los oligodendrocitos producen la mielina, que aísla las células nerviosas y permite las señales eléctricas que guían el movimiento y otras funciones. La pérdida de la mielina conduce a la esclerosis múltiple y otras condiciones relacionadas, tales como la neuropatía diabética.

La inyección de los nuevos oligodendrocitos pudiera mejorar la condición de los pacientes que sufren estas enfermedades. Los científicos también esperan desarrollar las técnicas necesarias para crecer los oligodendrocitos en el laboratorio para su uso como un sistema modelo tanto para una mejor comprensión de la pérdida y la restauración de la mielina como para las pruebas de los nuevos tratamientos de medicina regenerativa.

Referencia

Hedvika Davis, Xiufang Guo, Stephen Lambert, Maria Stancescu, James J. Hickman. Small Molecule Induction of Human Umbilical Stem Cells into Myelin Basic Protein Positive Oligodendrocytes in a Defined Three-Dimensional Environment. ACS Chemical Neuroscience, 2011; 111129100355003 DOI: 10.1021/cn200082q

Siempre me ha llamado la atención que algunas personas sienten más cariño para con sus mascotas que para sus similares humanos. No importa cuál es nuestra respuesta a los animales, al parecer esta es debido a que tenemos una parte específica del cerebro que está cableada para detectar rápidamente las criaturas de la especies no humanas. De hecho, los investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech) y UCLA informan que a lo largo de las neuronas de la amígdala, un centro en el cerebro conocido para el procesamiento de las reacciones emocionales, responden preferentemente a las imágenes de los animales.

El equipo de investigación publicó su hallazgo en la revista Nature Neuroscience luego de reclutar y analizar a 41 pacientes con epilepsia en el Ronald Reagan UCLA Medical Center. Estos pacientes ya estaban siendo monitoreados para la actividad cerebral relacionada con las convulsiones. Utilizando electrodos ya en marcha, el equipo registró las respuestas de una sola neurona de la amígdala en los participantes del estudio al observar las imágenes de personas, animales, lugares u objetos.

Las amígdalas son una estructura en forma de almendra con grupos de neuronas – células que son componentes fundamentales del sistema nervioso – situadas profundamente en el lóbulo temporal del cerebro.

El estudio muestra que las neuronas humanas en la amígdala responden preferentemente a las imágenes de los animales, lo que significa que observaron la mayor cantidad de actividad en las células neuronales cuando los pacientes mirar0n a los gatos o serpientes frente a los edificios o las personas. Esta preferencia se extiende a todos los animales, ya sean feos o peligrosos, es decir, parece ser independiente del contenido emocional de las imágenes. Sorprendentemente, nos encontramos que este comportamiento es único respuesta de la amígdala derecha y no de la izquierda.

Esta sorprendente asimetría hemisférica ayuda a fortalecer los resultados anteriores y apoyan la idea de que, al principio de evolución de los vertebrados, el hemisferio derecho se especializa en el tratamiento de los estímulos inesperados y biológicamente relevantes, o con los cambios en el medio ambiente.

En términos de la evolución del cerebro, la amígdala es una estructura muy antigua, ya lo largo de nuestra historia biológica, los animales, que podrían representar los depredadores o presas, eran una clase de gran relevancia para nuestros estímulos.

Nadie se hubiera imaginado que las células de la amígdala responde más a los animales que a los rostros humanos, y en particular, que responden a todo tipo de animales, no solo los peligrosos. Este estudio va a estimular más la investigación en este campo del comportamiento y tiene el potencial de ayudarnos a entender mejor las fobias a los animales.

Referencia

lorian Mormann, Julien Dubois, Simon Kornblith, Milica Milosavljevic, Moran Cerf, Matias Ison, Naotsugu Tsuchiya, Alexander Kraskov, Rodrigo Quian Quiroga, Ralph Adolphs, Itzhak Fried, Christof Koch. A category-specific response to animals in the right human amygdala. Nature Neuroscience, 2011; DOI: 10.1038/nn.2899

Los científicos han descubierto una nueva manera de convertir las células de la piel humana en células cerebrales, un gran avance de la medicina y la salud humana al ofrecer una nueva esperanza para la medicina regenerativa y el descubrimiento de nuevos fármacos personalizados.

En un artículo que se publicado en la revista científica Cell Stem Cell, se reveló un método eficiente y robusto para transformar las células adultas de la piel en neuronas que son capaces de transmitir las señales del cerebro, marcando uno de los primeros experimentos documentados para la transformación de células adultas de un ser humano en células funcionales del cerebro.

Este trabajo podría tener implicaciones importantes para los pacientes y las familias que sufren de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, el Parkinson y la enfermedad de Huntington. Estas investigaciones ofrecen una nueva esperanza para el proceso de desarrollo de medicamentos para estas enfermedades, así como la posibilidad de la terapia de células de reemplazo para reducir el trauma de millones de personas afectadas por estas devastadoras e irreversibles enfermedades.

El descubrimiento de una forma de convertir las células adultas de la piel en células que actúan como células madre embrionarias ha mejorado radicalmente los campos de la biología celular y la investigación con células madre.

Las células madre embrionarias “pluripotentes”, son células que pueden convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo humano. Estas constituyen una enorme promesa para la medicina regenerativa, en la que los órganos y tejidos dañados pueden ser reemplazados o reparados por nuevas células. Muchos en la comunidad científica consideran clave el uso de células madre para los futuros tratamientos y la erradicación de varias enfermedades, incluyendo las enfermedades cardíacas y la diabetes.

Este trabajo ofrece otro método para evitar el uso de células madre embrionarias y la creación de una plataforma completamente nueva para los estudios fundamentales de las enfermedades humanas. Por ejemplo en el futuro se podrán reprogramar las células de la piel podrían para ser utilizadas para poner a prueba tanto la seguridad como la eficacia en el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer.

Esta tecnología permitirá crear un modelo para las enfermedades neurodegenerativas de forma muy rápida en el laboratorio, obteniendo las células nerviosas de los pacientes individuales en cuestión de días, en lugar de los meses requeridos anteriormente.

En los experimentos publicados se utilizaron dos genes y un microARN para convertir una muestra de piel de una mujer de 55 años de edad, directamente en las células del cerebro. Los microARN son pequeñas hebras de material genético que regulan casi todos los procesos en cada célula del cuerpo.

Las células neuronales creadas fueron funcionales pues intercambiaron los impulsos eléctricos necesarios para que las células del cerebro puedan comunicarse. El uso de microARN para reprogramar las células es una manera más segura y más eficiente que la manipulación de genes. En experimentos posteriores, los autores esperan que depender únicamente de los microARN y de los compuestos farmacéuticos para convertir las células de la piel a las células cerebrales, lo que debería conducir a la generación más eficiente de células para su análisis y propósitos de regeneración.

Referencia

Rajesh Ambasudhan, Maria Talantova, Ronald Coleman, Xu Yuan, Saiyong Zhu, Stuart A. Lipton, Sheng Ding.Direct Reprogramming of Adult Human Fibroblasts to Functional Neurons under Defined Conditions. Cell Stem Cell, 28 July 2011 DOI: 10.1016/j.stem.2011.07.002

El VIH debilita la barrera hematoencefálica, una red de vasos sanguíneos que mantiene aislado al cerebro de las sustancias químicas y toxinas potencialmente peligrosas. ¿Cómo lo hace? ¿Será capaz el VIH de causar problemas neurológicos?

Los hallazgos, publicados en The Journal of Neuroscience, podrían ayudar a explicar por qué algunas personas que viven con el VIH experimentan complicaciones neurológicas, a pesar de los beneficios de los regímenes de medicamentos modernos que los mantienen vivos por mucho tiempo.

Hoy en día los tratamientos comunes con anti-retrovirales reducen exitosamente la replicación del VIH y retrasan la progresión de la enfermedad. Sin embargo, estudios recientes muestran que entre un 40 a un 60 por ciento de los pacientes con este tipo de tratamiento siguen sufriendo de un leve a moderado déficit neurológico, incluyendo la pérdida de la memoria y dificultades en el aprendizaje.

En el nuevo estudio de científicos del Albert Einstein College of Medicine, encontraron que la infección por VIH rompe la barrera hematoencefálica específicamente en un pequeño número de células de soporte del cerebro llamadas astrocitos. Esto ocurre pese a una baja producción viral casi indetectable. En condiciones normales los astrocitos contribuyen a mantener los vasos sanguíneos que componen la barrera.

Para probar si el VIH interfiere con este sistema de apoyo, los colegas construyeron un modelo de la barrera sangre-cerebro usando células humanas en el laboratorio. En un estudio previo, los investigadores encontraron que el VIH infecta a alrededor de un 5 por ciento de los astrocitos. En el estudio actual, los investigadores encontraron la presencia del VIH en un porcentaje similar de los astrocitos y esto condujo a la muerte de las células cercanas no infectadas y también a una barrera más permeable.

Curiosamente las células vecinas murieron, sin embargo, los astrocitos portadores del VIH sobrevivieron. Los astrocitos intercambian señales químicas a través de unas moléculas especializadas llamadas uniones. Esto sugiere que los astrocitos infectados transmiten las señales tóxicos a las células vecinas a través de los espacios articulares.

Según los autores los resultados sugieren que la infección por VIH de los astrocitos pueden ser importante en la aparición del deterioro cognitivo en las personas que viven con la enfermedad. Se necesitarán nuevas terapias que no sólo atacan a los virus, sino también que detengan la propagación del virus a otras células del cerebro no infectadas.

En un análisis del tejido cerebral de los monos macacos infectados con la forma simia del VIH se encontraron resultados muy similares.

Los investigadores en SIDA nunca han encontrado una explicación clara por qué el VIH está asociado a complicaciones neurológicas que persisten a pesar de las potentes terapias combinadas antivirales que han mejorado la salud y la supervivencia. Este estudio proporciona una posible explicación dado que los astrocitos infectados puede provocar una cascada de señales que podría abrir el cerebro de varias influencias tóxicas.

Los resultados abren la posibilidad de desarrollar nuevos enfoques terapéuticos que bloquear o modificar la transmisión de las señales de los astrocitos infectados con el VIH.

Referencia

Eliseo A. Eugenin, Janice E. Clements, M. Christine Zink, and Joan W. Berman. Human Immunodeficiency Virus Infection of Human Astrocytes Disrupts Blood–Brain Barrier Integrity by a Gap Junction-Dependent Mechanism. The Journal of Neuroscience, 29 June 2011, doi:10.1523/JNEUROSCI.1460-11.2011.

La migraña hemipléjica familiar es un subtipo poco frecuente y grave de la migraña con aura, una experiencia inusual sensorial anterior a la crisis de migraña. Investigadores del Instituto Científico San Raffaele de Milán, y el CNR Instituto de Neurociencias en Pisa en Italia, han desarrollado un modelo de ratón con migraña hemipléjica familiar tipo 2 (FHM2) y lo utilizó para investigar la causa de la migraña.

En el estudio, publicado en la revista de acceso abierto PLoS Genetics, los investigadores desarrollaron un modelo animal para la migraña FHM2 mediante la inserción de la mutación del gen W887R ATP1A2 en el genoma del ratón. Estas mutaciones han sido previamente identificados en los pacientes con este tipo de migraña y se conoce que conducen a una pérdida de la función de la proteína Na α2, K-ATPasa.

Como la migraña es un fenotipo complejo, la investigación se centró en un endofenotipo específico que es funcionalmente vinculado a la migraña: depresión cortical difusa (CSD). Esto consiste es una onda de despolarización neuronal y glial, que progresa lentamente a través de la corteza y con frecuencia causa migraña con aura.

El análisis en vivo del modelo de ratón FHM2 indicó un aumento de la susceptibilidad CSD. Este aumento es consecuencia de la acelerada degradación de la proteína mutante a través del sistema de proteasomas celulares, resultando en una disminución en la cantidad de funcional de la Na α2, K-ATPasa.

Dado que varias líneas de evidencia implican una función específica de esta proteína recaptación glial de glutamato en la hendidura sináptica, los autores estimaron que la facilitación de la CDS en el modelo de ratón FHM2 es sostenida por la depuración de glutamato por los astrocitos y por consiguiente un aumento de la neurotransmisión excitatoria cortical.

Los autores proponen que las interrupciones episódicas de la balanza de excitación-inhibición neuronal son la base de los “espontáneos” encendidos de la depresión cortical difusa en este tipo de migraña y, probablemente, en otros casos de migraña común.

Referencia

Loredana Leo, Lisa Gherardini, Virginia Barone, Maurizio De Fusco, Daniela Pietrobon, Tommaso Pizzorusso, Giorgio Casari. Increased Susceptibility to Cortical Spreading Depression in the Mouse Model of Familial Hemiplegic Migraine Type 2. PLoS Genetics, 2011; 7 (6): e1002129 DOI: 10.1371/journal.pgen.1002129

Un nuevo informe describe cómo las células madre embrionarias de ratón son capaces de diferenciarse y formar una copa óptica, capaz de dar lugar a un tejido que exhibe la característica de la estructura estratificada de la retina. Publicado en la revista Nature , el estudio utilizó un avanzado sistema de cultivo de tejido en tres dimensiones no sólo para demostrar esta capacidad de auto-organización de las células madre pluripotentes, sino también la dinámica subyacente de las células formadas.

La base mecánica de la formación de la copa óptica, con su compleja estructura de dos paredes, ha sido una incógnita en la embriología. La retina, con sus orígenes en el mesencéfalo lateral, es parte del sistema nervioso central. Su desarrollo se inicia con la formación de la vesícula óptica, una bolsa de epitelio que se profundiza y se desarrolla para formar la copa óptica, que forma una doble capa de células de epitelio pigmentario en el exterior, y la retina neural en la pared interna. Generalmente se ha pensado que esta transformación se desencadena por influencias químicas y físicas de otros tejidos, como el cristalino o la córnea, pero algunos, entre ellos el padre de la embriología experimental, Hans Spemann, han sugerido que la inducción o la fuerza externa quizás no sea necesaria.

Para resolver esta cuestión, los autores diseñaron un sistema de cultivo de células madre que había sido previamente utilizado para diferenciar estas células madre pluripotentes en un amplia gama de tipos de células neuronales, incluyendo, las neuronas corticales. Mediante la adición de proteínas de matriz extracelular al medio, el grupo fue capaz de organizar epitelios precursores de retina en el cultivo a los 7 días. Un día después, una estructura similar a la vesícula óptica empezó a formarse, seguido de una bicapa óptica con forma de taza al día 10. Esto indica que el desarrollo de la copa óptica se ha recapitulado in vitro, y esto es importante, en ausencia de cualquier fuente externa de señalización, por ejemplo, de la lente, lo que demuestra la capacidad de auto-organización de dichas células y tejidos.

Lo que logró resolver este estudio es un problema de casi un siglo de antigüedad en la embriología, al mostrar que los precursores de la retina tiene la capacidad inherente de dar lugar a la compleja estructura de la copa óptica. Es posible pensar que estamos en camino de convertir y generar no sólo los tipos de células diferenciadas, sino también de los los tejidos organizados a partir de células madre. Esto puede abrir nuevas vías hacia las aplicaciones en medicina regenerativa. Las aplicaciones potenciales incluyen la medicina regenerativa para el tratamiento de los trastornos degenerativos de la retina, como la retinitis pigmentosa.

Referencia

Mototsugu Eiraku, Nozomu Takata, Hiroki Ishibashi, Masako Kawada, Eriko Sakakura, Satoru Okuda, Kiyotoshi Sekiguchi, Taiji Adachi, Yoshiki Sasai. Self-organizing optic-cup morphogenesis in three-dimensional culture.Nature, 2011; 472 (7341): 51 DOI: 10.1038/nature09941

Esta nueva capacidad de reprogramar las células madre y hacer crecer un suministro ilimitado de neuronas humanas permitirá una ola rápida de pruebas de la droga para la enfermedad de Alzheimer, permitiendo a los investigadores estudiar por qué las neuronas mueren durante la enfermedad y finalmente poder lograr trasplantar las nuevas neuronas en las personas con Alzheimer. El documento se publicará en la revista Stem Cells.

Estas neuronas críticas, llamada las neuronas colinérgicas del cerebro anterior basal, ayudan a recuperar los recuerdos del hipocampo en el cerebro. A principios de la enfermedad de Alzheimer, la posibilidad de recuperar los recuerdos se pierde, no los recuerdos en sí mismo. Hay una población relativamente pequeña de estas neuronas en el cerebro, y su pérdida tiene un efecto rápido y devastador en la capacidad de recordar.

Ahora que se ha aprendido cómo fabricar estas células, podemos estudiar en una placa de cultivo de tejidos y averiguar lo que podemos hacer para evitar que se mueran, dijeron los autores.

Esta técnica para producir las neuronas permite un número casi infinito de estas células para ser cultivadas en los laboratorios y permite que otros científicos desarrollen la capacidad de analizar por qué esta población de neuronas muere de forma selectiva en la enfermedad de Alzheimer.

La capacidad de hacer estas células también significa que los investigadores pueden probar rápidamente miles de medicamentos diferentes para ver cuáles pueden mantener vivas las células cuando están en un entorno difícil. Esta técnica se conoce como prueba rápida de detección de alto rendimiento.

Los autores demostraron que las neuronas recién producidas funcionan igual que los originales. Y para eso trasplantaron las neuronas nuevas en el hipocampo de los ratones y demostraron que las neuronas funcionaban normalmente. Las neuronas producen axones o fibras de conexión, en el hipocampo y también bombean la acetilcolina, una sustancia química que necesita el hipocampo para recuperar recuerdos de otras partes del cerebro.

Referencia

Christopher John Bissonnette, Ljuba Lyass, Bula J Bhattacharyya, Abdelhak Belmadani, Richard J Miller, John A Kessler. The Controlled Generation of Functional Basal Forebrain Cholinergic Neurons from Human Embryonic Stem Cells. Stem Cells, 2011; DOI: 10.1002/stem.626

Las investigaciones con pacientes que desarrollaron déficits específicos del lenguaje (como la incapacidad de comprender oraciones pasivas) tras una lesión cerebral sugieren que los diferentes aspectos del lenguaje pueden residir en diferentes partes del cerebro. Pero los intentos de encontrar estas regiones funcionalmente específicas del cerebro con las tecnologías actuales de neuroimagenes han sido inconsistentes y cuestionables.

Una razón para esta discrepancia puede deberse al hecho de que la mayoría de los estudios anteriores se basaron en los análisis de un grupo de personas en el que los datos de imágenes del cerebro fueron promediados a través de múltiples temas – un cálculo que podría introducir ruido estadístico y sesgos en el análisis. En otras palabras, los cerebros difieren en sus patrones de plegado y en la forma funcional de las zonas mapeadas en estos pliegues.

En por eso que se necesita “alinear los cerebros” para obtener datos precisos de los estudios de Resonancias Magnéticas. “Algunas regiones del cerebro parecen estar involucrado en el lenguajey curiosamente son también geográficamente cercanas a las regiones que apoyan otros procesos cognitivos como la música, la aritmética, o en general la memoria de trabajo.

La única manera de solucionar este problema, según los autores, es definir primero las “regiones de interés” en cada tema y luego de investigar esas regiones mediante el examen de sus respuestas a varias nuevas tareas. Para ello, desarrollaron una rutina “localizadora” donde los sujetos leyeron frases con oraciones correctas o secuencias de palabras no pronunciables.

Frases de ejemplo: El perro persiguió al gato todo el día.

Ejemplo de construcción de secuencia de palabras no pronunciables: BOKER SE LA DESH DRILES LER CICE FRISTY’S

Al restar las regiones activadas no lingüísticas de las regiones activadas por la frase correcta, los investigadores encontraron un número de regiones “lingüísticas” que fueron identificados con rapidez y confiabilidad en los cerebros individuales.

“Este nuevo método más sensible y nos permite ahora investigar las cuestiones de especificidad funcional entre el lenguaje y otras funciones cognitivas, así como entre los diferentes aspectos del lenguaje”, concluyeron los autores. “Es más probable que se descubra que los parches de la corteza se especializan en el idioma y que también apoyan otras funciones cognitivas como la música y la memoria de trabajo. Entender la relación entre el lenguaje y el resto del estado es una de las preguntas clave de la neurociencia cognitiva.”

Referencia

E. Fedorenko, P. J. Hsieh, A. Nieto Castanon, S. Whitfield-Gabrieli, N. Kanwisher. A new method for fMRI investigations of language: Defining ROIs functionally in individual subjects. Journal of Neurophysiology, 2010; DOI: 10.1152/jn.00032.2010

Se conoce que las neuronas tienen una función importante en el procesamiento de las señales visuales relacionados con el movimiento. Un equipode científicos descubrieron que una neurona individual integra las aportaciones que recibe a través de muchas sinapsis (entradas) a la vez en una sola señal de salida – una decisión que en esencia es hecha por un solo nervio celular. El informe de los científicos aparece en el último número de la revista Nature y abre una nueva vía para la exploración de cómo funciona el aprendizaje a nivel de una neurona individual.

Cuando la luz incide en la retina del ojo humano, golpea 126 millones de células sensoriales, que lo transforman en señales eléctricas. Incluso la unidad más pequeña de la luz, un fotón, puede estimular una de estas células sensoriales. Como consecuencia, esta cantidad enorme de datos tienen que ser procesada para que seamos capaces de ver. Si bien el tratamiento de los datos visuales se inicia en la retina, la imagen acabada sólo se plantea en el cerebro o, para ser más precisos, en la corteza visual en la parte posterior del cerebro. Los científicos que trabajan con Arthur Konnerth – profesor de neurofisiología en la TUM y Carl von Linde en el Instituto de Estudios Avanzados de la TUM – están interesados en un cierto tipo de neuronas en la corteza visual que nos alertan  de las señales eléctricas cuando un objeto se mueve delante de nuestros ojos – o en este caso a los ojos de un ratón.

Cuando el ratón se le muestra un patrón de barras horizontales en movimiento, las neuronas específicas en su corteza visual responden constantemente, dependiendo de si el movimiento es de abajo hacia arriba o de derecha a izquierda. El patrón de respuesta al impulso de estas “orientaciones” neuronas ya es bien conocida. Sin embargo, lo que no se conocía en detalle, es lo que le sucedía a la señal de entrada. Esto no era fácil de establecer ya que cada una de las neuronas tiene un “árbo” entero de diminutas antenas ramificadas, conocidas como dendritas, en la que cientos de otras neuronas “conectan” con sus sinapsis.

Para obtener más información sobre la señal de entrada, Konnerth y sus colegas observaron un ratón en el acto de ver, con la resolución que va más allá de una célula nerviosa en una sola sinapsis. Ellos refinaron un método llamado microscopio de dos fotones de fluorescencia, que permite mirar hacia arriba a la mitad de un milímetro en el tejido cerebral y ver no sólo una celda individual, sino incluso sus dendritas. Junto con esta sonda microscópica, realizaron señales eléctricas a las dendritas de las neuronas individuales utilizando pequeñas pipetas  de vidrio (técnica de patch-clamp). “Hasta ahora, los experimentos similares sólo se han llevado a cabo en las neuronas cultivadas en placas de Petri”, dice Konnerth. “El cerebro intacto es mucho más complejo. Debido a que se mueve un poco todo el tiempo, la resolución de los sitios individuales de entrada sináptica en las dendritas fue extremadamente difícil.”

El esfuerzo ya ha recompensado al equipo con un descubrimiento. Ellos encontraron que en respuesta a las mociones de diferente orientaciones de un patrón de barras en el campo de visión de un ratón, una neurona individual de “orientación” recibe las señales de entrada de un número de células nerviosas orientadas de manera diferente en su red de conexiones, pero sólo envía una especie de señal de salida. ¿Y esto, “Konnerth dice,” es donde las cosas se ponen realmente emocionante”. La neurona de orientación sólo envía señales de salida cuando, por ejemplo, el patrón de barra se mueve de abajo hacia arriba. Es evidente que la neurona compara las señales de entrada distintas entre sí y por lo tanto reduce la saturación de los datos de entrada a los datos más esenciales necesarios para la percepción clara de los movimientos.

En el futuro, los científicos pretender extender este enfoque de investigación a la observación del proceso de aprendizaje en una neurona individual. Los neurocientíficos especulan que una neurona puede ser capturada en el acto de aprender una nueva orientación.

Este método permite observar, hasta el nivel de una sinapsis individual, cómo una neurona individual en el cerebro vivo está conectado en red con los demás y cómo se comporta, por lo tanto debemos ser capaces de hacer una contribución fundamental para comprender el proceso de aprendizaje.

Referencia

Hongbo Jia, Nathalie L. Rochefort, Xiaowei Chen, Arthur Konnerth. Dendritic organization of sensory input to cortical neurons in vivo. Nature, 2010; 464 (7293): 1307 DOI: 10.1038/nature08947

En cambio, para dar sentido a una frase los seres humanos usasamos varias regiones del cerebro, cada una diseñada para llevar a cabo diferentes tareas primitivas. Dependiendo del tipo de gramática que se utiliza en la formación de una oración dada, el cerebro activará un cierto conjunto de regiones para procesarlo. Algo similar cuando un carpintero escoge de su caja de herramientas el conjunto de estas que le servirán para llevar a cabo los distintos componentes básicos que componen una tarea compleja.

“Estamos utilizando y adaptando la maquinaria que ya tenemos en nuestro cerebro”, dijo el coautor del estudio Aaron Newman. “Obviamente estamos haciendo algo diferente con respecto de los otros animales, porque somos capaces de aprender el idioma a diferencia de cualquier otra especie. Pero no es porque algunos regiones hayan evolucionado especialmente en nuestro cerebro sólo para el idioma, y nada más.”

Para determinar las diferentes regiones del cerebro fueron utilizadas distintas frases con distintos tipos de gramática, y los científicos se centraron en el Lenguaje de Señas Americano por una rara calidad que tiene.

Algunos idiomas (Inglés, por ejemplo) se basan en el orden de palabras en una oración para expresar las relaciones entre los elementos de la oración. Cuando un hablante de Inglés oye la frase “Sally saluda a Bob,” está claro desde el orden de las palabras que Sally es quien esta haciendo el saludo y Bob es la persona que lo recibe y no al revés.

En otros idiomas (español, por ejemplo) se basan en las inflexiones, los sufijos y prefijos de las palabras, para transmitir las relaciones sujeto-objeto, y el orden de las palabras pueden ser intercambiables.

Lenguaje de señas americano tiene la característica útil de que las relaciones sujeto-objeto puede expresarse en cualquiera de las dos maneras – mediante el orden de las palabras o las inflexiones.  Para el estudio, el equipo formó 24 frases y expresó cada una de estas oraciones usando ambos métodos.

Mediante IRM (imagen por resonancia magnética)  vigilaron  las áreas del cerebro que se activaron en el tratamiento de los diferentes tipos de oraciones.

El estudio encontró las distintas regiones del cerebro que se utilizan para procesar los dos tipos de sentencias: aquellas en los que se determinó el orden de las palabras y las relaciones entre los elementos de la oración, y aquellas en los que la inflexión facilitaba la información.

De hecho, al tratar de entender los diferentes tipos de gramática, los seres humanos utilizan las regiones del cerebro que están diseñados para realizar las tareas primitivas que se refieren a la naturaleza de las frases que están tratando de interpretar. Por ejemplo, en una sentencia de orden en las palabras se activan las zonas de la corteza frontal que le dan a los seres humanos la capacidad de poner la información en secuencias, mientras que una sentencia de inflexión se localiza  en partes del lóbulo temporal que se especializan en dividir la información en sus partes constituyentes.

“Estos resultados muestran que la gente realmente debe pensar en el lenguaje y el cerebro de una manera diferente, en términos de cómo el cerebro aprovecha algunos quizá estructuras preexistentes computacionales para interpretar el lenguaje”, dijeron los autores.

Además de proporcionar perspectivas sobre cómo el lenguaje pudo haber evolucionado en los seres humanos, los hallazgos de los científicos tal vez podría eventualmente encontrar aplicaciones en la medicina. Por ejemplo, podría resultar valiosa para evaluar la mejor manera de enseñar el lenguaje a una persona con daño cerebral en ciertas áreas pero no en otros, como a una víctima de un derrame cerebral.

Referencia

A. J. Newman, T. Supalla, P. Hauser, E. L. Newport, D. Bavelier. Dissociating neural subsystems for grammar by contrasting word order and inflection. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2010; 107 (16): 7539 DOI: 10.1073/pnas.1003174107