EL SIS­TE­MA DE NA­VE­GA­CIÓN DEL CE­RE­BRO

¿Por qué en­con­tra­mos ca­da día el ca­mino a la ofi­ci­na? ¿Por qué re­cor­da­mos ru­tas que he­mos re­co­rri­do por úl­ti­ma vez ha­ce años? ¿Por qué so­mos ca­pa­ces de orien­tar­nos en ca­sa a os­cu­ras? Por­que ca­da uno de nues­tros mo­vi­mien­tos des­en­ca­de­na en nues­tro ce­re­bro u

Geo - - CIENCIA - Tex­to: CLAUS-PE­TER SESÍN Fotos: FRIED RUN REIN­HOLD

Cual­quier tu­ris­ta que re­co­rre una me­tró­po­li des­co­no­ci­da lo uti­li­za­rá an­tes o des­pués: el pe­que­ño callejero que te dan en la re­cep­ción del ho­tel y que re­sul­ta tan prác­ti­co a la ho­ra de en­con­trar al­gún lu­gar de in­te­rés de­ter­mi­na­do, por ejem­plo, un mu­seo. Pa­ra fa­ci­li­tar la co­mo­di­dad de uso, el callejero es­tá di­vi­di­do en cua­dra­dos, y un ín­di­ce re­ve­la que el mu­seo se en­cuen­tra, por ejem­plo, en la cua­drí­cu­la H18. Des­cu­brir pri­me­ro la cua­drí­cu­la y des­pués el des­tino es fá­cil y más rá­pi­do que ras­trear la en­te­ra ma­ra­ña de ca­lles en el ma­pa.

El “sis­te­ma de na­ve­ga­ción” del ce­re­bro re­cu­rre a un pro­ce­so se­me­jan­te: una re­gión ce­re­bral, el hi­po­cam­po, al­ma­ce­na “ma­pas” men­ta­les que fa­ci­li­tan la orien­ta­ción en el es­pa­cio. La gran im­por­tan­cia del hi­po­cam­po, área si­tua­da en el cen­tro del bor­de in­fe­rior de las dos mi­ta­des del ce­re­bro, se re­fle­ja en el fa­mo­so ca­so del es­ta­dou­ni­den­se Henry Mo­lai­son, un pa­cien­te de epi­lep­sia al que se ex­tir­pó gran par­te del hi­po­cam­po en 1953. La in­ter­ven­ción curó a Mo­lai­son de sus fuertes sín­to­mas de epi­lep­sia, pe­ro su memoria a lar­go pla­zo se que­dó in­ca­paz de al­ma­ce­nar acon­te­ci­mien­tos nue­vos. Ade­más, un exa­men de su con­cien­cia es­pa­cial re­ve­ló gra­ves ca­ren­cias. Tam­bién otros pa­cien­tes cu­yo hi­po­cam­po que­dó da­ña­do por ac­ci­den­tes o en­fer­me­da­des mues­tran de­bi­li­da­des a la ho­ra de orien­tar­se en el es­pa­cio. Un ca­so in­ci­pien­te de Alz­hei­mer, por ejem­plo, sue­le per­ci­bir­se por­que los afec­ta­dos ya no en­cuen­tran el ca­mino a ca­sa y se pierden.

“El ser hu­mano no so­lo al­ma­ce­na ma­pas men­ta­les”, di­ce la in­ves­ti­ga­do­ra no­rue­ga May-Britt Mo­ser. Jun­to a la in­for­ma­ción del lu­gar, el ce­re­bro al­ma­ce­na los re­cuer­dos de los acon­te­ci­mien­tos co­ti­dia­nos que ocu­rrie­ron en di­cho lu­gar. Hay un buen ejem­plo que to­dos co­no­ce­mos por ex­pe­rien­cia pro­pia: es­tás en la co­ci­na y ne­ce­si­tas una co­sa que se en­cuen­tra en el só­tano. Cuan­do lle­gas al só­tano, has ol­vi­da­do lo que bus­ca­bas. “En es­te ca­so, la ma­yo­ría de la gen­te re­gre­sa a la co­ci­na pa­ra echar­le una mano a la memoria.”

Los se­cre­tos de la memoria y la orien­ta­ción espaciales fas­ci­na­ron a May-Britt Mo­ser y su ma­ri­do Ed­vard, am­bos de 52 años, ya du­ran- te sus es­tu­dios en la Uni­ver­si­dad de Os­lo. Es allí don­de la pa­re­ja se co­no­ció a prin­ci­pios de los años ochen­ta. Des­de en­ton­ces, los Mo­ser in­ves­ti­gan jun­tos y han lo­gra­do va­rios avan­ces de­ci­si­vos pa­ra el estudio del ce­re­bro. Gran par­te de su éxi­to se de­be a su en­fo­que in­ter­dis­ci­pli­na­rio: cen­tra­ron su in­te­rés no so­lo en los pro­ce­sos fi­sio­ló­gi­cos del ce­re­bro, sino tam­bién a sus re­la­cio­nes con la fí­si­ca, las ma­te­má­ti­cas, la pro­gra­ma­ción, la es­ta­dís­ti­ca, la psi­co­lo­gía y la neu­ro­bio­lo­gía. En 1996, May-Britt y Ed­vard Mo­ser se mu­da­ron a la ciu­dad no­rue­ga de Trond­heim, don­de fun­da­ron en 2002 el Cen­tre for the Bio­logy of Me­mory. Es­te cen­tro se trans­for­mó en 2007 en el Ka­vli Ins­ti­tu­te for Systems Neu­ros­cien­ce. Hoy son sus di­rec­to­res.

Des­de el prin­ci­pio, las in­ves­ti­ga­cio­nes de los Mo­ser gi­ra­ron al­re­de­dor de la orien­ta­ción es­pa­cial de las ra­tas. Ya en 1971, el neu­ro­cien­tí­fi­co bri­tá­ni­co John O‘Kee­fe des­cu­brió unas “cé­lu­las de lu­gar” es­pe­cia­les en el hi­po­cam­po de los roe­do­res. Di­chas neu­ro­nas emi­ten se­ña­les en cuan­to la ra­ta se to­pa con ca­rac­te­rís­ti­cos pun­tos de orien­ta­ción al re­co­rrer su en­torno. Sin em­bar­go,

no que­dó cla­ro si el mis­mo hi­po­cam­po es el au­tor de es­tas “se­ña­les de lu­gar” o si la fre­né­ti­ca ac­ti­vi­dad de las neu­ro­nas es ge­ne­ra­da en otras re­gio­nes ce­re­bra­les, des­de don­de se trans­mi­te al hi­po­cam­po.

El enig­ma fue so­lu­cio­na­do por May-Britt y Ed­vard Mo­ser a prin­ci­pios de los años 2000: des­cu­brie­ron que el más im­por­tan­te “cen­tro de compu­tación de lu­ga­res” del ce­re­bro no es el mis­mo hi­po­cam­po, sino la cor­te­za en­to­rri­nal, si­tua­da di­rec­ta­men­te en­ci­ma del hi­po­cam­po. Am­bas re­gio­nes es­tán co­nec­ta­das por nu­me­ro­sos cir­cui­tos ner­vio­sos. En tér­mi­nos sim­pli­fi­ca­dos se po­dría de­cir que la cor­te­za en­to­rri­nal es el or­de­na­dor del sis­te­ma de na­ve­ga­ción del ce­re­bro, mien­tras que el hi­po­cam­po es una es­pe­cie de pan­ta­lla in­te­li­gen­te que des­plie­ga los ma­pas men­ta­les cal­cu­la­dos por el or­de­na­dor.

En 2005, los Mo­ser hi­cie­ron el que fue­ra has­ta en­ton­ces su ha­llaz­go más im­por­tan­te: des­cu­brie­ron las lla­ma­das “cé­lu­las de red” ( grid cells) en la cor­te­za en­to­rri­nal de ra­tas de la­bo­ra­to­rio. Mien­tras que las ya co­no­ci­das cé­lu­las de lu­gar del hi­po­cam­po so­lo “dis­pa­ran” neu­ro­nas cuan­do la ra­ta se en­cuen­tra en un lu­gar de­ter­mi­na­do del ma­pa men­tal –por ejem­plo, el co­me­de­ro–, una “cé­lu­la de red” en la cor­te­za en­to­rri­nal emi­te se­ña­les en va­rios pa­ra­de­ros re­gu­lar­men­te dis­tri­bui­dos de la ra­ta. Cuan­do los in­ves­ti­ga­do­res de­jan que la ra­ta ca­mi­ne li­bre­men­te por un re­cin­to de di­men­sio­nes ma­yo­res, los lu­ga­res don­de una cé­lu­la de red “dis­pa­ra” neu­ro­nas se dis­tri­bu­yen por to­do el re­cin­to. En las po­si­cio­nes in­ter­me­dias, la cé­lu­la de red per­ma­ne­ce inac­ti­va.

Cuan­do uno apun­ta so­bre una ho­ja de pa­pel los pun­tos don­de di­cha cé­lu­la ce­re­bral in­di­vi­dual “dis­pa­ra”, se ve que for­man un pa­trón bas­tan­te re­gu­lar: los pun­tos in­di­vi­dua­les se en­cuen­tran ho­ri­zon­tal­men­te a in­ter­va­los igua­les so­bre una lí­nea. Los pun­tos de la pró­xi­ma fi­la su­pe­rior es­tán un po­co des­pla­za­dos la­te­ral­men­te fren­te a la pri­me­ra fi­la, con­cre­ta­men­te, en la mi­tad de la dis­tan­cia en­tre dos pun­tos. La ter­ce­ra fi­la, a su vez, tie­ne la mis­ma orien­ta­ción que la pri­me­ra. De es­ta ma­ne­ra, tres pun­tos ve­ci­nos for­man un trián­gu­lo (al me­nos, en la for­ma ideal; en la reali-

dad, li­ge­ras des­via­cio­nes son nor­ma­les).

Cuan­do una ra­ta re­co­rre su re­cin­to, en ca­da pa­ra­de­ro se ac­ti­van po­bla­cio­nes cam­bian­tes de cé­lu­las de red. En con­jun­to, los lu­ga­res don­de se ac­ti­van for­man una es­pe­cie de sis­te­ma uni­ver­sal de coor­de­na­das. “Da la im­pre­sión de que las ra­tas mi­den con las cé­lu­las de red el nú­me­ro de sus pa­sos”, di­ce Ed­vard Mo­ser. De es­ta ma­ne­ra, los roe­do­res ad­quie­ren un sen­ti­do de la dis­tan­cia en sus ma­pas cog­ni­ti­vos.

En 2008, May-Britt y Ed­vard Mo­ser des­cu­bren otro ti­po me­nos fre­cuen­te de neu­ro­nas en­tre las cer­ca de 100.000 cé­lu­las ner­vio­sas de la cor­te­za en­to­rri­nal: las lla­ma­das “cé­lu­las de lí­mi­te” ( boun­dary cells). Se ac­ti­van cuan­do las ra­tas se acer­can a pa­re­des o gran­des obs­tácu­los. Ade­más, las cé­lu­las de lí­mi­te y las cé­lu­las de red in­ter­ac­túan con las lla­ma­das “cé­lu­las de di­rec­ción de la ca­be­za” ( head di­rec­tion cells), des­cu­bier­tas por in­ves­ti­ga­do­res es­ta­dou­ni­den­ses ya en los años ochen­ta. Las cé­lu­las de di­rec­ción de la ca­be­za dis­pa­ran neu­ro­nas cuan­do la ca­be­za de una ra­ta se di­ri­ge a una di­rec­ción de­ter­mi­na­da. Fun­cio­nan co­mo una es­pe­cie de brú­ju­la con la que los ma­pas men­ta­les se “ajus­tan” a la di­rec­ción de la mi­ra­da.

Jun­tos, es­tos tres ti­pos de neu­ro­nas for­man la ba­se neu­ro­nal pa­ra la orien­ta­ción en el es­pa­cio. Por lo tan­to, la cor­te­za en­to­rri­nal es el ver­da­de­ro or­de­na­dor de na­ve­ga­ción del ce­re­bro. Ella es lo que ac­ti­va las cé­lu­las de lu­gar en el hi­po­cam­po: la “pan­ta­lla” de sus ma­pas. Sin em­bar­go, el hi­po­cam­po tam­bién po­see una cier­ta in­te­li­gen­cia pro­pia: por ejem­plo, es ca­paz de fil­trar y con­ver­tir se­ña­les con­tra­dic­to­rias de la cor­te­za de ma­ne­ra que el ma­pa men­tal “mues­tre” pun­tos de orien­ta­ción inequí­vo­cos.

In­ves­ti­ga­do­res is­rae­líes han de­mos­tra­do la pre­sen­cia de cé­lu­las de red tam­bién en los ce­re­bros de mur­cié­la­gos. Pa­re­ce que exis­ten en los ce­re­bros de to­dos los ma­mí­fe­ros. En 2013, exá­me­nes de pa­cien­tes de epi­lep­sia rea­li­za­dos en Es­ta­dos Uni­dos de­mos­tra­ron que tam­bién la cor­te­za en­to­rri­nal del ser hu­mano cuen­ta con cé­lu­las de red.

Asom­bra­dos, los Mo­ser cons­ta­ta­ron que las cé­lu­las de red de las ra­tas in­clu­so “dis­pa­ran” re­gu­lar­men­te cuan­do los roe­do­res se mue­ven en os­cu­ri­dad ab­so­lu­ta por un re­cin­to que co­no­cen. “Por lo tan­to, el dis­pa­rar de las cé­lu­las de red no de­pen­de de es­tí­mu­los óp­ti­cos”, de­cla­ra Ed­vard Mo­ser. “Es un lo­gro del mis­mo ce­re­bro.” De es­ta ma­ne­ra, la pa­re­ja de cien­tí­fi­cos ha lo­gra­do cap­tar ver­da­de­ros pro­ce­sos de pen­sa­mien­to con téc­ni­cas de me­di­ción. Es­to abre la puer­ta a los “de­par­ta­men­tos abs­trac­tos” del ce­re­bro don­de ocu­rren los pro­ce­sos cog­ni­ti­vos. Has­ta aho­ra, las me­di­cio­nes de ac­ti­vi­dad neu­ro­nal con sen­so­res so­lo per­mi­tie­ron el estudio de es­que­mas de es­tí­mu­lo y reac­ción re­la­ti­va­men­te sim­ples, co­mo la reac­ción de una neu­ro­na en el cen­tro vi­sual del ce­re­bro cuan­do los ojos de los ani­ma­les es­tán ex­pues­tos a es­tí­mu­los lu­mi­no­sos.

Si las ra­tas en­cuen­tran sus agu­je­ros sin la me­nor di­fi­cul­tad in­clu­so en una no­che sin lu­na gra­cias a sus cé­lu­las de red, siem­pre que ha­yan ex­plo­ra­do el en­torno al­gu­na vez con luz: ¿có­mo es que los se­res hu­ma­nos, que tam­bién po­seen cé­lu­las de red, no son ca­pa­ces –o ya no lo son– de orien­tar­se en la os­cu­ri­dad con se­me­jan­te fa­ci­li­dad? ¿Han per­di­do es­ta ca­pa­ci­dad a lo lar­go de la evo­lu­ción? Pa­re­ce im­po­si­ble dar una res­pues­ta es­tric­ta­men­te cien­tí­fi­ca a es­ta pre­gun­ta. Sin em­bar­go, na­die du­da de que si­guen exis­tien­do po­bla­cio­nes in­dí­ge­nas cu­yos in­di­vi­duos cuen­tan con un sen­ti­do de la orien­ta­ción in­creí­ble­men­te bueno.

Los inuit del nor­te de Ca­na­dá, por ejem­plo, se orien­tan tan bien du­ran­te sus mar­chas por los in­fi­ni­tos y ca­si in­dis­tin­gui­bles de­sier­tos de hie­lo ár­ti­cos que su len­gua ni si­quie­ra co­no­ce la pa­la­bra “per­der­se”. Sin em­bar­go, la emer­gen­te ci­vi­li­za­ción téc­ni­ca pa­re­ce po­ner en pe­li­gro es­te ta­len­to in­na­to. Jó­ve­nes ca­za­do­res inuit se des­pla­zan ca­da vez más a me­nu­do con apa­ra­tos de na­ve­ga­ción GPS. Cuan­do el GPS de un gru­po

de­jó de fun­cio­nar, al­gu­nos ca­za­do­res se per­die­ron y mu­rie­ron.

La pre­gun­ta de có­mo fun­cio­na la orien­ta­ción en el es­pa­cio en el ca­so del ser hu­mano ya le in­tere­só al psi­có­lo­go es­ta­dou­ni­den­se Edward Tol­man. Es­te co­men­zó en 1948 a es­tu­diar con ex­pe­ri­men­tos có­mo la men­te cons­tru­ye el es­pa­cio que per­ci­be. Al igual que hi­cie­ron los Mo­ser des­pués, tam­bién él eli­gió ra­tas de la­bo­ra­to­rio co­mo su­je­tos del ex­pe­ri­men­to. La ta­rea de los ani­ma­les con­sis­tió en en­con­trar el ca­mino por un la­be­rin­to en va­rias prue­bas con­se­cu­ti­vas. Tol­man que­ría ave­ri­guar si las ra­tas ad­quie­ren su orien­ta­ción en el es­pa­cio por pu­ro com­por­ta­mien­to (pro­ce­sos de es­tí­mu­lo y reac­ción) –lo que co­rres­pon­de a los pa­tro­nes de ex­pli­ca­ción del beha­vio­ris­mo, que es­ta­ban de mo­da en aquel tiem­po– o si in­flu­yen pro­ce­sos cog­ni­ti­vos su­pe­rio­res.

Al fi­nal de sus se­ries de ex­pe­ri­men­tos, Tol­man lle­gó a la con­clu­sión: las ra­tas ge­ne­ran es­pon­tá­nea­men­te una re­pre­sen­ta­ción men­tal del la­be­rin­to con cu­ya ayu­da son ca­pa­ces de lo­ca­li­zar lu­ga­res y pla­ni­fi­car ru­tas de ma­ne­ra cons­cien­te. La re­pre­sen­ta­ción men­tal la bau­ti­zó “ma­pa cog­ni­ti­vo”. Sin em­bar­go, fal­tó una prue­ba neu­ro­nal.

Es­ta la lo­gró en 1971 John O‘Kee­fe, el bri­tá­ni­co es­ta­dou­ni­den­se des­cu­bri­dor de las cé­lu­las de lu­gar del hi­po­cam­po. Sin em­bar­go, es­te in­ves­ti­ga­dor tu­vo ya por en­ton­ces muy cla­ro que las cé­lu­las de lu­gar del hi­po­cam­po por sí so­las no se­rían su­fi­cien­tes pa­ra un sis­te­ma de na­ve­ga­ción ca­paz de fun­cio­nar. En al­gún lu­gar del ce­re­bro de­bía de exis­tir otro ti­po de neu­ro­nas re­la­cio­na­das con la na­ve­ga­ción.

En 1995, May-Britt y Ed­vard Mo­ser tra­ba­ja­ron co­mo post-docs du­ran­te al­gu­nos me­ses en el la­bo­ra­to­rio de O‘Kee­fe en el Uni­ver­sity Co­lle­ge of Lon­don: una épo­ca que ca­li­fi­can en re­tros­pec­ti­va co­mo el “pe­rio­do más ins­truc­ti­vo de sus vi­das”. Po­co an­tes, May-Britt con­clu­yó su doc­to­ra­do so­bre los fun­da­men­tos anató­mi­cos del apren­di­za­je en el hi­po­cam­po; Ed­vard es­cri­bió su te­sis doc­to­ral so­bre pro­ce­sos fi­sio­ló­gi­cos en el hi­po­cam­po ne­ce­sa­rios pa­ra la memoria.

El hi­po­cam­po –de­bi­do a su for­ma, to­ma el nom­bre del ca­ba­lli­to de mar– no al­ma­ce­na las me­mo­rias él mis­mo. Al con­tra­rio, es­tas se dis­tri­bu­yen am­plia­men­te por la cor­te­za ce­re­bral. La in­for­ma­ción se al­ma­ce­na allí don­de se pro­ce­sa en un pri­mer mo­men­to: im­pre­sio­nes vi­sua­les, en la cor­te­za vi­sual; in­for­ma­ción re­la­cio­na­da con el ha­bla (en el ca­so del hombre), en las áreas del ha­bla; da­tos acús­ti­cos en la cor­te­za au­di­ti­va. ¿Pe­ro qué fun­ción tie­ne el hi­po­cam­po en el al­ma­ce­na­je a lar­go pla­zo? Eso to­da­vía no se ha acla­ra­do com­ple­ta­men­te. Se­gún un con­cep­to co­rrien­te, ela­bo­ra una es­pe­cie de ín­di­ce de los ele­men­tos de memoria dis­per­sos. Cuan­do una fa­ce­ta de la memoria se vuel­ve a ac­ti­var –por ejem­plo, una ex­pe­rien­cia es­pa­cial–, el hi­po­cam­po se en­car­ga de que to­da la ex­pe­rien­cia vuel­va a evo­car­se. Co­mo en el ca­so de una or­ques­ta don­de un cla­ri­ne­te co­mien­za a to­car una pie­za y des­pués, el di­rec­tor de or­ques­ta –es­te pa­pel co­rres­pon­de­ría al hi­po­cam­po– in­vi­ta a to­dos los ins­tru­men­tos a su­mar­se.

En el la­bo­ra­to­rio de O’Kee­fe, los Mo­ser apren­die­ron, en­tre otras co­sas, a co­lo­car con pre­ci­sión elec­tro­dos de me­di­ción en el hi­po­cam­po del ce­re­bro de una ra­ta. No es una ta­rea fá­cil: “El ce­re­bro de una ra­ta tie­ne apro­xi­ma­da­men­te el ta­ma­ño de una uva, y el hi­po­cam­po es más pe­que­ño que una pe­pi­ta de uva”, di­ce Ed­vard Mo­ser.

Cuan­do los Mo­ser re­gre­sa­ron a No­rue­ga en 1996, la Uni­ver­si­dad Téc­ni­ca Cien­tí­fi­ca de Trond­heim les ofre­ció dos pues­tos co­mo neu­ro­cien­tí­fi­cos que acep­ta­ron con en­tu­sias­mo. Al fin y al ca­bo sig­ni­fi­ca­ba la rea­li­za­ción de sus sue­ños de uni­ver­si­ta­rios.

Co­men­za­ron sus in­ves­ti­ga­cio­nes en es­pa­cios li­te­ral­men­te va­cíos. La pa­re­ja de cien­tí­fi­cos so­lo con­tó con el equi­po bá­si­co

pa­ra es­tu­dios del hi­po­cam­po que tra­jo de In­gla­te­rra. En 1998 se su­mó el pri­mer es­tu­dian­te; en 1999 lle­ga­ron las pri­me­ras sub­ven­cio­nes de la Co­mi­sión Eu­ro­pea. En­ton­ces los Mo­ser di­ri­gían un gru­po cien­tí­fi­co internacional com­pues­to por sie­te per­so­nas que se de­di­ca­ban al estudio del hi­po­cam­po.

A con­ti­nua­ción se con­cen­tra­ron en exa­mi­nar si las se­ña­les ge­ne­ra­das por las cé­lu­las de lu­gar des­cu­bier­tas por O‘Kee­fe en el hi­po­cam­po pro­vie­nen del mis­mo hi­po­cam­po o si son ge­ne­ra­das por re­gio­nes ce­re­bra­les ve­ci­nas. Pa­ra con­tes­tar es­ta pre­gun­ta, los Mo­ser se­pa­ra­ron la ca­pa su­pe­rior del hi­po­cam­po de una ra­ta, don­de se en­cuen­tran las cé­lu­las de lu­gar, de la par­te in­fe­rior con un cor­te mi­cro­qui­rúr­gi­co. Des­pués rea­li­za­ron ex­pe­ri­men­tos que pu­sie­ron a prue­ba la orien­ta­ción de la ra­ta, du­ran­te las que cons­ta­ta­ron que las cé­lu­las de lu­gar se­guían dis­pa­ran­do co­mo an­tes. Es­to fue un cla­ro in­di­cio de que la ver­da­de­ra fuen­te de las se­ña­les de­bía de en­con­trar­se fue­ra del hi­po­cam­po: en la cor­te­za ce­re­bral que lo ro­dea. El can­di­da­to más pro­me­te­dor fue la cor­te­za en­to­rri­nal, ya que es­tá es­pe­cial­men­te co­nec­ta­da con el hi­po­cam­po.

May-Britt y Ed­vard Mo­ser estudiaron el te­ma en de­ta­lle en su nue­vo Cen­tre for the Bio­logy of Me­mory, que fun­da­ron en 2002 en Trond­heim. En es­te la­bo­ra­to­rio ex­ce­len­te­men­te equi­pa­do, que en aquel mo­men­to ya te­nía 30 em­plea­dos, es don­de los Mo­ser hi­cie­ron sus des­cu­bri­mien­tos has­ta aho­ra más im­por­tan­tes. En 2005 des­cu­brie­ron las cé­lu­las de red en la cor­te­za en­to­rri­nal, lo que un co­men­ta­ris­ta de la pres­ti­gio­sa re­vis­ta cien­tí­fi­ca es­ta­dou­ni­den­se Scien­ce ca­li­fi­có co­mo el “des­cu­bri­mien­to neu­ro­bio­ló­gi­co más im­por­tan­te de las úl­ti­mas dos dé­ca­das.” Tres años des­pués, la pa­re­ja de in­ves­ti­ga­do­res en­con­tró las cé­lu­las de lí­mi­te.

Ta­le Bjerk­nes, del equi­po de los Mo­ser, des­cu­brió du­ran­te ex­pe­ri­men­tos con ra­tas re­cién na­ci­das que aún no ha­bían abier­to sus ojos (las crías de ra­ta abren los ojos so­lo a las dos se­ma­nas), que sus cé­lu­las de lí­mi­te ya fun­cio­nan igual de bien co­mo en los ani­ma­les adul­tos, mien­tras que las cé­lu­las de red so­lo al­can­zan pleno ren­di­mien­to gra­cias a un en­tre­na­mien­to pos­te­rior. Es­to apun­ta a la exis­ten­cia de un con­si­de­ra­ble com­po­nen­te ge­né­ti­co. El sis­te­ma in­te­rior de na­ve­ga­ción pa­re­ce ser an­ti­quí­si­mo a ni­vel de la his­to­ria de la evo­lu­ción.

Du­ran­te los úl­ti­mos años, los Mo­ser tam­bién se be­ne­fi­cia­ron de los pro­gre­sos en la tec­no­lo­gía de los sen­so­res. Mo­der­nos te­tro­dos –mi­cro­elec­tro­dos de fi­bra más fi­nos que un pe­lo hu­mano– cuen­tan con cua­tro con­tac­tos in­de­pen­dien­tes pa­ra el mo­ni­to­reo de la ac­ti­vi­dad neu­ro­nal. En 2012, la pa­re­ja de in­ves­ti­ga­do­res lo­gró ob­ser­var si­mul­tá­nea­men­te has­ta 186 cé­lu­las ner­vio­sas en la cor­te­za en­to­rri­nal de una ra­ta. Es­to per­mi­tió es­tu­diar por pri­me­ra vez la in­ter­ac­ción de un gran nú­me­ro de neu­ro­nas. Has­ta en­ton­ces, nin­gún in­ves­ti­ga­dor ha­bía lo­gra­do exa­mi­nar si­mul­tá­nea­men­te más de do­ce cé­lu­las ce­re­bra­les en ex­pe­ri­men­tos con ra­tas.

Du­ran­te es­te “estudio ma­si­vo” de cé­lu­las de red, los Mo­ser cons­ta­ta­ron que las dis­tan­cias en­tre los “lu­ga­res don­de dis­pa­ran” pue­den va­riar de­pen­dien­do de la cé­lu­la de red: al­gu­nas cé­lu­las de red ya dis­pa­ran cuan­do la ra­ta so­lo se ha des­pla­za­do al­gu­nos cen­tí­me­tros; en el ca­so de las cé­lu­las de red con la cua­drí­cu­la más an­cha, al con­tra­rio, las dis­tan­cias pue­den al­can­zar va­rios me­tros. De es­ta ma­ne­ra, los Mo­ser no­ta­ron que cé­lu­las de red con dis­tan­cias se­me­jan­tes en­tre los lu­ga­res don­de “dis­pa­ran” se unen for­man­do mó­du­los fun­cio­na­les. Las cé­lu­las de red en es­tos mó­du­los no tie­nen que es­tar for­zo­sa­men­te si­tua­das las unas al la­do de las otras. Al con­tra­rio, la uni­dad fun­cio­nal na­ce por­que las cé­lu­las uni­das en el mó­du­lo tie­nen la mis­ma re­so­lu­ción de la cua­drí­cu­la, o lo que se­ría igual, la mis­ma

dis­tan­cia en­tre los pun­tos don­de se ac­ti­van.

Los mó­du­los en­vían sus in­for­ma­cio­nes al hi­po­cam­po, que ge­ne­ra el ma­pa cog­ni­ti­vo con la su­ma de es­tas in­for­ma­cio­nes. Du­ran­te sus ex­pe­ri­men­tos, los Mo­ser cons­ta­ta­ron que los dis­tin­tos mó­du­los reac­cio­nan de ma­ne­ra dis­tin­ta an­te cam­bios en el en­torno fí­si­co. Cuan­do los in­ves­ti­ga­do­res co­lo­ca­ron una nue­va pa­red di­vi­so­ria en el re­cin­to de las ra­tas o cuan­do en­san­cha­ron la su­per­fi­cie del re­cin­to ha­cia los la­dos, al­gu­nos mó­du­los reac­cio­na­ron con pre­ci­sión, mien­tras que otros prác­ti­ca­men­te no reac­cio­na­ron. Las dis­tin­tas se­ña­les que el hi­po­cam­po re­ci­be de los mó­du­los le dan la po­si­bi­li­dad de so­pe­sar la plau­si­bi­li­dad de las dis­tin­tas in­for­ma­cio­nes y des­car­tar in­for­ma­cio­nes que no en­ca­jan con otras co­mo va­lo­res atípicos. Gra­cias a es­ta se­lec­ción ca­li­fi­ca­ti­va, el sis­te­ma de na­ve­ga­ción co­mo tal se ha­ce más ro­bus­to y pre­ci­so que los mó­du­los in­di­vi­dua­les, que son más pro­pen­sos a erro­res. Se­me­jan­te fle­xi­bi­li­dad es im­pres­cin­di­ble, ya que el sis­te­ma de na­ve­ga­ción siem­pre tie­ne que es­tar ac­tua­li­za­do en tiem­po real, tam­bién cuan­do la ra­ta co­rre.

Has­ta aho­ra, los es­tu­dio­sos del ce­re­bro no sa­ben con pre­ci­sión có­mo se rea­li­za la co­mu­ni­ca­ción en­tre los mó­du­los de cé­lu- las de red y el hi­po­cam­po. Mu­chos in­di­cios apun­tan a una trans­mi­sión de se­ña­les me­dian­te on­das ce­re­bra­les, en las que con­jun­tos en­te­ros de neu­ro­nas os­ci­lan con la mis­ma fre­cuen­cia. Los Mo­ser ya lo­gra­ron de­mos­trar con ex­pe­ri­men­tos la exis­ten­cia de ta­les on­das the­ta (os­ci­la­cio­nes elec­tro­mag­né­ti­cas en el ran­go de fre­cuen­cias de 3.5 y 7.5 her­cios) y on­das gam­ma (en­tre los 25 y los 100 her­cios, aun­que su pre­sen­ta­ción ha­bi­tual es a 40 her­cios) en la cor­te­za en­to­rri­nal de las ra­tas. Es­tas on­das os­ci­lan muy len­ta­men­te, por re­gla ge­ne­ral, en­tre 5 y 40 ve­ces por se­gun­do. Si la mem­bra­na de un al­ta­voz os­ci­la­ra a es­ta fre­cuen­cia, so­lo se es­cu­cha­ría un tono muy ba­jo o na­da de na­da, ya que el ser hu­mano ape­nas es ca­paz de oír to­nos por de­ba­jo de 20 her­cios. Con so­lo cin­co os­ci­la­cio­nes al se­gun­do, uno ya po­dría ob­ser­var có­mo la mem­bra­na del al­ta­voz vi­bra.

May-Britt y Ed­vard Mo­ser ya han re­ci­bi­do mu­chos pre­mios por sus tra­ba­jos en el cam­po de la in­ves­ti­ga­ción del ce­re­bro. Dos ga­lar­do­nes es­pe­cial­men­te pres­ti­gio­sos mar­ca­ron en 2014 la has­ta aho­ra cús­pi­de de su tra­yec­to­ria: el Kör­ber Eu­ro­pean Scien­ce Pri­ze, en­tre­ga­do en Ham­bur­go, do­ta­do con 750.000 eu­ros; y po­cas se­ma­nas des­pués, el Pre­mio No­bel de Me­di­ci­na 2014, do­ta­do con 870.000 eu­ros, que com­par­ten con John O’Kee­fe.

Los Mo­ser se han pro­pues­to uti­li­zar los re­cur­sos pues­tos a dis­po­si­ción por la Fun­da­ción Kör­ber pa­ra ad­qui­rir un mi­cros­co­pio es­pe­cial­men­te po­ten­te. Tam­bién el di­ne­ro del pre­mio No­bel lo uti­li­za­rán pa­ra es­tu­diar otros de­ta­lles del sen­ti­do de la orien­ta­ción y de la memoria.

De es­ta ma­ne­ra con­tri­bu­yen a una –to­da­vía aún muy le­ja­na– so­lu­ción que po­dría per­mi­tir el tra­ta­mien­to de pa­cien­tes de Alz­hei­mer. Pues se sa­be que en el ca­so de es­ta en­fer­me­dad las cé­lu­las ce­re­bra­les de la cor­te­za en­to­rri­nal sue­len ser las pri­me­ras en mo­rir. “La de­ge­ne­ra­ción co­mien­za en la mis­ma re­gión del ce­re­bro don­de se en­cuen­tran las cé­lu­las que des­cu­bri­mos y que son tan im­por­tan­tes pa­ra la orien­ta­ción”, di­ce Ed­vard Mo­ser. “Te­ne­mos que com­pren­der lo que fa­lla pa­ra po­der tra­tar es­ta en­fer­me­dad al­gún día.”

Claus-Pe­ter Se­sin (62 años), pe­rio­dis­ta free­lan­ce es­pe­cia­li­za­do en te­mas cien­tí­fi­cos, fue re­dac­tor de GEO en­tre 1986 y 1990. El ma­tri­mo­nio Mo­ser le fas­ci­nó por su per­so­na­li­dad, y, so­bre to­do, por su am­plia ga­ma de es­pe­cia­li­da­des in­ter­dis­ci­pli­na­rias, que abar­ca des­de la psi­co­lo­gía has­ta la fí­si­ca y la in­for­má­ti­ca, pa­san­do por la in­ves­ti­ga­ción del ce­re­bro.

El ce­re­bro de una ra­ta, igual que el del ser hu­mano, es ca­paz de ge­ne­rar y ar­chi­var ma­pas men­ta­les. Na­cen en un área ce­re­bral lla­ma­da hi­po­cam­po. Allí tam­bién se pue­de ac­ce­der a ma­pas ar­chi­va­dos an­te­rior­men­te. Cuan­do un adul­to re­gre­sa a un lu­gar de su in­fan­cia, por ejem­plo, no tar­da en vol­ver a fa­mi­lia­ri­zar­se con el en­torno. El hi­po­cam­po coo­pe­ra es­tre­cha­men­te con la ve­ci­na cor­te­za en­to­rri­nal. Es allí don­de se desa­rro­lla la ma­yor par­te de los cálcu­los ne­ce­sa­rios pa­ra la ela­bo­ra­ción de los ma­pas en el hi­po­cam­po.

Las “cé­lu­las de lu­gar” en el hi­po­cam­po emi­ten se­ña­les cuan­do los roe­do­res se acer­can a lu­ga­res co­no­ci­dos, por ejem­plo, un co­me­de­ro. Pe­ro las cé­lu­las no son es­ti­mu­la­das di­rec­ta­men­te, sino a tra­vés de otros tres ti­pos de cé­lu­las de la cor­te­za en­to­rri­nal: las “cé­lu­las de red”, que co­lo­can un sis­te­ma de coor­de­na­das a ba­se de trián­gu­los so­bre el en­torno y mi­den las dis­tan­cias en­tre lu­ga­res; las “cé­lu­las de lí­mi­te”, que se ac­ti­van cuan­do los ani­ma­les se to­pan con obs­tácu­los; y las “cé­lu­las de di­rec­ción”, que sir­ven de brú­ju­la y ha­cen que el ma­pa men­tal se ajus­te cuan­do la ra­ta gi­ra la ca­be­za.

Ed­vard y May-Britt Mo­ser se co­no­cen des­de sus tiem­pos uni­ver­si­ta­rios. Sus tra­ba­jos pio­ne­ros en el estudio del ce­re­bro les me­re­cie­ron en sep­tiem­bre de 2014 el Pre­mio Kör­ber Eu­ro­pean Scien­ce Pri­ze y so­lo un mes des­pués, el Pre­mio No­bel de Me­di­ci­na.

Una in­ci­pien­te en­fer­me­dad de Alz­hei­mer sue­le ma­ni­fes­tar­se cuan­do los afec­ta­dos no en­cuen­tran el ca­mino y se pierden. La cau­sa de la en­fer­me­dad con­sis­te en un len­to mo­rir de las cé­lu­las ner­vio­sas del ce­re­bro. Los mé­di­cos sa­ben que en el ca­so de pa­cien­tes de Alz­hei­mer las pri­me­ras neu­ro­nas en mo­rir sue­len ser las de la cor­te­za en­to­rri­nal, el “or­de­na­dor de na­ve­ga­ción” del ce­re­bro. Los co­no­ci­mien­tos ob­te­ni­dos gra­cias a los Mo­ser des­pier­tan la es­pe­ran­za de po­der ayu­dar a los en­fer­mos de Alz­hei­mer a me­jo­rar su sen­ti­do de la orien­ta­ción... al­gún día, cuan­do la in­ves­ti­ga­ción es­té más avan­za­da.

A mo­do de ma­pa, es­ta ima­gen tér­mi­ca mues­tra la ac­ti­vi­dad de una cé­lu­la de red mien­tras la ra­ta atra­vie­sa el es­pa­cio: en las áreas ro­jas, la ac­ti­vi­dad es al­ta –es de­cir, la cé­lu­la “dis­pa­ra”–; en las áreas azu­les, es ba­ja. Jun­tos, los lu­ga­res don­de “dis­pa­ra” for­man un sis­te­ma de coor­de­na­das don­de gru­pos de tres pun­tos ve­ci­nos for­man trián­gu­los. Gra­cias a su ayu­da, la ra­ta ad­quie­re un sen­ti­do de la dis­tan­cia.

Con las pin­zas en la mano, el in­ves­ti­ga­dor mues­tra la fi­nu­ra de los elec­tro­dos que se in­tro­du­cen en los ce­re­bros de las ra­tas pa­ra me­dir la ac­ti­vi­dad de las neu­ro­nas. La pe­que­ña par­te en la ca­be­za de los ani­ma­les se pue­de co­nec­tar con un ca­ble que trans­mi­te las se­ña­les du­ran­te los ex­pe­ri­men­tos. Las co­ne­xio­nes no pa­re­cen li­mi­tar los mo­vi­mien­tos de los roe­do­res.

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