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Las células de "cuadrícula" tipo GPS se encuentran en el cerebro humano
Los científicos rara vez tienen la oportunidad de estudiar el comportamiento de células individuales en el interior de un cerebro humano vivo. Pero a un equipo de EE. UU. Se le ofreció la oportunidad de realizar grabaciones de cerebros humanos en pacientes con epilepsia sometidos a tratamiento que implantaron electrodos en el interior de sus cerebros. Los investigadores descubrieron que los humanos, al igual que otros animales, parecen tener un tipo de célula cerebral que se comporta como un GPS.
Los científicos ya habían descubierto que los cerebros de los roedores y los primates no humanos tienen células de "cuadrícula" que ayudan a los animales a realizar un seguimiento de su ubicación relativa cuando navegan en un entorno desconocido.
Las células de cuadrícula envían señales a otro grupo de células llamadas células de lugar, y ambas envían señales al hipocampo, un área del cerebro que es importante para formar memoria. Juntos, los dos grupos de células ayudan a hacer una imagen mental de dónde está el animal en su entorno.
Pero aparte de un estudio publicado en 2010 que utilizó escáneres cerebrales no invasivos para sugerir que existen células de cuadrícula en cerebros humanos, este último estudio es el primero en mostrar evidencia directa de la actividad de las células de la cuadrícula en cerebros humanos.
Joshua Jacobs, que dirige un laboratorio de dinámica cognitiva del cerebro en la Universidad de Drexel en Filadelfia, Pensilvania, y sus colegas escriben sobre sus hallazgos en la edición en línea de esta semana Neurociencia de la naturaleza.
Las celdas de cuadrícula obtienen su nombre del patrón de cuadrícula triangular que parecen usar para representar la ubicación espacial. Imagínese parado en un piso estampado hecho de formas triangulares entrelazadas. Mientras caminas, pasas de un triángulo a otro. Parece que las celdas de cuadrícula mapean un patrón de cuadrícula de este tipo debido a la forma en que su actividad aumenta al atravesar la cuadrícula.
Este comportamiento celular, que es distinto del de otras células cerebrales, le permite al cerebro realizar un seguimiento de lo lejos que ha viajado desde un punto de partida, o desde su último turno. Este tipo de navegación se llama integración de ruta.
Jacobs le dijo a la prensa:
"Es fundamental que este patrón de cuadrícula sea tan uniforme porque muestra cómo las personas pueden realizar un seguimiento de su ubicación incluso en entornos nuevos con diseños incoherentes".
Los pacientes con epilepsia implantados con electrodos navegan videojuegos
Para su estudio, el equipo registró actividad cerebral en 14 pacientes con epilepsia mientras jugaban un videojuego en una computadora portátil en sus camas de hospital. Los pacientes se sometieron a un tratamiento que requirió que se implantaran electrodos en el interior de sus cerebros.
En el videojuego, los pacientes usaron un joystick para controlar una bicicleta y "rodearon" un terreno abierto. Tuvieron que navegar y recuperar objetos de varios puntos en un entorno desconocido, y luego recordar dónde estaban ubicados los objetos.
Al principio tuvieron corridas de prueba donde pudieron ver los objetos desde muy lejos. Entonces los objetos eran invisibles y tenían que comenzar desde el centro del mapa y encontrar los objetos. Cuando la bicicleta estaba justo en frente de un objeto, se hizo visible.
En la etapa final del juego, los investigadores pidieron a los pacientes que se desplazaran hacia objetos particulares.
Durante estas diversas etapas del juego, los investigadores observaron la actividad de las células individuales en los cerebros de los pacientes. Vieron cómo se dispararon las diferentes celdas de la grilla en diferentes momentos, dependiendo de dónde estaba el paciente en su grilla.
Jacobs dice que el patrón de cuadrícula triangular parece jugar un papel clave en la navegación, y explica:
"Sin celdas de cuadrícula, es probable que los humanos se pierdan con frecuencia o tengan que navegar basándose únicamente en puntos de referencia. Por lo tanto, las celdas de malla son fundamentales para mantener una sensación de ubicación en un entorno".
El autor principal Michael Kahana, neurocientífico y profesor de psicología en la Universidad de Pennsylvania, agrega:
"El hallazgo actual de células de cuadrícula en el cerebro humano, junto con el descubrimiento anterior de células de lugar de hipocampo humano", que disparan en ubicaciones únicas, proporcionan evidencia convincente de un sistema de cartografía y navegación común conservado entre humanos y animales inferiores ".
Las células de la cuadrícula en los pacientes humanos se encontraron en una parte del cerebro conocida como la corteza entorrinal, que también es donde se han encontrado en animales.
La corteza entorrinal es una de las primeras regiones del cerebro afectadas en la enfermedad de Alzheimer. Jacobs dice que entender las celdas de la cuadrícula podría ayudarnos a entender mejor por qué las personas con Alzheimer se vuelven hacia Dios y tal vez incluso encontrar una manera de mejorar su función cerebral.
Escrito por Catharine Paddock PhD
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