John O’Keefe, May‐Britt y Edvard Moser han recibido el Premio Nobel de Medicina 2014 por sus estudios sobre cómo el cerebro logra orientarse espacialmente.
Las previsiones no fallaron. En la semana en la que se anuncian los Premios Nobel 2014, la primera jornada venía precedida de rumores y especulaciones sobre quién ganaría en la categoría de Medicina y Fisiología. Las investigaciones en optogenética, los estudios sobre el genoma y los nuevos avances en neurociencia prometían estar entre las finalistas.
A las 11:30 h de la mañana en la sede del Instituto Karolinska, tenía lugar el anuncio oficial sobre el Premio Nobel de Medicina 2014. Los investigadores John O’Keefe, May‐Britt y Edvard Moser han recibido finalmente el reconocimiento de la comunidad científica por sus estudios en neurociencia.
Redes neuronales que funcionan como un GPS
Después de más de tres décadas de estudios, la ciencia ha logrado determinar el funcionamiento del GPS cerebral. Los descubrimientos realizados por estos tres investigadores han permitido responder a una cuestión clásica: ¿cómo puede nuestro cerebro orientarse en el espacio, y crear un mapa del ambiente complejo que nos rodea y en el que estamos situados?
El GPS cerebral también es conocido como sistema de posicionamiento. En 1971, el investigador John O´Keefe descubrió las primeras células nerviosas implicadas en esta intrigante red neuronal, que nos permite situarnos en un determinado espacio. Sus estudios en modelos animales determinaron que existía un tipo de neuronas, localizadas en el hipocampo del cerebro, que se activaba en función de la posición que tuviera la rata en la jaula.
La diferente activación de las células nerviosas permitía que el cerebro de este animal pudiera crear un mapa de su localización en el espacio. Este tipo de células piramidales ayudaba a crear un mapa cognitivo, fundamental para que el cerebro sea capaz de registrar y procesar la información espacial que recibe.
En 2005, tras años de estudio, el matrimonio formado por los investigadores May-Britt y Edvard Moser descubrió otro componente clave del sistema de posicionamiento, las células de red (también conocidas como células grid). En este caso se trata de neuronas que se activan colectivamente cuando la rata cambia de posición en su jaula.
La precisión de este «encendido» neuronal es similar a la de las células de lugar halladas por O’Keefe, mostrando en este caso campos de activación periódicos, después de integrar los datos que recibe el cerebro del animal por diferentes vías. Tras almacenar esta información y analizarla de manera global, la rata es capaz de generar un mapa neural de autolocalización, fundamental para poder orientarnos y saber hacia dónde tenemos que ir.
Las implicaciones biomédicas de los mapas cognitivos
Aunque los estudios de O’Keefe, May-Britt y Edvard Moser se centraron en desentrañar los trucos neuronales para elaborar mapas cognitivos en ratas, el GPS cerebral también existe en los seres humanos. Diversas investigaciones han mostrado que existe un cierto paralelismo entre los circuitos neuronales implicados en el aprendizaje y en la memoria visual-espacial.
La existencia de un GPS en el cerebro se relaciona, además, con el desarrollo de diferentes enfermedades. Y es que la corteza entorrinal, donde se disponen las células de red, y que se comunica directamente con el hipocampo, es una de las primeras afectadas en pacientes con la enfermedad de Alzheimer. Ésta es la razón por la que las personas que sufren este síndrome neurodegenerativo tienen graves problemas de orientación espacial.
Curiosamente, el funcionamiento del GPS cerebral también podría relacionarse con una enfermedad muy conocida, el síndrome de Down. Recientes investigaciones de la neurobióloga española Mara Dierssen han mostrado que ratones que presentan la trisomía del cromosoma 21 (es decir, que tienen tres copias de este cromosoma) cuentan con una ventaja cognitiva respecto a los ratones normales en materia de memoria visual-espacial y aprendizaje de la orientación.
Como explicaban los investigadores en esta publicación en el Annual Review of Neuroscience, las preguntas sobre la orientación espacial y el funcionamiento del GPS cerebral han sido tema de debate de filósofos como Immanuel Kant. Hoy estos experimentos logran el máximo reconocimiento de la comunidad científica en el ámbito de la medicina.
Imágenes | Adam Baker (Flickr), Saul Albert (Flickr), Stuart Layton (Wikimedia), Methoxy Roxy (Wikimedia)
