NeuroNews

NeuroNews nació como iniciativa del CINV para acercar la Neurociencia a la Sociedad. En una alianza inédita con el diario electrónico El Mostrador, éstos se publican periódicamente en su sección Ciudad+Cultura.
Nuevos, importantes, espectaculares o controvertidos estudios en neurociencia son generalmente publicados en revistas especializadas en un lenguaje técnico que es difícil de entender para todos los que no pertenecen a esta área. En NeuroNews, estudiantes de los programas de Magister y Doctorado en Neurociencia de la Universidad de Valparaíso transcriben artículos de revistas especializadas a un lenguaje común que todos puedan entender. La selección de los estudios está a cargo de los estudiantes, y los criterios son: (1) relevancia para la sociedad en general, (2) actualidad, con publicación original durante el último año, y (3) calidad del estudio, asegurada en lo posible al permitir solamente estudios publicados en revistas internacionales, indexadas y de alto prestigio.
Invitamos a todos a revisar la página web de NeuroNews periódicamente, ya que se publicarán nuevos artículos cada dos a cuatro semanas.

Dr. Oliver Schmachtenberg
Coordinador NeuroNews

La Revolución de los “Minicerebros”

En la actualidad, conocemos un gran número de enfermedades que afectan al cerebro, manifestándose algunas de estas durante el desarrollo embrionario, mientras otras lo hacen durante la vida adulta de las personas. Lo óptimo sería analizar los síntomas y desarrollo de estas enfermedades directamente en las personas que las padecen, sin embargo, las técnicas utilizadas para realizar estos estudios pueden resultar invasivas y no es ético aplicarlas en humanos. Para estudiar la mayoría de estas enfermedades se han generado modelos animales por medio de la manipulación genética y farmacológica de ratas y ratones, que imitan parte de los síntomas de condiciones como la enfermedad de Alzheimer, Parkinson, Esquizofrenia, Epilepsia, Depresión, pero que presentan varias limitaciones desde el punto de vista biológico, psicológico, médico e investigativo por las diferencias obvias que separan a los humanos de estas especies. En este sentido es que la ciencia ha dado un gran salto en Agosto de 2013, de la mano de una investigación liderada por investigadores del Instituto de Biotecnología Molecular de la Academia Austriaca de Ciencias (IMBA por sus siglas en inglés) en colaboración con científicos de las universidades de Edinburgo, Cambridge y St George´s, cuyo aporte principal es la generación de un modelo “in vitro” del desarrollo del cerebro humano, modelo que en términos generales consiste en generar pequeñas estructuras con forma de cerebro, a partir de células madre de tejido nervioso, que reproducen muchos de los pasos que ocurren en la generación de un cerebro normal.

Cuando se cultivan las células madre en condiciones adecuadas, estas pueden generar pequeños “organoides” con características similares a ciertas estructuras del cerebro. En este estudio, los investigadores introdujeron las células madres embrionarias en moldes hechos de una mezcla gelatinosa de proteínas (conocida como Matrigel) y este a su vez fue introducido en un artefacto, conocido como biorreactor giratorio, que contiene el medio químico que permite el desarrollo de estas células y al mismo tiempo que monitorea los niveles adecuados de oxigenación y temperatura, similares a las del útero materno. Es en el biorreactor donde ocurre el desarrollo de estructuras más grandes y más complejas que los “organoides” antes descritos, llegando a tamaños de alrededor de 4mm de diámetro y que al cabo de 30 días presentan regiones del cerebro bien definidas.

En la investigación se demostró que este modelo, a pesar de su pequeño tamaño, reproduce aspectos específicos del desarrollo del cerebro humano normal y presenta estructuras que se identifican con regiones cerebrales, observándose incluso una corteza cerebral dividida en regiones similares a las regiones motoras, visuales y otras áreas del cerebro normal. Durante el desarrollo de estos “minicerebros” además se observan patrones de reproducción celular también comparables a los que ocurren en el cerebro normal, que permiten que en estas estructuras, las neuronas, se organicen en capas dentro de la corteza, lo que también es una característica humana. Además, se debe destacar el hecho de que las neuronas que forman parte de estas estructuras cerebrales presentan actividad neural, es decir, funcionan como neuronas normales.

En la misma investigación, este modelo fue utilizado para simular, por medio de la manipulación genética de las células madres, las características de una enfermedad que hasta ahora no había podido ser modelada correctamente en roedores, provocada por la mutación de un gen, cuya principal característica es el tamaño anormalmente reducido de la cabeza. Los investigadores observaron que al mutar el gen de las células madre que originan los “minicerebros”, estos adquirían características anormales, similares a las que se presentan en esta enfermedad, tales como un número reducido de células, células ubicadas en orientaciones que no correspondían a lo normal y pérdida de células progenitoras, esto junto con un aspecto general distinto al observado en los “minicerebros” obtenidos de células sin alteraciones genéticas.

Los “minicerebros”, a pesar de ser estructuras que se originan a partir de células humanas, no presentan problemas éticos al momento de su manipulación y nos entregan una oportunidad que nunca antes había existido para modelar enfermedades que afectan el cerebro humano. 

 

 

Figura 1: Esquema que gráfica los pasos para la obtención de los minicerebros con los diferentes estados desde el nivel de una célula (célula madre pluripotencial humana), hasta los minicerebros. 

Fuente: (http://www.nature.com/nature/journal/v501/n7467/fig_tab/nature12517_F1.html).

Artículo original:
http://www.nature.com/nature/journal/v501/n7467/full/nature12517.html
 

 

Jesús Olivares Dubart
Licenciado en Biología y Profesor de Biología, se encuentra terminando su Magister en Neurociencias en la Universidad de Valparaíso y es alumno de segundo año de Doctorado en Neurociencias de la misma Universidad. 
 
 
 
 
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Científicos descubren la manera de alterar nuestros recuerdos mientras dormimos

¿Se imagina poder modificar algún recuerdo traumático como hechos de violencia, accidentes, catástrofes, etc., mediante un tratamiento cómodamente aplicado cuando usted duerme? Gracias al reciente estudio de Katherina K. Hauner y sus colaboradores de Northwestern University de Chicago, esta técnica a la que se hacía alusión en la película “El Eterno Resplandor de Una Mente Sin Recuerdos”, ya no sería solo una ficción.
Investigaciones previas ya habían señalado la importancia del dormir para nuestra memoria. Basados en esos hallazgos, el equipo de Hauner diseñó un experimento basado en el condicionamiento clásico. El condicionamiento clásico es un procedimiento en el cual se expone a un sujeto a un estímulo neutro en forma simultánea a otro estímulo (agradable o desagradable), para que así éste genere en su memoria una asociación entre ambos. En el experimento de Hauner, se solicitó a 15 personas sanas que observaran 2 fotografías de rostros, las cuales se presentaban acompañadas de un olor a cítrico que funcionaba como una clave contextual, es decir, una pista que servía como recordatorio de los rostros observados. A su vez, una de las caras se asociaba a un leve golpe de corriente en un pie, de modo de condicionar una respuesta de miedo frente a ese rostro. Como era de esperar, cada vez que los sujetos volvían a observar ese rostro, presentaban una respuesta de miedo a nivel fisiológico. Esto ocurría aunque ya no estuviera presente el golpe de corriente, puesto que la respuesta de miedo había sido condicionada.
En una segunda fase del experimento, se les pidió a las mismas personas que hicieran una siesta mientras se registraban sus ondas cerebrales con electroencefalografía. Cuando los sujetos alcanzaban la fase de sueño de ondas lentas (sueño profundo), eran expuestos por unos minutos al mismo olor a cítrico que previamente se había asociado a los rostros como clave contextual. Una vez despiertos, se les presentaba nuevamente las fotografías de caras, observándose que su respuesta fisiológica de miedo había disminuido significativamente frente al rostro que previamente iba acompañado de un golpe de corriente.
¿Por qué ocurrió lo anterior?, esto sucedió porque la exposición al olor a cítrico durante el sueño profundo, funcionó como un recordatorio de la situación traumática que, al no ir esta vez acompañado de un golpe de corriente, permitió al cerebro de los sujetos “aprender” que ya no era necesario generar una respuesta de miedo frente a ese estímulo (rostro), pues éste no representaba ningún potencial peligro (golpe de corriente). El fenómeno anteriormente descrito, se conoce con el nombre de “Extinción de la Respuesta Condicionada” y se define básicamente como un proceso en el cual cesa el condicionamiento. Hace años se sabía que este proceso de extinción de una respuesta condicionada puede ocurrir mientras estamos despiertos, pero no se sabía que también puede lograrse mientras dormimos. Con este experimento, Hauner y sus colaboradores, lograron demostrar que la fase de sueño profundo es un momento clave en la cual es posible extinguir emociones asociadas a experiencias aversivas, además de evidenciar que tenemos la capacidad de adquirir nueva información mientras dormimos.
Los resultados de esta investigación podrían dar pie a eventuales tratamientos para aquellos trastornos asociados a experiencias traumáticas, como lo sería el caso de las fobias e incluso el Trastorno por Estrés Postraumático, siendo especialmente útil si se aplica de forma inmediata al evento traumático, pues permitiría prevenir importantes secuelas psicológicas.

 

Link Artículo: http://www.nature.com/neuro/journal/v16/n11/full/nn.3527.html

 

Ann Mary Iturra

Psicóloga, Magíster en Educación y actualmente se encuentra realizando su tesis de Magíster en Ciencias Biológicas con mención en Neurociencia de la Universidad de Valparaíso.

 

 

 

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Diseñan Videojuego que ayuda a revertir el deterioro de las habilidades cognitivas

Es sabido que conforme avanza la edad, vamos perdiendo gradualmente algunas de nuestras facultades mentales; diversas tareas se hacen cada vez más difíciles o al menos más lentas. Grandes esfuerzos se invierten para entender las causas de estos deterioros y cómo prevenirlos o revertirlos. De la misma forma en que se ejercitan los músculos para mantenerlos en buen estado funcional, se ha planteado que una de las formas de evitar los efectos de la edad es mantener la mente activa, sin embargo, a diferencia del cuerpo, aún no es claro cuáles serían los mejores “ejercicios” para mantener la mente en buena forma.
Científicos de la Universidad de California, en Estados Unidos, desarrollaron un videojuego diseñado para evaluar las capacidades multitarea del jugador y mejorarlas mediante entrenamiento. El juego consiste en conducir un vehículo por una pista y al mismo tiempo discriminar entre distintos símbolos que aparecen en la pantalla, debiendo presionar un botón distinto dependiendo del signo presentado; el puntaje obtenido dependerá de qué tan bien desempeñen ambas tareas. Un factor importante es que la dificultad se va modificando de acuerdo al desempeño del jugador, lo que permite comparar los resultados obtenidos por personas con distintos niveles de habilidad.
En el artículo, publicado en la revista Nature en septiembre del 2013, mostraron la comparación de los puntajes obtenidos por personas desde 20 a 79 años y vieron que efectivamente había una disminución en las capacidades de multitarea a medida que avanza la edad. Sin embargo, luego de un mes de entrenamiento con el juego, adultos mayores de entre 60 y 85 años mejoraron notablemente su desempeño, llegando incluso a superar los puntajes de los individuos jóvenes. Lo más interesante es que esto no implica sólo una mejora en la capacidad de dominar el videojuego, sino que habían mejoras cognitivas en otras habilidades que se ven afectadas por la edad, como la capacidad de atención sostenida y la memoria de trabajo. Más aún, estos efectos no se veían solamente después del entrenamiento, sino que se mantenían hasta al menos seis meses después.
Al analizar la actividad cerebral de estos individuos mediante electroencefalografía, se pudo ver que los ancianos que tuvieron el mes de entrenamiento con el juego presentaban un aumento notorio en las mediciones que tienen relación con el control cognitivo, en comparación con individuos que no tuvieron el entrenamiento o que entrenaron con una versión del juego en que sólo tenían que hacer una de las dos tareas.
En comparación con otros intentos por mejorar las facultades mentales perdidas con la edad en que sólo se ven leves mejoras, este método de entrenamiento permitió obtener grandes mejoras no sólo en la tarea entrenada (jugar el videojuego), sino que también en otras tareas, lo que podría llevar a mejoras en el diario vivir.
Varios reportes han mostrado que el jugar videojuegos, aún los convencionales, pueden ayudar a mejorar ciertas habilidades mentales en jóvenes y también mejorar la calidad de vida de ancianos, sin embargo, este es uno de los primeros casos en que se muestra una mejora a nivel neurológico y no sólo conductual. Si bien aun faltan estudios para entender en detalle los mecanismos neurológicos de esta mejora en las habilidades cognitivas, este videojuego se presenta como una herramienta prometedora tanto para diagnóstico como para el tratamiento de la pérdida de capacidades mentales ocasionadas por el envejecimiento.

Artículo original:  http://www.nature.com/nature/journal/v501/n7465/full/nature12486.html

Laboratorio donde se desarrolló el estudio: http://gazzaleylab.ucsf.edu/neuroracer.html

 

César Ravello

Licenciado en Ciencias Biológicas y aficionado a la fotografía en sus tiempos libres, se vino desde Santiago para cursar el Doctorado en Neurociencia.

 

 

 

 

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