Los Estímulos de la Retina Que Activan a las Poblaciones de Neuronas Especializadas en la Conducta de Cazar

20 de Diciembre de 2010. Desde alertar de un peligro inminente hasta permitir descubrir una presa, el sentido de la visión mantiene vivos a muchos animales, incluyendo a los seres humanos. Pero ¿cómo opera exactamente este importante sentido, y por qué nos es más fácil detectar el movimiento de objetos pequeños dentro de nuestro campo visual, que percibir otras cosas? La complejidad de la red neuronal que respalda la visión ha eludido durante mucho tiempo los intentos de los científicos por desentrañarla, hasta ahora.

Wyart y Del Bene han conseguido observar el proceso por el que las señales visuales de objetos grandes y las de pequeños se convierten en actividad eléctrica en una región del cerebro del pez cebra.

En el cerebro del pez cebra, la región que recibe la información de la retina está separada en capas. El estrato superior recibe conexiones directas con las células de la retina, y tiene una población en la que hay tanto neuronas de excitación como neuronas de inhibición. Estas neuronas se conectan a las neuronas de salida, las cuales a su vez se proyectan a otras regiones del cerebro que controlan cómo el pez cebra persigue a su presa.

Isacoff, Baier, Wyart y Del Bene han averiguado que un estímulo visual grande que cubra todo el campo visual (como desechos flotantes de gran tamaño, u otro pez cebra) da como resultado una baja actividad de las neuronas de salida. Sin embargo, los objetos pequeños (del tamaño de una presa) que se mueven a través del campo visual del pez cebra, a la velocidad con que lo haría una presa, activan con mayor fuerza las neuronas de salida.

La base de este "filtrado" de información es que los estímulos visuales correspondientes a objetos grandes activan masivamente la población de células de inhibición, las cuales inhiben a las neuronas de salida, mientras que los estímulos correspondientes a objetos móviles pequeños activan sólo a un pequeño número de células de inhibición, en la región cerebral del pez cebra que recibe la información de la retina, permitiendo que la excitación actúe con eficiencia sobre las neuronas de salida.

Recientemente, valiéndose de una nueva tecnología, Claire Wyart en el laboratorio de Ehud Isacoff de la Universidad de California en Berkeley y Filo Del Bene en el laboratorio de Herwig Baier de la Universidad de California en San Francisco, han sido capaces de monitorizar a poblaciones enteras de células de la retina y del cerebro en la larva del pez cebra, y aclarar algunos de los misterios de la "circuitería" neuronal subyacente en su capacidad de visión.

Información adicional en:

• Scitech News

AREA CEREBRAL RESPONSABLE DE INTEGRAR LA INFORMACION TACTIL

Neurología

Martes, 10 de Agosto de 2010 09:47

Un equipo de investigadores en el que participa la profesora Elena Azañón del Departamento de Psicología Básica de la Universidad de Barcelona (UB) ha conseguido localizar por primera vez el área cerebral responsable de integrar la reacción ocular ante un estímulo táctil con la reacción motora de nuestro cuerpo. Este estudio, que ha publicado el prestigioso medio especializado Current Biology, ayudará a comprender mejor los síndromes de desorientación respecto al propio cuerpo. Cuando notamos un insecto en nuestra piel, ¿cómo puede nuestro cerebro saber hacia dónde debe mirar, o dirigir la otra mano, para aplastar el insecto? En definitiva, ¿cómo percibimos el origen del tacto a través de cambios de postura? Este proceso requiere que el cerebro alinee la sensación táctil que recibimos en la piel con la información sobre la postura del cuerpo. En este estudio se ha revelado por primera vez una de las áreas del cerebro implicadas directamente en la integración de estas dos informaciones. Los científicos han concluido que un área situada en el córtex posterior parietal, llamada área intraparietal ventral, está directamente relacionada con la integración táctil y postural para producir un mapa dinámico del tacto en relación al cuerpo en el espacio. El estudio lo han llevado a cabo los investigadores Elena Azañón de la UB, y Salvador Soto Faraco, profesor ICREA de la Universidad Pompeu Fabra (UPF), en colaboración con los británicos London Patrick Haggard y Matthew Longo de la University College London (UCL). En cuanto a las posibilidades de futuro de este descubrimiento, la investigadora de la UB, Elena Azañón, manifiesta que «aplicando la misma técnica desarrollada en este trabajo a otras áreas del cerebro, se espera que futuros estudios ayuden a discernir los circuitos cerebrales implicados en muchos otros actos cotidianos y a la vez poco conocidos». Además, el estudio, según afirma Salvador Soto-Faraco, permite conocer más a fondo cómo el cerebro humano localiza el tacto, y esta información es crucial para mejorar el diagnóstico y el tratamiento de síndromes que conllevan una desorientación del paciente respecto a su propio cuerpo y el espacio que le rodea. Para comprobar si esta área del córtex parietal, llamada intraparietal ventral, está directamente implicada en la integración del tacto con la postura del cuerpo, los investigadores han utilizado la técnica de la estimulación magnética transcraneal (TMS). Esta técnica permite alterar brevemente la actividad neural en una región concreta del córtex. Los participantes del estudio (un grupo de dieciocho estudiantes universitarios londinenses) debían decidir si un tacto aplicado en la cara quedaba por encima o por debajo de otro tacto aplicado en el brazo, que se iba colocando en diferente posiciones , paralelo a la cara. Esta discriminación táctil sólo se puede realizar correctamente con una buena integración entre el tacto y la postura del brazo. (U. Barcelona) U. Barcelona

El Cerebro Procesa Por Separado el Inicio y el Cese de un Sonido

26 de Marzo de 2010. Un equipo de investigadores de la Universidad de Oregón ha aislado un canal de procesamiento independiente de sinapsis en el interior de la corteza auditiva del cerebro, que se ocupa específicamente de desactivar el procesamiento de los sonidos en los momentos apropiados. Tal regulación es vital para la audición y para comprender el lenguaje hablado.


El descubrimiento contradice una suposición que se ha tenido por válida desde hace mucho tiempo, la de que la señalización de la aparición de un sonido y la señalización de la extinción del mismo son manejadas por la misma vía neuronal. El nuevo hallazgo, que apoya a una teoría en auge, según la cual un conjunto separado de sinapsis es responsable de la señalización del cese de un sonido, puede conducir a nuevas terapias, orientadas de manera específica a uno u otro conjunto de sinapsis. También podrían verse beneficiados algunos dispositivos para personas con problemas auditivos.
Para realizar la investigación, Michael Wehr, Ben Scholl y Xiang Gao monitorizaron en ratas la actividad de las neuronas y sus sinapsis mientras exponían los animales a ráfagas de sonidos de milisegundos de duración, con el fin de detectar sus respuestas cerebrales al inicio de cada sonido y también al final del mismo. Probaron varias duraciones y frecuencias de sonidos en una serie de experimentos.

Resultó claro, según comprobaron los investigadores, que un conjunto de sinapsis respondía de manera muy fuerte a la aparición de los sonidos, en tanto que otro grupo diferente de sinapsis respondía al brusco cese de tales sonidos. No hubo superposición de los dos conjuntos de sinapsis. El final de un sonido no afectó a la respuesta frente a un nuevo sonido. Esto confirma la sospecha de la existencia de canales de procesamiento separados.

Tal como señala Wehr, ser capaces de percibir con eficacia cuándo cesan los sonidos es muy importante para el procesamiento del lenguaje hablado. Uno de los problemas verdaderamente difíciles en el habla, aunque a la mayoría de la gente le pueda resultar difícil de creer, es percibir los límites entre las diferentes partes de las palabras. No se sabe muy bien cómo el cerebro consigue hacerlo.

Lo descubierto en este nuevo estudio puede resultar útil para los terapeutas que trabajan con niños que sufren de déficit en el lenguaje hablado y en el aprendizaje, y también para el diseño de audífonos e implantes cocleares.

Información adicional en:

• Scitech News

Anomalías Cerebrales Subyacentes en el Trastorno Dismórfico Corporal

Todos nos miramos en el espejo, pero esa experiencia puede ser horrorosa para las personas que sufren de Trastorno Dismórfico Corporal, o TDC, una enfermedad mental que les induce a creer equivocadamente que son muy feas o incluso que están desfiguradas. Estas personas tienden a fijarse en los más mínimos detalles. Cada pequeña imperfección se vuelve descomunal. No saben ver su cara como un todo.


Ahora el psiquiatra Jamie Feusner y su equipo en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), han determinado que los cerebros de las personas con TDC tienen anomalías en el procesamiento de la información visual recibida, particularmente cuando revisan su propia cara. Es más, han descubierto que los mismos sistemas del cerebro que están hiperactivos en el TDC, lo están también en el trastorno obsesivo-compulsivo, sugiriendo ello un vínculo entre las dos afecciones.
Las personas con TDC se sienten constantemente avergonzadas, preocupadas y deprimidas. Se obsesionan con diminutos defectos en su cara o cuerpo que otras personas ni siquiera notarían nunca. Algunas se niegan a salir de casa, otras sienten la necesidad de cubrir partes de su cara o cuerpo, y no faltan las que pasan por múltiples cirugías estéticas. Casi la mitad de esta gente es hospitalizada en algún momento de sus vidas, y aproximadamente una cuarta parte intenta suicidarse.

A pesar de su incidencia, bastante mayor de lo que podría parecer (el TDC afecta aproximadamente a entre el 1 y el 2 por ciento de la población) y de sus graves efectos, poco se sabe sobre las anomalías cerebrales que contribuyen a la enfermedad.

En los experimentos realizados para este nuevo estudio, los patrones anormales de activación detectados indican que las personas con Trastorno Dismórfico Corporal tienen problemas al percibir o procesar la información general sobre los rostros.

Esto puede explicar su incapacidad de ver el cuadro completo, es decir su rostro como un todo. Se obsesionan con los detalles y piensan que todo el mundo notará cualquier leve imperfección en sus rostros. En pocas palabras, son incapaces de ver su cara de manera global.

Dado que algunos de los patrones también parecen ser similares a aquellos observados en pacientes con trastorno obsesivo-compulsivo, cobran más credibilidad las hipótesis de que ambas dolencias comparten vías neuronales similares.

Información adicional en:

Scitech News

EL CEREBRO HUMANO USA UNA CUADRICULA PARA REPRESENTAR EL ESPACIO

Las células "de cuadrícula", las cuales actúan como un mapa espacial en el cerebro, han sido identificadas por vez primera en humanos. El logro se ha realizado en una nueva investigación que puede ayudar a explicar cómo creamos los mapas mentales de nuevos entornos. Foto: UCL El estudio ha sido realizado por un equipo del Instituto de Neurociencia Cognitiva, dependiente del University College de Londres. En la investigación se han usado técnicas de obtención de imágenes cerebrales y de realidad virtual para tratar de identificar células de cuadrícula en el cerebro humano. Se cree que estas neuronas especializadas intervienen en la memoria espacial, y fueron identificadas previamente en el cerebro de roedores, pero su existencia en humanos no había sido documentada con evidencias hasta ahora. Las células de cuadrícula expresan la información relativa a dónde un animal está ubicado en su entorno, lo cual es comparado por los investigadores con tener un satélite de navegación en el cerebro. Estas neuronas emiten señales siguiendo patrones que se muestran como cuadrículas triangulares y geométricamente regulares cuando se dibujan sobre el mapa de una superficie por la que se ha circulado. Fueron descubiertas por un laboratorio noruego en 2005, y esa investigación sugirió que las ratas crean cuadrículas virtuales que las ayudan a orientarse en su entorno y a recordar nuevas ubicaciones en territorios desconocidos. Es como si las células de cuadrícula proporcionaran un mapa cognitivo del espacio. De hecho, estas células representan algo muy similar a las líneas de longitud y latitud que nos son familiares en los mapas normales, pero en vez de usar cuadrados como pautas parece ser que el cerebro utiliza triángulos. Las personas analizadas en el estudio que tuvieron las señales más claras de células de cuadrícula fueron las que lograron mejores resultados en una tarea de memoria espacial dentro de un entorno de realidad virtual, lo cual sugiere que las células de cuadrícula nos ayudan a recordar las posiciones de objetos. Caswell Barry, Christian Doeller y Neil Burgess han intervenido en el estudio. Scitech News

Descubren cómo el cerebro “escucha” el sonido del silencio

Los registros del comienzo y del fin de lo que oímos son procesados por distintos canales neuronales

Hasta ahora, se pensaba que la percepción del inicio y del final de los sonidos se procesaba en el mismo canal neuronal. Ahora, un nuevo estudio ha demostrado que el cerebro emplea dos canales de conexiones neuronales distintos e independientes entre sí para procesar el inicio o el final de los sonidos. Este hallazgo, que aclara, por ejemplo, cómo somos capaces de conocer el límite de las palabras, servirá para mejorar las terapias para personas con déficit en el lenguaje, y también para diseñar dispositivos de ayuda a la audición más eficientes. Por Yaiza Martínez.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Oregón, en Estados Unidos, ha conseguido definir un canal de sinapsis o conexiones neuronales vinculado a la audición e independiente dentro de la corteza auditiva del cerebro.

Este canal, afirman los científicos, se ocuparía específicamente de detener el procesamiento del sonido por parte del cerebro en el momento adecuado y, por tanto, resultaría clave para la escucha y para la comprensión de lo que escuchamos.

Hasta ahora, se creía que el registro de la aparición de un sonido y el registro de su subsecuente desaparición por parte del cerebro eran ambos llevados a cabo por el mismo canal, por lo que este nuevo descubrimiento contradice una suposición anterior, que ha sido mantenida durante mucho tiempo.

De la aurícula al lóbulo temporal

Por el contrario, el presente hallazgo respaldaría una hipótesis emergente que señalaba que un conjunto separado de sinapsis podría ser el responsable del procesamiento del fin de las señales sonoras, informa la Universidad de Oregón en un comunicado.

Según explican los científicos en un artículo aparecido en la revista especializada Neuron-2, las neuronas de la corteza visual, somatosensorial y auditiva pueden responder todas tanto a la finalización como al inicio de los estímulos sensoriales.

En lo que respecta a la corteza auditiva, hasta ahora se había pensado que las respuestas a dicha finalización de las señales sonoras surgirían a partir de un rebote post-inhibitorio, pero esta hipótesis nunca había sido comprobada directamente.

Michael Wehr, profesor de psicología, miembro del Instituto de Neurociencias de dicha universidad y uno de los autores de la presente investigación, señala que, gracias las comprobaciones realizadas en esta nueva investigación, se ha constatado la existencia de un canal completo e independiente que va desde la aurícula al cerebro, y que está especializado en el procesamiento de los desequilibrios sonoros.

Éste y otro canal alcanzarían finalmente juntos una región del cerebro llamada corteza auditiva y que está situada en el llamado lóbulo temporal del cerebro, un área que contiene las neuronas que captan las características sonoras. El lóbulo temporal también contiene neuronas relacionadas con la comprensión del lenguaje, con la memoria y con el aprendizaje.

Comprobado en ratas

Para la investigación, Wehr y dos estudiantes colaboradores (Ben Scholl y Xiang Gao) registraron la actividad de las neuronas y sus sinapsis conectoras en cerebros de ratas, que fueron expuestas a apariciones sonoras de milisegundos de duración.

Las respuestas neuronales a estas señales sonoras fueron medidas en el inicio y al final de cada sonido. Los científicos probaron varias frecuencias y duraciones de los sonidos en una serie de experimentos.

De esta forma, se constató que un conjunto de sinapsis respondían “muy fuertemente al inicio de los sonidos”, y que era otro grupo diferente de sinapsis el que respondía a la repentina desaparición de dichos sonidos.

Por otro lado, se pudo ver que no existía superposición alguna entre los dos conjuntos de neuronas activados al inicio y al final de los sonidos.

Es decir, que el final de un sonido no afectaba a la respuesta neuronal ante otro sonido nuevo, lo que refuerza aún más la idea de canales distintos de procesamiento del inicio y del final de las señales sonoras.

Por otra parte, los investigadores de la Universidad de Oregón han podido constatar que las respuestas al final de un sonido implican una frecuencia de afinación, una duración y una amplitud neuronales diferentes a las que se producen en el procesamiento del inicio del sonido.

Estas diferencias en los modos de procesar las señales auditivas al inicio y al final de éstas coinciden con planteamientos aparecidos en al menos tres estudios anteriores realizados al respecto en la última década.

Posibles aplicaciones

Según explica Wehr, “ser capaces de percibir cuando se detiene un sonido resulta muy importante para el procesamiento del discurso. Uno de los problemas verdaderamente difíciles del discurso es encontrar los límites de las palabras. En realidad, aún no se comprende muy bien cómo el cerebro establece esa diferencia”.

Pero el presente estudio, según cree Wehr, ha dado a conocer ciertos mecanismos cerebrales esenciales para la identificación de los límites necesarios entre palabras, y que nos permiten reconocer y escuchar con acierto el discurso de otros.

Estos hallazgos, que han aumentado el conocimiento sobre cómo el cerebro procesa las señales sonoras, podrían propiciar la aparición de nuevas terapias especializadas o la mejora de los dispositivos de ayuda a la audición.

Por otro lado, podrían resultar útiles a la hora de diseñar tratamientos destinados a niños con déficits en el lenguaje y en el aprendizaje. Por ejemplo, se sabe que las personas con dislexia tienen problemas para definir los límites de los sonidos en el discurso, por lo que tratar las áreas identificas podría ayudar a potenciar sus capacidades.

LA AMPUTACION DE UNA MANO PUEDE ALTERAR LA PERCEPCION VISUAL DEL ENTORNO CERCANO

El espacio al alcance de nuestras manos, en el cual tienen lugar acciones como agarrar o tocar, es conocido como el "espacio de acción". Los científicos han mostrado que la información visual en esta área está organizada en coordenadas centradas en las manos. En otras palabras, la representación de los objetos en el cerebro humano depende de su ubicación física en relación con las manos. Según una nueva investigación, la amputación de una mano conduce a una percepción visuoespacial distorsionada del espacio de acción.

Tamar R. Makin, Meytal Wilf, y Ehud Zohary de la Universidad Hebrea de Jerusalén, junto a Isabella Schwartz del Hospital Hadassah del Monte Scopus en Jerusalén, quisieron investigar cómo la amputación de una mano afecta a la percepción visuoespacial en el espacio cercano. En este experimento participaron voluntarios con la mano derecha o izquierda amputada. A los voluntarios se les pidió que miraran una cruz central en una pantalla mientras se mostraban brevemente dos cuadrados blancos a la izquierda y a la derecha de la cruz. Los voluntarios tenían que indicar cuál de los cuadrados estaba más alejado de la cruz.

Cuando el cuadrado de la derecha estaba ligeramente más alejado del centro, los individuos con la mano derecha amputada tendían a percibirlo como que estaba a la misma distancia del centro que el cuadrado de la izquierda. Estos voluntarios subestimaban la distancia del cuadrado derecho al centro en relación con la del izquierdo.

Recíprocamente, cuando el cuadrado de la izquierda estaba más alejado, los participantes con la mano izquierda amputada percibían que ambos cuadrados estaban a la misma distancia del centro. Estos sujetos subestimaban la distancia del cuadrado izquierdo al centro en relación con la del derecho.

Los resultados revelan por tanto que la amputación de una mano afecta a la percepción visuoespacial.

Un dato interesante es que cuando los voluntarios estaban sentados más lejos de la pantalla eran más precisos al juzgar las distancias, lo cual indica que la amputación de una mano sólo puede afectar a la percepción del espacio cercano al cuerpo.

Scitech News

El cerebro predice nuestra percepción del mundo exterior

El cerebro humano anticipa nuestra percepción del mundo exterior. Por ejemplo, es capaz de predecir si vamos a percibir una estimulación táctil de intensidad débil o, por el contrario, si una estimulación más intensa se percibirá como más o menos dolorosa.

La actividad medida en el córtex cingular anterior e ínsular predice con una anticipación de 3 segundos si percibiremos la estimulación láser como más o menos dolorosa. © ULg-CRC

Si la gente puede hacer estas observaciones de forma empírica, un equipo de investigadores del Grupo de Ciencia Coma de la Universidad de Lieja (Centro de Investigación Ciclotrón) y el Departamento de Neurología del Hospital Universitario de Lieja (Bélgica) está demostrándolo científicamente a través de la medida de la actividad espontánea del cerebro y la relación con las distintas regiones cerebrales involucradas.

En un estudio publicado esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), el equipo de científicos liderado por la Dra Mélanie Boly y el Dr Steven Laureys demuestra que la actividad espontánea medida en ciertas partes del cerebro tienen una influencia directa sobre nuestra percepción consciente y sobre la percepción de la intensidad del dolor. “Nuestro cerebro no está nunca en completo reposo, pero la ciencia no tiene un buen conocimiento de cómo influye la actividad continua y espontánea de nuestras neuronas en nuestra percepción del mundo. Nuestro estudio contribuye a dar un paso más en el conocimiento de estos mecanismos”, afirman los investigadores.

Usando una Imagen de Resonancia Magnética funcional(IRMf) y estimulación láser sobre las estructuras nerviosas de la piel (estimulación en una milésima de segundo), los investigadores llevaron la luz hacia las regiones más específicamente involucradas en esta actividad cerebral espontánea. Hasta aquí, la conciencia de nosotros mismos y nuestro mundo interno están mayormente conectadas a la actividad de una red que incluye el precuneus, el córtex cingular posterior y la unión tempoparietal. Sin embargo, la conciencia de nuestro mundo externo está vinculada a la actividad medida en el tálamo y en las zonas corticales laterales y frontoparietal. Respecto al córtex cingular anterior y el córtex insular, predicen si la estimulación láser será percibida como más o menos dolorosa.

Estos resultados mejoran nuestro conocimiento de los mecanismos que involucran la consciencia humana y permiten una mejor comprensión de por qué a veces estamos más “sensibles” al dolor que otras. “La conciencia tiene dos componentes: el despertar, por una parte y la conciencia del entorno (el mundo exterior) y de uno mismo (el mundo interior), en otra. Conocemos las regiones que involucran el despertar. Con este estudio, demostraremos que la conciencia de nuestros mundos externo e interno tienen distintas neuronas correlacionadas y cómo interactúan”, concluyen los investigadores de la ULg .

Un tablero de ajedrez con problemas (o como nuestro cerebro nos engaña una vez más)

Una conocida ilusión óptica que en este vídeo gana mucho al ver como van desapareciendo los elementos que la causan y que, una vez más, hacen que nuestro cerebro nos engañe:



Optical Illusion: Check Your Brain! [00:52]

• La ilusión óptica altamente desconcertante de los rombos por lo fácil que hace ver como nuestra percepción de las cosas puede ser errónea.
• La ilusión de las sombras, curiosa foto
• Bloques imposibles, otra vídeo-ilusión
• Círculos perfectamente concéntricos, un poco mareante
• Mira fijamente el punto rojo… hasta que ocurra algo
• Imágenes imposibles, tanto clásicas como modernas
• Líneas iguales y las Mejores Ilusiones Visuales de 2009, recopilación
• Preciosas ilusiones ópticas y un vídeo del efecto
• Diez ilusiones ópticas en dos minutos, interesante montaje
• ¿Helicóptero que vuela sin rotor principal o efecto óptico?, intrigante
• Ilusión óptica Jastrow, viejuna pero interesante
• La ilusión óptica de Einstein, otro clásico

¿Cómo sabemos que ciertas combinaciones de letras tienen un significado concreto?

La lectura y la escritura son procesos complejos, con la participación de varias áreas diferentes del cerebro.

Los investigadores de la Universidad Johns Hopkins, en EE.UU., han identificado una parte específica del cerebro, llamado circunvolución fusiforme [una parte del lóbulo temporal], necesario para el funcionamiento normal, la comprensión rápida de significados de un texto escrito, así como la ortografía correcta de las palabras. Sus resultados se publicarán en la edición de Febrero de 2010 de Cortex.

El Dr. Kyrana Tsapkini, del Departamento de Neurología de la Escuela de Medicina, y la Dra. Brenda Rapp, del Departamento de Ciencias Cognitivas, ambos de la Universidad Johns Hopkins, estudiaron las capacidades de lectura comprensiva y ortografía de un paciente que había sufrido la extirpación quirúrgica de parte de su cerebro debido a un tumor.

Las lectura comprensiva y ortografía del paciente, habían sido superiores a la media conseguida antes de la cirugía. Probaron al paciente y a un grupo de participantes de control con 17 tareas experimentales, que evaluaron la comprensión y producción del lenguaje escrito, el lenguaje hablado, así como el tratamiento visual de otras categorías, como caras y objetos.

Los resultados del estudio revelaron que el paciente era capaz de comprender el significado del lenguaje hablado tan rápido como los demás participantes, y que fue igualmente capaz de procesar objetos y rostros de una manera normal. Sin embargo, mostró importantes retrasos en la comprensión del significado del texto escrito; también tuvo dificultades con la ortografía correcta al escribir un texto dictado, lo que sugiere que estas habilidades requieren el uso del área del cerebro que había sido eliminado.

Según los autores, los resultados proporcionan una evidencia clara de que hay estructuras concretas dentro de esta parte del cerebro, la mitad izquierda de la circunvolución fusiforme, que están "especializados y son necesarios para el tratamiento ortográfico normal".

El cerebro se adapta a la vista aun después de haber sido siempre ciego

Los casos de visión recuperada después de una vida a ciegas, aunque raros, proveen una oportunidad única para tratar de responder varias preguntas fundamentales sobre la función cerebral. Después de haber vivido en la oscuridad durante años, sin haber conocido nunca la luz por tratarse de una ceguera de nacimiento, el cerebro necesita aprender a percibir y procesar el nuevo torrente de información visual cuando la persona adquiere el sentido de la vista. Se sabe muy poco acerca de cómo se logra este aprendizaje, pero un nuevo estudio de neurocientíficos del MIT sugiere que la información dinámica, es decir, la percepción de objetos en movimiento, es crítica.

En la mayoría de las naciones desarrolladas, los bebés con ceguera curable son tratados a las pocas semanas de su nacimiento. Sin embargo, en las naciones en vías de desarrollo, como la India, abundan los casos de niños nacidos con formas curables de ceguera que se quedan sin tratamiento por falta de recursos médicos o financieros. Estos niños tienen grandes probabilidades de mortalidad prematura, analfabetismo y desempleo. Los médicos dudan de aplicarles el tratamiento a personas mayores por el dogma convencional de que el cerebro es incapaz de aprender a ver después de los 5 ó 6 años de edad.

El profesor de ciencias cognitivas y cerebrales del MIT, Pawan Sinha, a través de su fundación humanitaria, Proyecto Prakash (del sánscrito “luz”), ha tratado y estudiado a varios de tales pacientes durante los últimos cinco años. El Proyecto Prakash sirve tanto para devolver la vista a los niños ciegos como para aclarar varias cuestiones fundamentales de las neurociencias.

Los nuevos descubrimientos del equipo de Sinha aportan pistas acerca de cómo aprende el cerebro a procesar los estímulos visuales. Estos hallazgos no sólo ratifican que tratar la ceguera en niños mayores y en adultos sí es eficaz, sino que también permiten conocer mejor el sistema visual humano, perfeccionar el diagnóstico de ciertos trastornos visuales, crear procedimientos de rehabilitación y hasta desarrollar ordenadores capaces de captar y procesar imágenes de un modo parecido al del cerebro humano.

Uno de los pacientes estudiados, que adquirió la visión a los 29 años de edad, al ser curado de una inusual enfermedad congénita, al principio de su proceso de adaptación cerebral a la visión podía identificar algunas formas, como por ejemplo triángulos y cuadrados. Si aparecían una al lado de otra, pero separadas, no tenía problema en distinguirlas. Pero cuando estaban solapadas no lograba identificarlas. Su cerebro era incapaz de distinguir los contornos de una forma completa; en su lugar, consideraba cada fragmento como una forma independiente de las demás.

Sin embargo, si un cuadrado o un triángulo estaban en movimiento, este paciente y otros dos estudiados los podían identificar mucho más fácilmente. Ante objetos en movimiento, sus tasas de éxito pasaban de cerca de cero a alrededor de un 75 por ciento.

Color y Forma, Percepciones Separadas del Cerebro
6 de Noviembre de 2009. Normalmente tendemos a pensar que el color es un atributo fundamental de un objeto: un automóvil rojo, un lago azul, un flamenco rosa... Sin embargo, una nueva investigación sugiere que nuestra percepción del color es maleable, y se apoya mucho en procesos biológicos de los ojos y el cerebro.


Los mecanismos neuronales del cerebro son eficientes en asociar cada color con el objeto al que pertenece, para evitar mezclas indebidas, de forma que no se vea erróneamente un flamenco azul en un lago rosa. ¿Pero qué sucede cuando un color pierde el objeto al que está asociado? Una nueva investigación de la Universidad de Chicago ha demostrado por primera vez que en lugar de desaparecer junto al objeto perdido, el color se pega sobre una región de algún otro objeto a la vista, un hallazgo que revela una nueva propiedad básica de la visión.La investigación muestra que el cerebro procesa la forma de un objeto y su color mediante dos vías diferentes y, a pesar de que la forma y el color de un objeto normalmente están vinculados, la representación neural del color puede sobrevivir sin la forma. Cuando eso ocurre, el cerebro establece un nuevo vínculo que liga el color a otra forma visible.

"El color está en el cerebro. Se construye tal y como se construyen los significados de las palabras. Sin los procesos neurales del cerebro, no seríamos capaces de entender los colores de los objetos más de lo que podríamos entender palabras de un idioma que escuchamos pero que no conocemos", explica Steven Shevell, psicólogo de la Universidad de Chicago especializado en temas relativos al color y la visión, y que es coautor del nuevo estudio, en el cual también intervino Wook Hong.

Información adicional en:

• Scitech News

Industriepalast: el Hombre como un palacio industrial →

El color del Universo

Beige, café manchado, castaño claro, marfil, amarillo tirando a marrón, color carne… Como ampliamente explican en El Sofista, éste sería el color medio del universo si se mezclaran todos los colores de los cielos. Es el resultado de promediar el color de unas 200.000 galaxias examinadas en el proyecto The 2dF Galaxy Redshift Survey.

EFICAZ SISTEMA DE RECONOCIMIENTO DEL HABLA BASADO EN EL CEREBRO HUMANO

Los humanos vemos, escuchamos, sentimos y entendemos, aparentemente sin esfuerzo, un sinnúmero de estímulos diversos que cambian rápidamente en nuestro entorno. Sin embargo, hacer lo que hace nuestro cerebro con facilidad es muchas veces una tarea imposible para los ordenadores. Unos investigadores del Instituto Max Planck para las Ciencias de la Cognición y el Cerebro Humanos en Leipzig y del WTCN (Wellcome Trust Center for Neuroimaging) en Londres, han desarrollado ahora un modelo matemático que podría mejorar significativamente el reconocimiento y procesamiento automáticos del lenguaje hablado. A los actuales sistemas computerizados de reconocimiento del habla humana les resulta muy difícil entendernos cuando hablamos. La razón principal es que, hasta ahora, los programas informáticos que han sido utilizados dependen de procesos que son particularmente sensibles a perturbaciones. Cuando los ordenadores procesan el habla, tratan sobre todo de reconocer rasgos característicos en las frecuencias de la voz con el fin de reconocer palabras. Todo apunta a que el cerebro utiliza un proceso muy distinto, tal como señala Stefan Kiebel del Instituto Max Planck para las Ciencias de la Cognición y el Cerebro Humanos en Leipzig. El investigador cree que el análisis de secuencias temporales desempeña un papel importante en el procesamiento cerebral del habla. Muchos estímulos perceptuales en nuestro entorno podrían ser descritos como secuencias temporales. La música y el lenguaje hablado, por ejemplo, están compuestos de secuencias de longitudes distintas que están ordenadas jerárquicamente. Según esta hipótesis, el cerebro clasifica las distintas señales, desde los componentes más pequeños y de cambio rápido (por ejemplo, unidades de sonido simples como "e" o "u") hasta los elementos grandes de cambio lento (por ejemplo, el tema). El cerebro busca permanentemente estructuras temporales en el entorno con el propósito de deducir qué pasará después. De esta forma, a menudo el cerebro puede, por ejemplo, predecir las próximas unidades de sonido basándose en la información de cambio lento. Así, si el tema de conversación es el verano caluroso, "so…" será más probablemente el inicio de la palabra "sol" que el de la palabra "sopa". Para comprobar esta hipótesis, los investigadores construyeron un modelo matemático diseñado para imitar, de forma muy simplificada, el proceso neuronal que se realiza durante la comprensión del habla. El modelo tuvo éxito procesando el habla; reconoció sílabas y sonidos del habla individuales. A diferencia de otros dispositivos de reconocimiento artificial del habla, fue capaz de procesar secuencias aceleradas de lenguaje hablado. Además, tuvo la habilidad del cerebro de "predecir" el próximo sonido fonético. El punto crucial, desde una perspectiva neurocientífica, es que las reacciones del modelo fueron similares a las que podrían ser observadas en el cerebro humano. Esto indica que el modelo de los investigadores podría representar los procesos del cerebro. Al mismo tiempo, el modelo proporciona nuevos enfoques para aplicaciones prácticas en el campo del reconocimiento artificial del habla. Scitech News

Un Código Neuronal Humano Muy Parecido Para Imágenes y Sonidos

Según un nuevo estudio, los sonidos y las imágenes comparten un código neuronal muy similar en el cerebro humano. Un equipo de científicos, de la Universidad de Montreal y del Instituto Neurológico de Montreal en la Universidad McGill, explica cómo el mismo código neuronal en el cerebro permite al Ser Humano distinguir entre los diferentes tipos de sonidos, como el habla y la música, o entre imágenes distintas.

Para el estudio, se reclutaron participantes cuyos cerebros fueron escaneados mediante resonancia magnética funcional por imágenes (fMRI, por sus siglas en inglés), una forma no invasiva de trazar el mapa del cerebro. Esta técnica fue utilizada en estos experimentos para determinar cómo el cerebro reconoce las diferentes características de instrumentos musicales, las palabras en las conversaciones, o los sonidos ambientales, y cómo reacciona ante cada clase de estímulo.

Resulta que el cerebro usa la misma estrategia para codificar los sonidos que para codificar las diferentes imágenes. Esto hace más fácil para las personas combinar sonidos e imágenes que pertenecen al mismo objeto.

El próximo paso para el psicólogo Marc Schoenwiesner y su equipo es determinar cómo exactamente el cerebro distingue entre los ritmos de percusión del Rock y los instrumentos de cuerda en una sinfonía clásica, o entre una conversación en francés y otra en inglés. La meta es desentrañar detalladamente cómo el cerebro procesa y clasifica estos diferentes tipos de sonidos. En el futuro, esta línea de investigación puede que permita reconstruir una canción que una persona ha oído, a partir tan sólo de los patrones de actividad en su cerebro.

A medida que los científicos avanzan en la descodificación de los modelos de activación del cerebro, cabe imaginar aplicaciones increíbles. Schoenwiesner cree que si, a partir de la lectura de un escaneo por fMRI, se logra reconstruir una canción que una persona ha oído, no estaremos entonces tan lejos de poder grabar patrones de actividad cerebral de una persona dormida, y luego reconstruir un sueño que ha tenido. "Eso sería realmente maravilloso, aunque esta posibilidad está lejos, a décadas de investigación", matiza.

Información adicional en:

• Scitech News

Un equipo de neurocientíficos ha precisado dónde y cómo el cerebro procesa el movimiento 3D. El hallazgo ha sido posible gracias al uso de pantallas de ordenador especialmente desarrolladas y escaneos del cerebro mediante fMRI (resonancia magnética funcional por imágenes).

Los investigadores han constatado, no sin asombro, que el procesamiento del movimiento 3D se lleva a cabo en una zona del cerebro (localizada justo detrás de las orejas) que durante mucho tiempo se pensó que era responsable sólo del procesamiento del movimiento bidimensional (arriba, abajo, izquierda y derecha).

Esta área, conocida simplemente como MT+, y su circuitería neuronal subyacente, han sido estudiadas tan bien que hasta ahora la mayoría de los científicos había concluido que el movimiento 3D debía ser procesado en algún otro lugar.

Este nuevo estudio sugiere que un gran conjunto de ricas e importantes funciones relacionadas con la percepción del movimiento 3D pueden haber sido pasadas por alto en la región MT+ con anterioridad.

Para el estudio, Alexander Huk, profesor de neurobiología, y sus colegas, pusieron a varias personas a mirar visualizaciones 3D mientras se mantenían en reposo durante una o dos horas en un escáner de MRI adaptado con un sistema especializado de proyección de imágenes en estéreo, generando, por tanto, percepciones tridimensionales.
os escaneos de fMRI revelaron que el área MT+ tuvo una actividad neuronal intensa cuando los participantes percibieron objetos (en este caso, pequeños puntos) moviéndose hacia sus ojos o alejándose de ellos.

La prueba reveló además cómo el área MT+ procesa el movimiento 3D: Codifica simultáneamente dos tipos de señales provenientes de los objetos en movimiento.

Existe una disparidad entre lo que ven los ojos izquierdo y derecho, que se llama disparidad binocular. La podemos apreciar claramente cuando cerramos un ojo u otro de manera alternada, y los objetos parecen saltar de aquí para allá.

Para un objeto en movimiento, el cerebro calcula el cambio en esta disparidad con el paso del tiempo.

Simultáneamente, un objeto acercándose directamente hacia los ojos se moverá de derecha a izquierda por la retina del ojo izquierdo y de izquierda a derecha por la retina del ojo derecho.

El cerebro se vale de ambas fuentes de datos para procesar el movimiento tridimensional.

Que una piedra vuele de izquierda a derecha o viceversa no es muy importante para la supervivencia del individuo. Sí lo es en cambio conocer detalles de la trayectoria cuando vuela en dirección hacia él. Tal como señala el psicólogo Lawrence Cormack, el tipo de movimiento tridimensional más importante que podemos apreciar es el de algo acercándose. Ahora, gracias a los hallazgos del nuevo estudio, este proceso crítico va a poder ser estudiado mucho mejor.

Información adicional en:

• U. Texas

La exposición a un ruido intenso altera el procesamiento del sonido

Una investigación del Instituto de Neurociencias en Salamanca analiza los cambios que se producen en el cerebro auditivo tras un trauma acústico

Marco Antonio Izquierdo

Marco Antonio Izquierdo, científico del Instituto de Neurociencias de Castilla y Léon, ha llevado a cabo una investigación que se proponía estudiar los cambios que se producen en el sistema nervioso auditivo tras un trauma acústico, es decir, un sonido muy intenso. Esta exposición altera la forma en que el cerebro procesa el sonido, de manera que el análisis de estos cambios resulta fundamental a la hora de desarrollar implantes auditivos más eficaces, según ha expuesto el investigador en una tesis doctoral sobre este tema.

"La sociedad está muy expuesta al ruido, usamos de forma abusiva los MP3 y hay un exceso de sonido en las discotecas", pone como ejemplos Izquierdo en declaraciones a Dicyt. "Hoy en día se están probando nuevas prótesis auditivas basadas en implantes en el colículo inferior, el núcleo que estudiamos nosotros", continúa. Por eso es importante conocer bien cómo degenera el cerebro auditivo frente a un trauma acústico, puesto que a partir de esa información "podremos intentar repararlo gracias a las nuevas prótesis que se están desarrollando para el colículo inferior", añade.

Una parte de su tesis, 'Reorganización de las respuestas neuronales en el colículo inferior de la rata tras exposición a un ambiente acústico modificado y trauma acústico', dirigida por Manuel Sánchez Malmierca y Miguel Ángel Merchán, trata de la exposición a un ambiente acústico enriquecido, es decir, una sobreestimulación a un tono de una frecuencia concreta. Estimular a los niños con sonidos es bueno, ya que durante un determinado periodo de desarrollo la plasticidad del sistema nervioso es máxima, de la misma manera que ocurre al aprender un idioma, que se hace con más facilidad a una edad temprana. En este sentido, "estamos intentando ver qué sucede cuando a los animales les sometes a un estímulo enriquecido con una determinada frecuencia y hemos observado que se registra una expansión de las zonas del cerebro que responden a esa estimulación".

Los científicos han comprobado que existe un área concreta del cerebro que se dedica más a responder a un estímulo que otras. Así, "se ha visto que si a un modelo de trauma se le aplica un protocolo de estimulación se previene la reorganización del procesamiento del sonido característica del trauma acústico". En definitiva, esto quiere decir que puede ser útil el entrenamiento auditivo tras un trauma acústico.

Este trabajo puede servir para mejorar los implantes del colículo inferior, "una estructura sobre la que no se ha investigado mucho en este aspecto, puesto que la estructura plástica por excelencia es la corteza auditiva". Sin embargo, también en el colículo inferior hay una gran plasticidad, como ha demostrado también este estudio, que se ha llevado a cabo con ratas. "El modelo que hemos generado es muy interesante y podríamos hacer otro tipo de pruebas para caracterizar mejor cómo ocurre la degeneración que hemos observado. Los interesaría ver, por ejemplo, cómo se altera la expresión génica en el colículo", agrega Izquierdo.

La Capacidad Humana de la Ecolocalización Es Mayor de lo Creído

Un equipo de investigadores de la Universidad de Alcalá de Henares (UAH), España, ha demostrado científicamente que los seres humanos podemos desarrollar la ecolocalización, el sistema de señales acústicas empleado por los delfines y los murciélagos para explorar su entorno. Producir ciertos chasquidos con la lengua puede ayudarnos a identificar los objetos a nuestro alrededor sin necesidad de verlos, algo que sería de gran utilidad para las personas invidentes.
Bookmark and Share

“En determinadas circunstancias, los humanos podríamos rivalizar con los murciélagos por nuestra capacidad de biosonar o de ecolocalización”, declara Juan Antonio Martínez, autor principal del estudio e investigador de la Escuela Politécnica Superior de la UAH. El equipo dirigido por este científico ha llevado a cabo una serie de pruebas, las primeras de su tipo en el mundo, para poner en práctica las habilidades infrautilizadas de ecolocalización que poseemos los seres humanos.

El equipo ha analizado las propiedades físicas de varios sonidos, y propone los más eficaces de ellos para su uso en la ecolocalización. Según Martínez, el sonido casi ideal es el chasquido con el paladar y la lengua, producido al colocar la punta de la lengua en el paladar, justo detrás de los dientes, y moverla rápidamente hacia atrás.
Los investigadores afirman que estos chasquidos palatales son similares a los sonidos producidos por los delfines, aunque a una escala diferente, pues estos animales tienen órganos especialmente adaptados y pueden producir 200 chasquidos por segundo, mientras que nosotros sólo podemos producir 3 ó 4. La ecolocalización permite medir la distancia a la que se encuentra un objeto tomando como base el tiempo transcurrido entre la emisión de la onda sonora y el eco que se recibe de dicha onda al reflejarse en el objeto.

Para aprender a emitir, recibir e interpretar sonidos, los científicos están desarrollando un método que utiliza una serie de protocolos. Este primer paso sirve para que un individuo sepa cómo producir e identificar sus propios sonidos (son diferentes para cada persona) y, posteriormente, aprenda a utilizar dichos sonidos para distinguir los objetos según sus propiedades geométricas, como se hace con los sonares de barcos y submarinos.

Algunas personas invidentes han alcanzando de manera autodidacta, por el método de prueba y error, una espectacular habilidad de ecolocalización. Los casos más conocidos son los de los estadounidenses Daniel Kish y Ben Underwood, este último considerado el mejor ecolocalizador del mundo hasta su muerte a principios de 2009.

Sin embargo, no se requieren habilidades físicas especiales para desarrollar esta capacidad. “Dos horas diarias durante un par de semanas son suficientes para aprender a distinguir si hay un objeto frente a usted, y dentro de otro par de semanas sabrá la diferencia entre los árboles y el pavimento”, explica Martínez.

Información adicional en:

* FECYT

Marcel Proust, el abuelo de la neurociencia

Marcel Proust, el abuelo de la neurociencia

11/07/09

Julio Verne anticipó los viajes espaciales en De la Tierra a la Luna, y los transatlánticos en La ciudad flotante. También hay quienes sugieren que Borges prefiguró la existencia de internet con La Biblioteca de Babel, aunque esto sea discutible. No son pocos los casos en los que escritores no científicos adelantan con precisa verosimilitud el futuro. Y sin practicar un solo experimento. No, al menos, fuera de sus cabezas.

Hace ahora un siglo, en 1909, el escritor francés Marcel Proust debía estar hartándose de café en el 102 del Boulevard Haussmann de París. Tras una primera novela, de estilo decadente y bastante discreta en cuanto a crítica, Los placeres y los días, y un par de traducciones de John Ruskin, Proust se había aislado para montar el esqueleto de lo que a la postre sería su obra magna en siete tomos. Aquel célebre episodio del té y la magdalena -un hecho conocido, comentado, analizado, vomitado y descuartizado hasta la saciedad por los agentes culturales de nuestra era- pasaría a la historia de las letras en Por el camino de Swann, primer volumen de En busca del tiempo perdido, paradigma de la novela del siglo XX.

"Y como ese entretenimiento de los japoneses que meten en un cacharro de porcelana pedacitos de papel, al parecer, informes, que en cuanto se mojan empiezan a estirarse, a tomar forma, a colorearse y a distinguirse, convirtiéndose en flores, en casas, en personajes consistentes y cognoscibles, así ahora todas las flores de nuestro jardín y las del parque del señor Swann y las ninfeas del Vivonne y las buenas gentes del pueblo y sus viviendas chiquitas y la iglesia y Combray entero y sus alrededores, todo eso, pueblo y jardines, que va tomando forma y consistencia, sale de mi taza de té", escribió Marcel Proust.

En Google, la obra maestra de Proust arroja 48.300 resultados; su episodio con la magdalena, 89.200. Es revelador, ¿verdad? Pero este episodio de la magdalena es algo más que un lugar común entre la ciudadanía de clase media leída y educada por la televisión. Esa reflexión sobre la memoria de la infancia, la misma que comenzó todo el proceso creativo del autor, le ha valido al novelista el título oficioso de "prefigurador de la neurociencia".

El neurólogo portugués Antonio Damasio, premio Príncipe de Asturias de Investigación en 2005, ha pasado buena parte de su carrera estudiando cómo surgen en el cerebro la creatividad y las emociones. Una de sus conclusiones más importantes fue que nuestra mente es una "mente corporeizada", que no hay separación entre cuerpo y alma, es decir, que un alma no existe sin su cuerpo. Existen muchas analogías entre esta idea y el aforismo clásico de mens sana in corpore sano, pero ¿Y Proust?.

El escritor galo sugiere en su obra que el pasado, la experiencia no muere tras nosotros, sino que permanece de forma indeleble en forma de experiencia sensorial, a la espera de que un momento determinado -como el de la magdalena- vuelva a iluminar las conexiones necesarias y haga revivir el momento en nuestra mente. La idea es escalofriantemente cercana a lo que los últimos experimentos basados en tomografía por emisión de positrones o resonancia magnética funcional han desvelado sobre el comportamiento del cerebro: creamos recuerdos falsos, alteramos el tiempo, procesamos pensamientos en función de la circunstancia y los agrupamos en torno a una misma entelequia del "yo".

Varios libros han aparecido a lo largo de la última década sorteando este tema. El más famoso de ellos ha sido quizá el escrito por Jonah Lehrer, periodista de la revista estadounidense Wired. El redactor trabajó con el neurocientífico y premio Nobel Erik Kandel, para elaborar Proust was a neuroscientist. En el libro, Lehrer corrobora con ayuda de expertos lo que Proust anticipó hace un siglo: "No hay manera de describir el pasado sin mentir. Nuestra memoria no sólo parece ficción. Nuestra memoria es ficción".