neuronas

Pensar fuera de la caja: reacomodar neuronas.

think Tu cerebro está formado por aproximadamente 86 miles de millones de conexiones neuronales y aún así cuando te piden que seas creativo, tu cerebro parece no darte para más. ¿Será que no tienes el número de neuronas o de conexiones necesarias?

La intuición diría que para poder aprender tareas nuevas y pensar fuera de la caja, lo mejor sería tener conexiones neuronales nuevas. Un estudio ha demostrado que en realidad, reacomodar conexiones existentes en vez de crearlas es más eficiente. Para llegar a dicha conclusión, un grupo de investigadores de diferentes instituciones estadounidenses estudió la actividad eléctrica en el cerebro de unos monos, con la finalidad de entender cómo es que operan las conexiones neuronales.

Para esto, los autores del trabajo colocaron electrodos en los cerebros de los animales. Una computadora convirtió las señales en comandos para mover un aparato, como un brazo robótico. Así, estudiaron la corteza motora, la parte del cerebro que controla el movimiento. En tanto que los animales aprendieron a mover el brazo, la computadora mapeó la actividad cerebral del aprendizaje. Así, ésta creaba circuitos para mejorar la habilidad del animal al usar sus pensamientos y así mover el aparato.

Los autores del trabajo observaron que un grupo de neuronas tenían un conjunto de patrones que eran usados para mover el brazo. Después de determinar las características de este grupo, ellos reprogramaron el mapa entre la actividad neuronal y el movimiento. Así, pudieron observar si los animales aprendieron a generar los patrones de actividad neuronal apropiados para compensar los cambios. Esto significa que el experimento hizo lo que te pasa cuando volteas el mouse de la computadora y tienes que aprender a usarlo de esta nueva forma.

Los resultados mostraron que los monos aprendieron fácilmente cómo mover el brazo con los patrones dentro de sus neuronas. En contraste, el aprendizaje fue más difícil cuando las maniobras requerían patrones de actividad neuronal que estaban fuera de la agrupación de neuronas. Esto es algo así como si el cerebro tuviera restricciones en la velocidad a la que aprendemos nuevas cosas. Caracterizar dichas limitaciones permitirá predecir qué habilidades serán más rápidas de aprender, y cuáles tomarán más tiempo. Lo que los científicos predicen es que, en humanos, pensar fuera de la caja requiere más cambios en la actividad neuronal.

Este trabajo se suma a los estudios que ayudarán a crear nuevos tratamientos para accidentes cerebrovasculares, así como otros desórdenes neuronales.

Fuentes:

Artículo original en la revista Nature | Nota en Eurekalert |  Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales | Imagen

De matemáticas, sueños y sucesos que nunca olvidarás

mat  

Aquellos que han sido mordidos por un perro saben bien cómo se siente el miedo. Recuerdan al animal, dónde estaban cuando se les lanzó, cómo fue la mordida, el momento cuando llegaron con el médico, y mucho más. Cuando experimentamos eventos que nos dejan marcados podemos recordar los detalles gracias a un número de proteínas que son generadas en nuestras neuronas para fabricar memorias. Algunas de estas proteínas persisten por algunas horas en lugares específicos de nuestro cerebro antes de desintegrarse.

Algo que estaba claro cuando se estudiaba con modelos matemáticos el almacenamiento de memorias era por qué sólo nos acordamos de detalles específicos y no de todo lo que sucede durante el evento traumático.

Un nuevo modelo desarrollado por investigadores del Instituto Salk de estudios biológicos, en Estados Unidos, une los descubrimientos que se han hecho en la biología molecular y en los sistemas del almacenamiento de memorias para describir cómo funciona el registro de información en nuestra memoria durante eventos significativos.

Utilizando modelos computacionales, los investigadores mostraron que, aun cuando las proteínas se almacenan en algunas neuronas de un circuito dado, los recuerdos son retenidos cuando eventos subsecuentes activan las mismas neuronas del evento original. O sea, cuando te encuentras a un perro muy parecido al que te mordió o en una situación similar.

Además, una cosa es lo que sucede a nivel neuronal y otra lo que ocurre a nivel cerebral. La posición espacial de las proteínas en neuronas y zonas determinadas del cerebro predice qué recuerdos serán almacenados. Este patrón espacial predice de manera exitosa cómo la retención de recuerdos se puede explicar con funciones matemáticas, a través de una superposición de tiempo y espacio.

Dicho trabajo también provee un marco teórico potencial para entender cómo las generalizaciones de memorias son procesadas durante los sueños. Los investigadores sugieren que los recuerdos importantes del día son, por lo general, movidos a través del cerebro desde un almacenamiento temporal en el hipocampo a uno de larga memoria en la corteza cuando dormimos.

Poco se sabe si el almacenamiento de recuerdos o la consolidación se hace durante los sueños. A partir de este modelo, los investigadores se sienten confiados para afirmar que durante el sueño reorganizamos nuestra memoria, en tanto que reforzamos algunos recuerdos y perdemos otros que no necesitamos.

 

Bibliografía:

Nota fuente en Eurekalert |Artículo original  en Cell| Nota en el Blog de Historias Cienciacionales

¿Cómo se ven mis pensamientos?

A partir de hoy queremos darle la bienvenida a Juan Antonio, Hekanibru y Starignus, los tres bloggers que mantienen activo el sitio de Pedazos de Carbono y que a partir de hoy colaborarán activamente en nuestro blog. Pedazos de Carbono es un blog en dónde se comenta sobre ciencia, tecnología y filosofía, y estamos seguros que esta colaboración rendirá muchos frutos. En esta ocasión, les compartimos una interesante entrada sobre cómo se ven nuestros pensamientos en un escaner cerebral. ¡Esperamos sea de su agrado y no olviden visitarlos en su página también!

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¿Cómo se ven mis pensamientos?

Todos los días usamos nuestro cerebro como herramienta principal para elaborar nuevos proyectos, para planear lo que comeremos en el desayuno, para escoger la mejor ruta al trabajo. También lo usamos para imaginar, soñar, tocar un instrumento y experimentar diferentes emociones. Esto normalmente lo hacemos sin pensar mucho en los complejos procesos químicos y eléctricos que se producen en nuestro sistema nervioso para llevar acabo nuestra vida día tras día. Muchas de las tareas que nuestro cuerpo realiza—como la digestión, regular la presión sanguínea, la tasa cardiaca, la respiración, la digestión, el sudor—las hace nuestro sistema nervioso de manera inconsciente. Por lo que se podría decir que tanto la parte consciente y la parte inconsciente de ti, son el resultado de la interacción de la materia y de la energía que se encuentra en tu cerebro.

Si todo esto es tan importante para tu vida, ¿cómo es posible que no hayas visto una imagen de tus pensamientos?, de como es que ocurre tanto dentro de un espacio tan pequeño en ti. Es como... ¡si jamas te hubieras observado en el espejo!—porque tu piel y tu cráneo ocultan la “magia” que te hace ser quien eres. ¿No sería increíble ver como tus pensamientos viajan casi a la velocidad de la luz dentro de ti cuando estás experimentando el mundo y el universo que te rodea? Pues quizá en un futuro no muy lejano será posible echar un mirada a tus propias señales neuronales en tiempo real, justo como en el siguiente video.

Lo que el video muestra es la grabación en tiempo real de la formación de pensamientos de un pez cebra al acechar a su presa—la larva de dicho pez tiene la cabeza translúcida. Tal hazaña fue realizada por un grupo de investigadores japoneses, en donde usaron microscopía de fluorescencia—donde se emplea una proteína fluorescente que se ilumina cuando neuronas individuales se activan—mostrando así los caminos que siguen la comunicación entre las neuronas.

Dicho estudio publicado en la revista “Current Biology” explica que los investigadores desarrollaron una proteína llamada “GCaMP7a”, que es la que se enciende cuando las neuronas se activan. Las larvas de los pescados cebra fueron creados para que expresaran dicha proteina en la región cerebral encargada de controlar el movimiento de los ojos cuando el animal ve algo extraño moverse en su medio ambiente.

En un experimento, como lo muestra el segundo video, se tomaron la imagen de la larva de pescado cuando ve un punto en una pantalla parpadeando o moviendose hacia atrás y adelante. Bajo el microscopio, las señales parecen un flash encendiese y apagándose a través de su cerebro, reflejando el movimiento del punto. Esto mismo se realizó sustituyendo el punto por un paramecium—presa del pez cebra—resultando en que las señales neuronales observadas en el cerebro del pez rastreaban el movimiento de la presa. Algo curioso es que estas señales no se detectaban cuando la presa no se movía.

Finalmente, esto se realizó de nuevo pero ahora con la larva de pez y su presa en libertad, es decir que eran libres de nadar en el tanque. Este era el escenario para observar una cacería en acción desde el cerebro del predador. Anteriormente se habían podido obtener imágenes de la actividad de una sola célula cerebral en el pez cebra, pero esta fue la primera vez que se ha dado un vistazo a la actividad neuronal con tanta resolución y con la larva de pez libre de nadar y persiguiendo a su presa.

Esta metodología ha hecho que se comprenda mejor el funcionamiento de los circuitos neuronales involucrados al cazar. Además de que abre la posibilidad de aplicarla para poder observar otras áreas del cerebro—neuronas a cargo del comportamiento y locomoción.

Ahora podrás imaginarte como se puede ver tus circuitos neuronales cuando haces cualquier actividad, incluyendo el sueño.

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Publicado originalmente en esta dirección por Starignus

Estrés y depresión encogen tu cerebro

La semana pasada la Organización Mundial de la Salud (OMS) dio a conocer que más de 350 millones de personas en el mundo sufren de depresión, lo que equivale a 1 de cada veinte individuos ... un número notable, ¿no es así?

El término depresión, proviene del latín depressio, que significa opresión, o encogimiento. Se describe como un transtorno del estado de ánimo caracterizado por un estado de abatimiento e infelicidad temporal o permanente. Algunos factores estresantes incrementan el riesgo de padecer depresión: el nacimiento de un hijo, crisis de pareja, abuso de sustancias tóxicas (principalmente el alcohol), o la presencia de alguna enfermedad crónica. Además, existe un componente genético, que indica que aquellas personas que tienen un pariente de primer grado con antecedentes clínicos de depresión, tienen un riesgo entre 1.5 y 3 veces mayor de desarrollarla, comparado con el resto de la población.

 

Algunos estudios en animales de laboratorio y personas con depresión habían mostrado que individuos con este transtorno mostraban menor volumen cerebral y menor densidad de neuronas en ciertas regiones del cerebro, aunque no había una evidencia directa de que la depresión fuera responsable de esta situación ni se conocían las alteraciones genéticas que podían estar generando la disminución en la densidad de neuronas. Sin embargo, recientemente, un grupo de investigadores de la Universidad de Yale reportó en Nature Medicine que un interruptor genético, conocido como GATA1, apaga la expresión de varios genes clave en la formación de nuevas conexiones sinápticas en el cerebro, lo que conlleva una pérdida de volumen en la corteza prefrontal del cerebro.

La siguiente pregunta que se hicieron los investigadores fue qué tenían en común esos genes con niveles de expresión disminuidos. El investigador postdoctoral H.J. Kang descubrió que al menos 5 de estos genes eran regulados por un sólo interruptor genético llamado GATA1.Ronald Duman, profesor de psiquiatría, neurobiología y farmacología en Yale, dirigió el proyecto. El objetivo era, en efecto, probar la teoría de que el estrés causa una pérdida en la densidad de conexiones neuronales en humanos. Para ello, estudiaron muestras de tejido cerebral donadas por pacientes con y sin depresión, y buscaron diferencias en los patrones de activación genética. Para su sorpresa, las muestras de los pacientes con depresión mostraban niveles bajos de expresión de genes importantes para la formación de nuevas sinapsis.

Los investigadores indujeron la expresión de GATA1 en ratones, observando que los animales mostraron síntomas depresivos, llevándolos a concluir que GATA1 es importante no sólo para la pérdida de sinapsis, sino también en los cambios cerebrales que acompañan a los síntomas de la depresión.

Una posibilidad es que existan variaciones genéticas comunes cerca del gen GATA1, y que una de éstas, sea la responsable de que algunas personas tengan un riesgo mayor que el resto de la población para desarrollar depresión mayor. Otra pregunta interesante sería sobre la interacción entre el estrés ambiental y posibles cambios epigenéticos en la regulación de GATA1.

Por último, es importante comentar que este descubrimiento abre nuevas posibilidades para el desarrollo de nuevos tratamientos y fármacos anti-depresivos que busquen rescatar las vías celulares que favorecen la formación de nuevas sinapsis en la corteza prefrontal.

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Referencias :

Decreased expression of synapse-related genes and loss of synapses in major depressive disorde. Nat. Med. 2012; 18 (9): 1413-1417. (Detalles técnicos y resultados de la investigación descrita. En inglés)

La depresión es una enfermedad frecuente y las personas que la padecen necesitan apoyo y tratamiento. Organización Mundial de la Salud (Centro de Prensa), octubre 2012.

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Acerca del Autor: Miguel E. Rentería es egresado de la UNAM y actualmente estudia un doctorado en genética y neurociencias en la Universidad de Queensland, Australia.

¿Una pastilla para potenciar la memoria?

Neurocientíficos del Baylor College of Medicine en Houston, Texas publicaron hace unos días en la revista Cell un descubrimiento que abre nuevas avenidas en el campo de la neuropotenciación cognitiva y aporta interesantes evidencias sobre cómo pequeños cambios en unos cuantos genes pueden representar ganancias muy considerables en términos de capacidades cognitivas. Los investigadores del Baylor buscaban caracterizar la función de la proteína PKR en el cerebro. Para ello, se valieron de ratones knockout (ratones modificados a través de ingeniería genética en el que uno —o varios— de sus genes son inactivados). Previamente, varios investigadores habían reportado la activación de PKR en respuesta a varios tipos de estrés celular. Por ejemplo, en infecciones virales, epilepsia y varias enfermedades neurológicas, como las de Parkinson y Huntington. Sin embargo, la función precisa de la proteína era desconocida.

Los ratones con el gen PKR noqueado (PKR -/-), son a simple vista iguales que los ratones normales. Sin embargo, cuando los investigadores los sometieron a un electroencefalograma, detectaron una actividad neuronal atípicamente elevada.

Existen dos tipos de sinapsis en el cerebro: excitatorias e inhibitorias. Se cree que es necesario un equilibrio entre ambas para mantener una función cerebral adecuada. Desequilibrios en éste balance de tipos sinápticos se han observado en pacientes con autismo y esquizofrenia. En el caso de los ratones PKR -/-, éstos mostraban un incremento en excitabilidad relativa, debido a una reducción en la transmisión sináptica inhibitoria.

Los investigadores también aplicaron varias pruebas conductuales a los ratones para medir su memoria y capacidades cognitivas. Para su sorpresa, descubrieron que los ratones knockout poseían una super memoria. El más claro ejemplo es el caso de la prueba del laberinto acuático de Morris, usada comunmente para medir la memoria visuo-espacial. En ésta, los ratones deben nadar en una pequeña piscina circular y encontrar una plataforma escondida, ayudándose de pistas visuales para recordar su ubicación (ver diagrama a la derecha). Los ratones normales necesitan hacer la prueba varias veces durante varios días para poder memorizar la ubicación de la plataforma. Los ratones sin PKR son capaces de memorizar el camino después de hacer la prueba una sola vez.

Para asegurarse de que la memoria aumentada no era resultado de cambios al proceso de desarrollo (por ejemplo, desarrollo embrionario) del ratón, los investigadores inyectaron una molécula inhibidora de PKR en el cerebro de ratones normales adultos, y observaron el mismo efecto. Además, mediante varios experimentos moleculares, demostraron que esta mejoría en la memoria es inducida por un gen llamado IFNG (interferón gamma), el cual incrementa su expresión en la ausencia de PKR. La inhibición de IFNG con RNA de interferencia en los ratones knockout, devolvió la actividad neuronal a un nivel similar al de los ratones normales, sin efectos adversos visibles. Esto demuestra que la manipulación genética no es necesaria para aumentar la memoria, y sugiere que, posiblemente, el uso de moléculas que selectivamente bloqueen PKR en humanos, podría también mejorar la memoria. Sin embargo, aún queda un largo camino por recorrer.

Hace apenas unas semanas, investigadores canadienses y chinos reportaron en un artículo en PLoS Genetics que habían identificado más de 60 genes únicos del linaje humano. Presumiblemente, éstos genes pues no están presentes en ninguna otra especie, ya surgieron a partir de mutaciones espontáneas en nuestros ancestros y que convirtieron regiones de DNA no funcionales del genoma en regiones funcionales (genes que se expresan y producen proteínas). Particularmente interesante resulta el hecho de que estos genes pequeños sean expresados preferentemente en dos tipos de tejido: la corteza cerebral y los testículos. En la corteza cerebral, por que apoya la teoría de que las capacidades cognitivas humanas son presumiblemente "superiores" a las de otros primates debido a diferencias genéticas; y en los testículos por que varias teorías han señalado que la meiosis que tiene lugar allí, sería responsable de generar diversidad genética dentro de la especie.

Ambos estudios tienen algo en común. Aportan evidencia de que unas pocas mutaciones en unas pocas zonas del genoma son suficientes para generar cambios substanciales en la función del cerebro, y por lo tanto conferir una ventaja cognitiva (por ejemplo, una "super memoria") a los portadores de tales mutaciones o variantes genéticas. Conforme más genes y sus interacciones se vayan identificando, el día en que una pastilla que nos permita potenciar nuestra memoria y capacidades de aprendizaje (y contender con diversas enfermedades neurodegenerativas) se vuelva comercialmente viable, se volverá más y más una realidad.

Acerca del Autor: Miguel E. Rentería es egresado de la UNAM y actualmente estudia un doctorado en genética y neurociencias en la Universidad de Queensland, Australia. Twitter: @mkrente Click aquí para ver otros textos del autor.

Referencias: Zhu, et al. Suppression of PKR Promotes Network Excitability and Enhanced Cognition by Interferon-γ-Mediated Disinhibition, Cell, Volume 147, Issue 6, 9 December 2011, Pages 1384-1396, ISSN 0092-8674, 10.1016/j.cell.2011.11.029. Wu, et al. (2011) De Novo Origin of Human Protein-Coding Genes. PLoS Genet 7(11): e1002379. doi:10.1371/journal.pgen.1002379

El ‘reto Pepsi’ dentro de un escáner cerebral.

A mediados de los noventas, Pepsi lanzó una campaña publicitaria denominada ‘el reto Pepsi’, que consistía en realizar pruebas de sabor a ciegas entre dos refrescos de cola sin nombre, para que fuesen tus papilas gustativas las que decidieran cuál era mejor. Los resultados revelaron que, a ciegas, la gente prefería Pepsi sobre Coca-Cola, en una proporción de 3 a 2. En su momento, fué una estrategia astuta que explotó el hecho de que Pepsi era un 7% más dulce que la Coca-Cola, lo que favorecía su sabor.

Unos años mas tarde, la  Coca-Cola cambiaría su fórmula para hacerla igual de dulce que la Pepsi.  No es poco común que la refresquera haga pequeños cambios a la fórmula de sus productos.  Por ejemplo, mientras que en Estados Unidos, la Coca-Cola se endulza con jarabe de maíz, en México se usa sacarosa (mejor conocida como azúcar de mesa, y popularmente usada para endulzar el café y otros alimentos).

En Octubre de 2010, Emily Ventura y Michael I. Goran, de la Escuela de Medicina de la Universidad del Sur de California, publicaron en la revista académica Obesity, un estudio donde utilizaron técnicas de cromatografía líquida para medir la cantidad de azúcar contenida en 23 bebidas azucaradas (gaseosas y no-gaseosas).  Los resultados revelaron que el contenido real de azúcar se ubica entre un 15% menos y un 30% más de lo indicado en la etiqueta de información nutrimental.  En promedio, las bebidas contienen 18% más azúcar de lo que anuncian.

Desde una perspectiva de salud pública, el contenido calórico de alimentos y bebidas es tremendamente importante. Pero antes de entrar en más detalles, vamos a repasar un poco de bioquímica: La sacarosa (o azúcar de mesa) es un disacárido, conformado por dos sacáridos, o azúcares simples, llamados glucosa y fructosa. El metabolismo de estos dos carbohidratos es diferente. Mientras que la glucosa se absorbe instantáneamente y produce una subida y bajada rápida de energía, la fructosa se guarda en forma de glucógeno como reserva de energía para cuando necesitemos hacer algún esfuerzo. La glucosa puede ser metabolizada por casi todas las células del cuerpo, mientras que el 100% de la fructosa debe ser metabolizada por el hígado.

Cuando ingerimos sacarosa, ésta se descompone al llegar al intestino, convirtiéndose, en 50% glucosa y 50% fructosa. Por muchos años se dijo que el jarabe de maíz contenía aproximadamente un 5% más fructosa (~55%), y que esa pequeña diferencia no representaba, de ninguna manera, riesgo alguno para la salud. Sin embargo, el estudio de Ventura encontró que, en promedio, la composición de las bebidas endulzadas con jarabe de maíz, es entre 60 y 65% fructosa. Más aún, de todas las bebidas analizadas, la que mostro el contenido más bajo en fructosa fue la Coca-Cola mexicana. Sin embargo, al analizarla, los investigadores no encontraron sacarosa, sino glucosa y fructosa por separado. Una posible teoría para explicar esto, es que el ácido carbónico (gas) contenido en la bebida, podría haber disociado naturalmente las moléculas de sacarosa.

En 2004, William J. Whelan, de la Universidad de Pennsylvania y sus colaboradores en Estados Unidos y Canadá, describieron en el Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism que, cuando la fructosa llega al hígado, éste cesa su actividad habitual para dedicarse exclusivamente a metabolizar fructosa, lo que se traduce en un incremento en  los niveles de ghrelina en sangre y una reducción de los niveles de insulina y leptina. Si bien la insulina y la leptina son inhibidores del apetito, la ghrelina, lo incrementa. Esto significa que la ingesta de fructosa no sólo no sacia el apetito, sino que el individuo siente la necesidad de ingerir más alimento, que en la mayoría de las ocasiones también contiene fructosa. Varios estudios recientes apoyan la idea de que una dieta alta en fructosa incrementa considerablemente el riesgo de padecer obesidad.

Más allá de su contenido de azúcar, tanto Coca-Cola como Pepsi, son bebidas con una formulación y un sabor casi idénticos. A pesar de ello, la gran mayoría de las personas tenemos una preferencia muy marcada por una u otra. Con el fin de entender cómo es que el cerebro humano codifica este tipo de preferencias, un grupo de neurocientíficos, liderados por el Dr. Read Montague, del Baylor College of Medicine en Houston, Texas, realizó en 2004 un estudio de investigación que consistió en reproducir ‘el reto Pepsi’, pero poniendo a los voluntarios dentro de un escáner de resonancia magnética, que permite medir cambios en la activación de distintas regiones del cerebro en tiempo real.

Los estudios con imágenes por resonancia magnética funcional se basan en tres principios: 1) La especialización cortical, es decir, que cada función cerebral es ejecutada por una o más áreas definidas y no por todo el cerebro. 2) Cuando un área cerebral ejecuta una determinada función (se activa), ésta sufre una dilatación de sus micro-vasos  sanguíneos, lo que conlleva un incremento de oxígeno a nivel local y una disminución en la cantidad relativa de desoxi-hemoglobina, la molécula resultante de la hemoglobina que ha cedido su oxigeno a los tejidos, y 3) El efecto magnético que posee la desoxi-hemoglobina. Gracias a esto último, es posible detectar regiones que se activan bajo ciertos paradigmas y contextos cognitivos.

El estudio de Montague constó de dos partes. En la primera, ambas bebidas fueron ofrecidas a ciegas a los participantes. La gran mayoría de las veces, la gente no fué capaz de distinguir entre las dos bebidas, y la activación cerebral no mostró diferencias al probar una u otra. En la segunda parte, los investigadores ofrecieron las dos bebidas, pero diciéndoles a los participantes que se trataba de Coca-Cola o de Pepsi. Lo cual no siempre era la verdad. Sorprendentemente, todos los participantes mostraron una abrumadora preferencia por las bebidas que fueron etiquetadas como Coca-Cola (incluso cuando se trataba de Pepsi), lo que significa que la marca tiene un poder mayor que el sabor para influenciar la decisión de un consumidor.

Al ingerir ambas bebidas a ciegas, la observación más importante en el cerebro, fue la activación de la vía de la dopamina, la cual es intermediaria en procesos de ‘gratificación’ o de placer.  Esto se debe, presumiblemente, al placer que nos proporciona la inyección de azúcar en el torrente sanguíneo.   Durante la segunda parte del experimento, cuando a las personas se les dijo que la bebida era Coca-Cola, además de la vía de la dopamina, también se activaron un grupo de áreas cerebrales (la corteza dorso-lateral prefrontal, el hipocampo y áreas del mesencéfalo) que están asociadas con el procesamiento de los sentimientos.  Por lo tanto, beber una lata de Coca-Cola (ó de Pepsi disfrazada de Coca-Cola) desencadena emociones y placer en tu cerebro . Y, como lo demuestra este estudio, el sabor tiene poco que ver. Es mercadotecnia pura.  Coca-Cola invierte más de USD $1,000,000,000 al año en publicidad orientada a despertar sentimientos de nostalgia, calidez y felicidad, asociados con su marca.  Y esa capacidad de despertar sentimientos es donde radica su principal ventaja competitiva respecto a Pepsi.

Espero que recuerdes este post la próxima vez que te dispongas a beber un poco de tu bebida preferida.

Acerca del autor: Miguel E. Rentería es egresado de la UNAM y actualmente estudia un doctorado en genética y neurociencias en la Universidad de Queensland, Australia. Twitter: @mkrente

Otros textos del autor: Cucarachas biónicas para la enseñanza de las neurociencias Relaciones amorosas y estilos de apego emocional

Referencias: (1) Ventura et al. Sugar Content of Popular Sweetened Beverages Based on Objective Laboratory Analysis: Focus on Fructose Content. Obesity, 2010.   (2) McClure et al. Neural Correlates of Behavioral Preference for Culturally Familiar Drinks. Neuron, 2004.   (3) Teff et al. Dietary fructose reduces circulating insulin and leptin, attenuates postprandial suppression of ghrelin, and increases triglycerides in women. J Clin Endocrinol Metab, 2004

Cucarachas biónicas para la enseñanza de las neurociencias

Cuando eran estudiantes de doctorado, Tim Marzullo y Greg Gage, fundadores de Backyard Brains, se pusieron un reto personal de ingeniería: “Construir un aparato de neuroelectrofisiología que tuviera un costo de menos de 100 dólares”. En el pasado, una persona curiosa con deseos de introducirse en el mundo de las neurociencias tenía que invertir muchos años de estudio y contar con acceso a equipo muy costoso, que por lo general sólo esta al alcance de grandes universidades y centros de investigación. “Las neurociencias son lo opuesto a la astronomía. La barrera de entrada era muy alta. Como si una persona tuviera que hacer forzosamente un doctorado en astronomía para poder mirar la luna a través de un telescopio”, dice Greg.

Así pues, este par de ingenieros se presentaron con su idea y un prototipo en la reunión anual de la Society for Neuroscience en 2008. Pese a que en aquella ocasión su prototipo no funcionó, causaron revuelo entre los asistentes.  Motivados por la buena respuesta del público, siguieron trabajando y al cabo de unos meses, ya contaban con un prototipo funcional, al que bautizaron como SpikerBox.

SpikerBox registra la actividad de neuronas en acción. Basta, por ejemplo, con conectar dos electrodos a la pierna de una cucaracha (viva) y cada vez que el insecto la contrae y sus neuronas emiten un impulso eléctrico, el SpikerBox lo detecta y lo convierte en la típica gráfica con picos tan característica en los estudios de electrofisiología.

Señales neurológicas en el cerebro de las cucarachas

Backyard Brains vende el SpikerBox pre-ensamblado por 90 dólares. Aunque el dispositivo es open-source, lo que permite que si algún aficionado prefiere construirse el suyo con sus propias manos pueda tener acceso a manuales y videos que describen el proceso paso a paso, y además deja la puerta abierta a que los usuarios hagan modificaciones para innovar el aparato, que además puede también conectarse a una computadora, iPhone, ó iPad, para guardar tus mediciones, hacer análisis y convertir los impulsos en sonidos.

Ipad App SpikerBox

A la fecha, los chavos de Backyard Brains han vendido mas de 550 kits del SpikerBox y han hecho demostraciones frente a mas de 6,000 personas.  Su segundo desarrollo —todavía en versión beta— es aún más emocionante.  Se llama Robo-Roach, y consiste en un dispositivo que se le implanta a una cucaracha viva, y permite estimularla a control remoto para hacerla pensar que su antena choca contra una pared. Las cucarachas no tienen ojos ni olfato, sino que se guían por el tacto de sus antenas. Cuando su antena siente que ha chocado contra algo, saben que deben darse la vuelta. El primer prototipo del Robo-Roach permite controlar el movimiento hacia la izquierda y hacia la derecha de la cucaracha. Aquí puedes ver un video del prototipo en acción:

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Esta tecnología para dirigir a las cucarachas mediante control remoto, ya existía hace tiempo, solo que a nivel de laboratorios de investigación. Por ejemplo, ingenieros del Texas A&M Nuclear Science Center, desarrollaron un dispositivo similar que, al ser instalado sobre la espalda de las cucarachas las convierte en detectores de radiación vivientes, lo que permite explorar zonas potencialmente contaminadas que no son seguras para los seres humanos.  También se han hecho ensayos colocando mini-cámaras de vídeo y dirigiéndolas entre los escombros para la búsqueda de sobrevivientes de terremotos. Ahora, gracias a Backyard Brains, las cucarachas se ponen a un paso de llegar al salón de clases.

Robert Uglesich, profesor en física en Cooper Union, en Nueva York, utilizó el Robo-Roach para enseñar microestimulación, electrónica analógica y sobre las bases neuronales de la conducta a estudiantes de preparatoria durante un curso de verano en ingeniería.  Después de jugar con el aparato y realizar varias observaciones, los estudiantes descubrieron que al conectar electrodos a los cercos en vez de hacerlo en los nervios de la antena , era posible controlar el movimiento hacia delante de la cucaracha.  Esto no es mas que un pequeño ejemplo del enorme  potencial que tienen dispositivos como los de Backyard Brains para revolucionar la enseñanza de ciencias como biología y física.  Es por eso que los Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos otorgaron recientemente un donativo de $250,000 dólares a Backyard Brains para que desarrolle un programa educativo basado en sus inventos, de modo que puedan ser llevados al salón de clase.

Pero el SpikerBox se ha encontrado ya un lugar también en uno que otro laboratorio de investigación. Por ejemplo, el Dr. W. David Stahlman, profesor en psicología en la Universidad de California en Los Angeles, lo está empleando exitosamente en sus experimentos con palomas y cangrejos ermitaños.

La verdad es que no puedo contener mi entusiasmo y admiración por gente como Tim y Greg, que han encontrado formas innovadoras que permiten que la ciencia llegue a manos de más gente. Indudablemente, sus inventos pueden ayudar a hacer la enseñanza de las ciencias para niños y jóvenes mucho mas atractiva y dinámica. Se me ocurre, por ejemplo,  que podríamos lanzar un programa piloto de educación en neurociencias en escuelas de México, incluyendo prácticas con abejas, saltamontes y otros insectos.

Para los curiosos, les dejo este video paso a paso de cómo se implanta el "Robo-Roach" en una cucaracha (en inglés): [youtube aligncenter width="400" height="300" clipid="5Rp4V3Sj5jE" autoplay="0" controls="1" loop="0" disablekb="0" hd="0" showinfo="1" showsearch="0"]

Acerca del autor: Miguel E. Rentería es egresado de la UNAM y actualmente estudia un doctorado en genética y neurociencias en la Universidad de Queensland, Australia. Twitter: @mkrente

Otros textos del autor: El reto Pepsi dentro de un escáner cerebral Relaciones amorosas y estilos de apego emocional

*Con información de www.BackyardBrains.com