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El velocímetro neuronal de nuestro cerebro

29.07.2015

Investigadores de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, May-Britt y Edvard Moser (May-Britt, Edvard Moser) encontraron neuronas de velocidad en el cerebro de la rata: su actividad cambiaba dependiendo de qué tan rápido se movía la rata.

En 2005, los científicos encontraron un grupo de células nerviosas en la corteza entorrinal que rápidamente se conoció como los sistemas GPS del cerebro. Estas células se disparan a su vez a medida que el individuo se mueve por el espacio, es decir, se puede decir que las neuronas marcan áreas de territorio. Su peculiaridad es que tales neuronas se encienden de acuerdo con un esquema especial, rompiendo el espacio en fragmentos hexagonales, haciéndolo parecer una gran red. De ahí su nombre: neuronas reticulares o neuronas reticulares. La corteza entorrinal en sí misma juega un papel importante en la formación de la memoria espacial y la memoria declarativa (sobre eventos y objetos que vimos con nuestros propios ojos).

Pero, como es fácil de entender, el trabajo de las células de orientación espacial depende de la velocidad con la que el individuo se desplaza por el paisaje. Obviamente, el funcionamiento del sistema GPS neuronal debe ser corregido por algún tipo de sensores de velocidad. Por otro lado, el mapeo del terreno también depende del contexto circundante, la dirección del movimiento, la presencia o ausencia de límites. Por tanto, encontrar neuronas que detecten la velocidad era una tarea muy difícil: había que separar su actividad en el cerebro de animales de experimentación de la actividad de otras que respondían a un cambio de dirección, contexto, etc. Además, un animal que se mueve libremente a menudo se detiene, y durante el tiempo de parada, según los autores del trabajo, el cerebro, al menos la parte responsable de la orientación en el espacio, generalmente cambia a un modo de operación diferente.

Los neurocientíficos utilizaron un ingenioso dispositivo similar a un automóvil sin fondo: la rata en él solo podía moverse en una dirección y a la misma velocidad que se movía el dispositivo. El "carro" estaba programado para cambiar de velocidad, pero nunca detenerse durante esos 4 metros que "pasó" junto con la rata. Como resultado, fue posible encontrar células cuya actividad cambiaba claramente con la aceleración o desaceleración del movimiento, y funcionaban incluso si el animal se movía en la oscuridad. En esto, son similares a las neuronas de la red espacial, que funcionan independientemente del entorno, delineando el espacio circundante independientemente de lo que haya alrededor. (Otras células descubiertas por John O'Keefe, quien compartió el Premio Nobel con la pareja Moser, son responsables del relleno específico del paisaje). Las neuronas de velocidad están ubicadas en el mismo lugar que las neuronas de rejilla: en la corteza entorrinal, y, muy probablemente, ambos grupos de células se comunican activamente con un amigo. Los resultados de la investigación se publican en Nature.

Sin embargo, no es seguro que las nuevas celdas sean las únicas que tengan la función de velocímetro. Según Michael Hasselmo de la Universidad de Boston, él y sus colaboradores pronto tendrán un artículo que describa varios tipos de neuronas que miden la velocidad, incluidas las que se encuentran en la corteza entorrinal.

Por otro lado, podemos recordar un trabajo muy reciente en Neuron, en el que neurocientíficos de la Universidad de Bonn y el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas describen un circuito neuronal que vincula la memoria espacial y la velocidad de movimiento. Al cambiar la frecuencia de los impulsos en este circuito, fue posible influir en el comportamiento del ratón, cómo se movía. La cadena de células de alta velocidad estaba conectada con el hipocampo, el centro principal de la memoria; por otro lado, la corteza entorrinal también está incluida en la "zona de influencia" del hipocampo.

Aunque todos los experimentos descritos se realizaron en animales, en humanos, lo más probable es que las cosas sean exactamente iguales; después de todo, es importante que sepamos la velocidad de nuestro propio movimiento. Tal vez existan varios velocímetros neuronales que en conjunto rastrean los movimientos del cuerpo y los reportan al sistema GPS, el cual, a su vez, junto con los mapas almacenados en la memoria, forma una imagen de dónde estamos.

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El tamaño del colector de energía creado por los científicos es de solo 2 cm de diámetro, informa el servicio de prensa de la universidad.

Se destaca que este desarrollo, denominado MEMS (sistema microelectromecánico con energía vibratoria piezoeléctrica), es aproximadamente 90 veces más eficiente que otros desarrollos similares.

El secreto de esto es el uso de un componente de metal en forma de U llamado lupa dinámica que amplifica las vibraciones que el MEMS convierte en electricidad.

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MEMS se basa en el uso del efecto piezoeléctrico, un fenómeno en el que ciertos tipos de materiales producen una carga eléctrica o voltaje en respuesta a la presión aplicada.

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