El cerebro, la máquina perfecta que viene con GPS incorporado

Hoy en día, la tecnología ha permitido que un pequeño aparatito le indique al conductor de un automóvil que caminos tomar para llegar al destino indicado. O que un celular oriente sobre el rumbo a seguir. El GPS pareciera un avance extraordinario para los más desorientados, cuando el propio cerebro humano lo tiene incorporado desde hace miles de años. Pero, ¿como funciona?

El físico y neurocientífico argentino Emilio Kropff, investigador del Conicet en el Instituto Leloir y quien trabajó bajo la dirección de científicos noruegos que ganaron el Nobel de Medicina en 2014, señala acerca de los mecanismos cerebrales que permiten la orientación espacial que “el principal marcapasos del ‘GPS’ del cerebro de los mamíferos son unas ondas llamadas “oscilaciones theta” del campo eléctrico, que sirven para sincronizar el encendido y apagado de millones de neuronas a un ritmo de varias veces por segundo. En los años 70 se planteó que la frecuencia de estas oscilaciones en el cerebro aumentaba con la velocidad, lo que tiene que ver con el movimiento, pero en aquel momento no había tanta tecnología como hoy, y en nuestros estudios buscamos tratar de entender cómo hacemos para orientarnos en el espacio”.

“Una de las maneras en las que nos orientamos – explica el neurocientífico - es mirando alrededor y viendo qué hay: si hay un edificio, una casa, o si estamos en el trabajo. Otro mecanismo que tenemos es cerrar los ojos, y en base a cómo me estoy moviendo poder estimar dónde estoy; sabemos que los dos son importantes y trabajan juntos, y para este segundo mecanismo hace falta tener una ´señal de velocidad´”.

En el año 2015, el grupo de investigación de este científico argentino encontró esa señal, que entraba en tensión con la teoría de que la velocidad se “codificaba” a partir de las “oscilaciones theta”, que era lo que se creía, y en un nuevo trabajo reciente, dirigido por los neurocientíficos noruegos Edvard y May Britt Moser, premios Nobel de Medicina 2014, Kropff volvió a analizar los datos obtenidos en aquella investigación publicada en 2015 durante su posdoctorado en el laboratorio de los Moser, en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, en Trondheim, recolectando información de experimentos con roedores, en quienes se relacionó las oscilaciones del campo eléctrico cerebral con la actividad motriz (velocidad y aceleración), una vez colocadas en un carrito sin piso, como el “troncomóvil” del dibujo animado de Los Picapiedras.

“Lo que encontramos – señala Kropff - fue que las oscilaciones no varían por la velocidad, y que el motivo por el cual nos veníamos confundiendo es que las oscilaciones dependen de la aceleración, que es un concepto un poco más complejo que la velocidad, pero que se puede simplificar con el ejemplo de cuando uno anda en un auto, si aprieta el acelerador es una aceleración positiva, y si frena es negativa. Siguiendo con esa analogía, no importa si estoy yendo a 20 kilómetros por hora o a 50, que sería la velocidad, sino que lo que importa es si estoy apretando el acelerador. En conclusión, nuestro hallazgo fue encontrar que las frecuencias de las “oscilaciones theta” están en relación a si estoy apretando el acelerador y a cuánto, y pudimos determinar que esas oscilaciones siguen con precisión a la aceleración”.

UN RELOJ DE ALTA PRECISIÓN

“De esta manera – describe el científico argentino - los resultados de nuestro trabajo echan por tierra la idea de que la frecuencia de estas oscilaciones constituye un código de velocidad utilizado para calcular los propios desplazamientos, y ratifica que la velocidad se codifica por la señales que habíamos descripto en 2015. La frecuencia, igual que la aceleración del animal, puede aumentar y volver a disminuir en una fracción de segundo. Entender que este reloj se controla con tanta precisión temporal, nos obliga a pensarlo de una manera novedosa. ¿Qué mecanismo genera el aumento del ritmo del reloj? ¿Para qué sirve? ¿Qué pasa en ausencia de este mecanismo? ¿Cómo funciona este reloj en pacientes de enfermedades neurodegenerativas, como el Alzhéimer, que ataca antes que ninguna otra área del cerebro a los circuitos del GPS y su marcapasos?”.

De este trabajo también participó el neurocientífico canadiense James Carmichael, quien realizó su tesis de maestría bajo la dirección de Kropff en el laboratorio de los Moser.

Cabe destacar que el matrimonio Moser descubrió en la corteza entorrinal, un área cerebral vecina, otras células que se activaban cuando los individuos pasaban localizaciones múltiples dispuestas en una red hexagonal. Cada célula se activaba en un modelo espacial único y en conjunto formaban un sistema de coordenadas que permitía la navegación, a la vez que creaban circuitos con las células del hipocampo, constituyendo ese “GPS interno” del cerebro, lo que los llevó a obtener el premio Nobel de Medicina.