Foto: © RUB, Marquard
El cerebro dispone de un sistema de posicionamiento global (GPS) que nos permite orientarnos en relación con nuestro entorno, una habilidad capital para nuestra supervivencia.
Gracias a este sistema de navegación, los seres humanos y los animales pueden hacer frente a entornos complejos, incluso sin una brújula.
Esa proeza la conseguimos gracias a la intensa actividad de una red de neuronas situadas en lo más profundo del cerebro: cooperan para crear un mapa mental del entorno que nos permite trazar el trayecto de un lugar a otro.
Las regiones del cerebro involucradas en la búsqueda de rutas están íntimamente ligadas con la formación de recuerdos nuevos. Cuando esos circuitos neuronales fallan sobreviene la desorientación que caracteriza a los enfermos de alzhéimer.
Ahora, investigadores de la Universidad Ruhr de Bochum y del Centro Médico Universitario de Friburgo, ambos en Alemania, y de la Universidad de Pekín, en China, han descubierto cómo consigue el cerebro esta singular hazaña.
Oscilaciones theta
Los investigadores han descubierto que las ondas Theta del cerebro son las que permiten que recordemos en todo momento a dónde vamos y nos evitan la desorientación.
La actividad eléctrica del cerebro genera una serie de ondas que pueden ser detectadas mediante el electroencefalógrafo.
Estas ondas son del orden de microvoltios en humanos y se clasifican en: delta (de 1 a 3 Hz); theta (3,1 a 7,9 Hz); alpha o ritmo mu (8 a 13 Hz); beta (14 a 29 Hz) y gamma (30 a 100 Hz).
Las ondas theta están asociadas con las primeras etapas de sueño y se generan tras la interacción entre los lóbulos temporal y frontal.
Según los resultados de esta investigación, publicados en la revista revista Science Advances, las ondas theta son también las que nos permiten recordar el lugar al que queremos ir cuando iniciamos un trayecto.
Los investigadores llegaron a esta conclusión después de estudios con pacientes con epilepsia a los que les había implantado electrodos en el cerebro para sus tratamientos médicos.
Los autores de esta investigación aprovecharon estos electrodos para registrar su actividad neuronal durante una tarea de navegación en realidad virtual.
Gracias a este sistema de navegación, los seres humanos y los animales pueden hacer frente a entornos complejos, incluso sin una brújula.
Esa proeza la conseguimos gracias a la intensa actividad de una red de neuronas situadas en lo más profundo del cerebro: cooperan para crear un mapa mental del entorno que nos permite trazar el trayecto de un lugar a otro.
Las regiones del cerebro involucradas en la búsqueda de rutas están íntimamente ligadas con la formación de recuerdos nuevos. Cuando esos circuitos neuronales fallan sobreviene la desorientación que caracteriza a los enfermos de alzhéimer.
Ahora, investigadores de la Universidad Ruhr de Bochum y del Centro Médico Universitario de Friburgo, ambos en Alemania, y de la Universidad de Pekín, en China, han descubierto cómo consigue el cerebro esta singular hazaña.
Oscilaciones theta
Los investigadores han descubierto que las ondas Theta del cerebro son las que permiten que recordemos en todo momento a dónde vamos y nos evitan la desorientación.
La actividad eléctrica del cerebro genera una serie de ondas que pueden ser detectadas mediante el electroencefalógrafo.
Estas ondas son del orden de microvoltios en humanos y se clasifican en: delta (de 1 a 3 Hz); theta (3,1 a 7,9 Hz); alpha o ritmo mu (8 a 13 Hz); beta (14 a 29 Hz) y gamma (30 a 100 Hz).
Las ondas theta están asociadas con las primeras etapas de sueño y se generan tras la interacción entre los lóbulos temporal y frontal.
Según los resultados de esta investigación, publicados en la revista revista Science Advances, las ondas theta son también las que nos permiten recordar el lugar al que queremos ir cuando iniciamos un trayecto.
Los investigadores llegaron a esta conclusión después de estudios con pacientes con epilepsia a los que les había implantado electrodos en el cerebro para sus tratamientos médicos.
Los autores de esta investigación aprovecharon estos electrodos para registrar su actividad neuronal durante una tarea de navegación en realidad virtual.
Experimento en realidad virtual
En el experimento, los pacientes aprendieron a asociar ciertos objetos en un entorno virtual con ubicaciones específicas. Para cada una de estas asociaciones aprendidas, los científicos identificaron el patrón de actividad cerebral característico de cada ubicación.
Más tarde, los sujetos tuvieron que recordar qué objeto estaba asociado con qué lugar. A medida que buscaban el lugar correcto en la memoria y navegaban a esa ubicación en el entorno virtual, el cerebro reactivó los patrones de actividad específicos de cada ubicación.
Esta reactivación de la actividad cerebral ocurrió para diferentes pares de objetos y sitios en diferentes momentos en el curso de las oscilaciones theta.
"Las oscilaciones theta coordinan la reactivación de diferentes memorias y también ayudan a distinguir las memorias de otros recuerdos diferentes", expica Lukas Kunz, uno de los investigadores, en un comunicado.
Estudios anteriores ya habían demostrado que las oscilaciones en la actividad neuronal durante la navegación tienen un patrón característico.
Ahora se ha establecido que las oscilaciones theta, cuando se sitúan a una frecuencia de aproximadamente cuatro hercios, son las que gestionan los recuerdos necesarios para la navegación.
El descubrimiento tendrá una aplicación médica importante: "muchas enfermedades están asociadas con la desorientación y la pérdida de memoria, por lo que es importante entender los mecanismos neuronales subyacentes", explica Nikolai Axmacher, otro de los investigadores.
Los científicos esperan que esta investigación ayude a encontrar biomarcadores para estas enfermedades neurológicas: siguiendo el rastro de los patrones cerebrales asociados a la navegación, será posible establecer dianas de tratamientos para que pacientes afectados puedan recuperar el sentido de la orientación.
En el experimento, los pacientes aprendieron a asociar ciertos objetos en un entorno virtual con ubicaciones específicas. Para cada una de estas asociaciones aprendidas, los científicos identificaron el patrón de actividad cerebral característico de cada ubicación.
Más tarde, los sujetos tuvieron que recordar qué objeto estaba asociado con qué lugar. A medida que buscaban el lugar correcto en la memoria y navegaban a esa ubicación en el entorno virtual, el cerebro reactivó los patrones de actividad específicos de cada ubicación.
Esta reactivación de la actividad cerebral ocurrió para diferentes pares de objetos y sitios en diferentes momentos en el curso de las oscilaciones theta.
"Las oscilaciones theta coordinan la reactivación de diferentes memorias y también ayudan a distinguir las memorias de otros recuerdos diferentes", expica Lukas Kunz, uno de los investigadores, en un comunicado.
Estudios anteriores ya habían demostrado que las oscilaciones en la actividad neuronal durante la navegación tienen un patrón característico.
Ahora se ha establecido que las oscilaciones theta, cuando se sitúan a una frecuencia de aproximadamente cuatro hercios, son las que gestionan los recuerdos necesarios para la navegación.
El descubrimiento tendrá una aplicación médica importante: "muchas enfermedades están asociadas con la desorientación y la pérdida de memoria, por lo que es importante entender los mecanismos neuronales subyacentes", explica Nikolai Axmacher, otro de los investigadores.
Los científicos esperan que esta investigación ayude a encontrar biomarcadores para estas enfermedades neurológicas: siguiendo el rastro de los patrones cerebrales asociados a la navegación, será posible establecer dianas de tratamientos para que pacientes afectados puedan recuperar el sentido de la orientación.
Referencia
Hippocampal theta phases organize the reactivation of large-scale electrophysiological representations during goal-directed navigation. Lukas Kunz et al. Science Advances 03 Jul 2019: Vol. 5, no. 7, eaav8192. DOI: 10.1126/sciadv.aav8192
Hippocampal theta phases organize the reactivation of large-scale electrophysiological representations during goal-directed navigation. Lukas Kunz et al. Science Advances 03 Jul 2019: Vol. 5, no. 7, eaav8192. DOI: 10.1126/sciadv.aav8192