Imagen: Falko Fuhrmann. Fuente: DZNE.
Un equipo de investigadores del Centro Alemán para Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE) y de la Universidad de Bonn ha identificado unos circuitos neuronales en cerebros de los ratones fundamentales para el movimiento y la navegación por el espacio.
Estas células nerviosas, que se supone existen de manera similar en los seres humanos, se ocupan de dar la señal de inicio para la locomoción y también suministran al cerebro información relacionada con la velocidad.
Los hallazgos arrojan nueva luz sobre el funcionamiento de la memoria espacial, y además podrían ayudar a mejorar nuestra comprensión sobre los síntomas motores asociados a la enfermedad de Parkinson, informa el DZNE en un comunicado.
El cerebro acelera con el cuerpo
En un ambiente que nos es familiar, nuestros movimientos tienen un propósito. Por ejemplo, si dejamos nuestra mesa de oficina para ir a tomar un café, seguiremos una ruta predefinida almacenada en nuestra memoria.
Para hacer esto, nuestro cerebro tiene que procesar diferentes impresiones sensoriales rápidamente. Esto sucede siempre que nos movemos en un espacio.
Curiosamente, cuando aumentamos la velocidad durante nuestro recorrido, la velocidad de procesamiento de datos espaciales en el cerebro también aumenta, afirman los investigadores alemanes.
Así, cuanto más rápido nos movemos, menos tiempo tiene el cerebro para registrar las señales del entorno y para asociar estas señales con nuestro mapa espacial memorizado. Por consiguiente, nuestra percepción tiene que seguir el ritmo de la velocidad de movimiento, de manera que recordemos el camino correcto a seguir.
Estas células nerviosas, que se supone existen de manera similar en los seres humanos, se ocupan de dar la señal de inicio para la locomoción y también suministran al cerebro información relacionada con la velocidad.
Los hallazgos arrojan nueva luz sobre el funcionamiento de la memoria espacial, y además podrían ayudar a mejorar nuestra comprensión sobre los síntomas motores asociados a la enfermedad de Parkinson, informa el DZNE en un comunicado.
El cerebro acelera con el cuerpo
En un ambiente que nos es familiar, nuestros movimientos tienen un propósito. Por ejemplo, si dejamos nuestra mesa de oficina para ir a tomar un café, seguiremos una ruta predefinida almacenada en nuestra memoria.
Para hacer esto, nuestro cerebro tiene que procesar diferentes impresiones sensoriales rápidamente. Esto sucede siempre que nos movemos en un espacio.
Curiosamente, cuando aumentamos la velocidad durante nuestro recorrido, la velocidad de procesamiento de datos espaciales en el cerebro también aumenta, afirman los investigadores alemanes.
Así, cuanto más rápido nos movemos, menos tiempo tiene el cerebro para registrar las señales del entorno y para asociar estas señales con nuestro mapa espacial memorizado. Por consiguiente, nuestra percepción tiene que seguir el ritmo de la velocidad de movimiento, de manera que recordemos el camino correcto a seguir.
Fluctuaciones rítmicas
Hace tiempo que se sabe que el hipocampo -la parte del cerebro que controla la memoria, particularmente la memoria espacial- se ajusta a la velocidad de nuestra locomoción. "La actividad eléctrica del hipocampo se somete a fluctuaciones rítmicas. Cuanto más rápido nos movemos, más rápidamente se activan ciertas células nerviosas", explica el neurólogo Stefan Remy , uno de los autores de este trabajo.
"Este aumento de la tasa de activación sensibiliza al cerebro. De esta forma, se vuelve más receptivo a las impresiones sensoriales cambiantes que tienen que ser procesadas a medida que nos movemos”.
Pero, ¿cómo sabe el cerebro la velocidad de nuestros movimientos? Hasta ahora, no había respuesta para esta pregunta. Pero Remy y sus colaboradores han logrado descifrar el mecanismo subyacente.
Para conseguirlo, estimularon áreas específicas del cerebro de los ratones, y registraron la actividad cerebral subsiguiente y la locomoción de los animales. "Hemos identificado los circuitos neuronales que enlazan la memoria espacial a la velocidad del movimiento. Esta interacción es una base importante para la memoria espacial en funcionamiento", dice Remy. "Suponemos que los seres humanos tienen células nerviosas similares, dado que el cerebro de los ratones y de los seres humanos tienen una estructura muy similar en estas regiones".
Grupo de células pequeñas
Las células en cuestión se encuentran en el "tabique medial", una parte del cerebro conectada directamente con el hipocampo. Estas células constituyen un grupo relativamente pequeño, de unos pocos miles.
Su papel es, según Remy, reunir información de los sistemas sensoriales y del aparato locomotor, determinar la velocidad de movimiento y transmitir esa información al hipocampo. De esta manera, sintonizan los sistemas espaciales de la memoria para el procesamiento optimizado de los estímulos sensoriales durante la locomoción.
Pero estos circuitos celulares tienen aún más funciones. "Hemos encontrado que también dan la señal de inicio para el movimiento, y controlan activamente la velocidad. Hasta ahora, esta función de control se había atribuido casi exclusivamente a la corteza cerebral motora", explica el investigador.
Relación con el Parkinson
Estas células nerviosas recién descubiertas están vinculadas, por otra parte, con las áreas del cerebro que resultan afectadas cuando se padece la enfermedad de Parkinson (en seres humanos), a su vez está asociada con trastornos de la motricidad y con la demencia.
"En este sentido, nuestros resultados tienen el potencial de proporcionar nuevos conocimientos sobre cómo los sistemas de memoria y la ejecución de los movimientos se ven afectadas por la enfermedad de Parkinson", concluye Remy.
Cerebro adelantado al tiempo
Otro curioso descubrimiento sobre cerebro y movimiento fue el realizado hace unos años por investigadores del Caltech (EEUU). Estos hallaron que nuestro cerebro se adelanta un instante a lo que percibimos para reaccionar en consecuencia, es decir, que nuestras reacciones motoras ante lo que nos rodea se producen antes de que nuestros sentidos nos sitúen en nuestro entorno. Este “adelanto” neuronal en el tiempo, nos permite reaccionar con mayor rapidez y control.
Además, en aquella ocasión, los científicos consiguieron localizar el área del cerebro en que se produce esta predicción: la corteza parietal posterior, que es la parte de la corteza motora del cerebro que se ocupa de transformar la información visual en instrucciones motoras.
Hace tiempo que se sabe que el hipocampo -la parte del cerebro que controla la memoria, particularmente la memoria espacial- se ajusta a la velocidad de nuestra locomoción. "La actividad eléctrica del hipocampo se somete a fluctuaciones rítmicas. Cuanto más rápido nos movemos, más rápidamente se activan ciertas células nerviosas", explica el neurólogo Stefan Remy , uno de los autores de este trabajo.
"Este aumento de la tasa de activación sensibiliza al cerebro. De esta forma, se vuelve más receptivo a las impresiones sensoriales cambiantes que tienen que ser procesadas a medida que nos movemos”.
Pero, ¿cómo sabe el cerebro la velocidad de nuestros movimientos? Hasta ahora, no había respuesta para esta pregunta. Pero Remy y sus colaboradores han logrado descifrar el mecanismo subyacente.
Para conseguirlo, estimularon áreas específicas del cerebro de los ratones, y registraron la actividad cerebral subsiguiente y la locomoción de los animales. "Hemos identificado los circuitos neuronales que enlazan la memoria espacial a la velocidad del movimiento. Esta interacción es una base importante para la memoria espacial en funcionamiento", dice Remy. "Suponemos que los seres humanos tienen células nerviosas similares, dado que el cerebro de los ratones y de los seres humanos tienen una estructura muy similar en estas regiones".
Grupo de células pequeñas
Las células en cuestión se encuentran en el "tabique medial", una parte del cerebro conectada directamente con el hipocampo. Estas células constituyen un grupo relativamente pequeño, de unos pocos miles.
Su papel es, según Remy, reunir información de los sistemas sensoriales y del aparato locomotor, determinar la velocidad de movimiento y transmitir esa información al hipocampo. De esta manera, sintonizan los sistemas espaciales de la memoria para el procesamiento optimizado de los estímulos sensoriales durante la locomoción.
Pero estos circuitos celulares tienen aún más funciones. "Hemos encontrado que también dan la señal de inicio para el movimiento, y controlan activamente la velocidad. Hasta ahora, esta función de control se había atribuido casi exclusivamente a la corteza cerebral motora", explica el investigador.
Relación con el Parkinson
Estas células nerviosas recién descubiertas están vinculadas, por otra parte, con las áreas del cerebro que resultan afectadas cuando se padece la enfermedad de Parkinson (en seres humanos), a su vez está asociada con trastornos de la motricidad y con la demencia.
"En este sentido, nuestros resultados tienen el potencial de proporcionar nuevos conocimientos sobre cómo los sistemas de memoria y la ejecución de los movimientos se ven afectadas por la enfermedad de Parkinson", concluye Remy.
Cerebro adelantado al tiempo
Otro curioso descubrimiento sobre cerebro y movimiento fue el realizado hace unos años por investigadores del Caltech (EEUU). Estos hallaron que nuestro cerebro se adelanta un instante a lo que percibimos para reaccionar en consecuencia, es decir, que nuestras reacciones motoras ante lo que nos rodea se producen antes de que nuestros sentidos nos sitúen en nuestro entorno. Este “adelanto” neuronal en el tiempo, nos permite reaccionar con mayor rapidez y control.
Además, en aquella ocasión, los científicos consiguieron localizar el área del cerebro en que se produce esta predicción: la corteza parietal posterior, que es la parte de la corteza motora del cerebro que se ocupa de transformar la información visual en instrucciones motoras.
Referencia bibliográfica:
Falko Fuhrmann, Daniel Justus, Liudmila Sosulina, Hiroshi Kaneko, Tatjana Beutel, Detlef Friedrichs, Susanne Schoch, Martin Karl Schwarz, Martin Fuhrmann, Stefan Remy. Locomotion, Theta Oscillations, and the Speed-Correlated Firing of Hippocampal Neurons Are Controlled by a Medial Septal Glutamatergic Circuit. Neuron (2015). DOI: 10.1016/j.neuron.2015.05.001.
Falko Fuhrmann, Daniel Justus, Liudmila Sosulina, Hiroshi Kaneko, Tatjana Beutel, Detlef Friedrichs, Susanne Schoch, Martin Karl Schwarz, Martin Fuhrmann, Stefan Remy. Locomotion, Theta Oscillations, and the Speed-Correlated Firing of Hippocampal Neurons Are Controlled by a Medial Septal Glutamatergic Circuit. Neuron (2015). DOI: 10.1016/j.neuron.2015.05.001.