Identifican las señales que coordinan la formación del sistema nervioso periférico durante el desarrollo embrionario

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han determinado las señales clave para la coordinación de la formación del sistema nervioso central y periférico durante el desarrollo embrionario. La comunicación y coordinación de tejidos y órganos vecinos y, en particular, entre el sistema nervioso periférico y el sistema nervioso central (representado por la médula espinal y el cerebro) son fundamentales ya que permiten el establecimiento de estrechas relaciones funcionales tanto durante su formación como en el individuo adulto.

El tejido nervioso periférico se genera a partir de una población de células (llamadas células de la cresta neural) que se forman en el tubo neural embrionario (origen de la médula espinal y el cerebro) y que emigran de manera progresiva abandonando el tubo y colonizando tejidos y órganos periféricos.

El trabajo, realizado por el grupo de Aixa Morales y Ruth Diez del Corral, ambas del Instituto Cajal del CSIC, ha demostrado cuáles son las señales moleculares que permiten el desarrollo coordinado y continuo de las células neurales de la médula espinal y las del sistema nervioso periférico durante el progresivo crecimiento del embrión.

“Estas señales son el ácido retinoico (forma activa de la vitamina A) y el FGF (Fibroblast Growth Factor, en sus siglas en inglés) y controlan específicamente el momento correcto de la salida de las células de la cresta neural del tubo neural”, destaca Morales.

Este estudio permite conocer mejor los mecanismos moleculares que controlan el proceso de transición epitelio–mesénquima, que ocurre no sólo durante el desarrollo si no también en procesos patológicos como la metástasis tumoral.

Embrión de pollo durante el desarrollo embrionario. En morado destacan las células de cresta neural. (Imagen: Aixa Morales-CSIC)

“Por otro lado, este estudio permitirá explorar las bases moleculares de trastornos severos del desarrollo embrionario humano que cursan con fallos en la formación del sistema nervioso periférico como en el caso del megacolon aganglionar y otras neurocristopatías (enfermedades debidas a fallos en el desarrollo de la cresta neural)”, destacan las investigadoras del CSIC. (Fuente: CSIC)

Los límites del cerebro: por qué no podemos ser más inteligentes

¿Tiene nuestro cerebro un límite físico? Millones de años de evolución han refinado tanto los procesos y conexiones neuronales que, en opinión de algunos expertos, resultan difícilmente mejorables. En un artículo publicado en Scientific American, el periodista Douglas Fox se plantea cuáles serían los principales problemas si abordáramos la mejora de nuestra inteligencia desde el punto de vista de la física y la ingeniería.

Las leyes de la termodinámica no hacen excepciones, tampoco con nuestro cerebro. Éste es el punto de partida para los científicos consultados por Douglas Fox para su artículo en la revista Scientific American, en el que se plantea si estamos cerca de "los límites de la inteligencia". ¿Podríamos tener un cerebro más grande, rápido y eficiente? Una aproximación intuitiva nos lleva a pensar que necesitamos más neuronas, más conexiones y, por tanto un mayor tamaño. Lo que nos muestran la experiencia y los estudios sobre la materia es que un cerebro más grande no equivale necesariamente a más inteligencia. El cerebro de una vaca, por ejemplo, es considerablemente más grande que el de un ratón y las diferencias no son proporcionales.

Para medir la relación entre el encéfalo y la masa corporal, los científicos utilizan el denominado "cociente de encefalización". Partiendo de esta base, un cerebro más grande proporciona ventajas cognitivas siempre y cuando tengamos en cuenta su relación con el tamaño del cuerpo, y el ser humano está en la parte alta de la pirámide. Pero esto no significa que aumentar indefinidamente el tamaño proporcione ventajas sin límite, puesto que nos encontramos con otras barreras, como el consumo energético o el tamaño y distancia entre las conexiones.

A medida que el cerebro aumenta, por ejemplo, se producen una serie de cambios sutiles en la propia estructura del cerebro. Las neuronas aumentan de tamaño y pueden conectarse con más compañeras. Pero este crecimiento aumenta a su vez la distancia entre neuronas, lo que significa que las conexiones deben ser más largas y la señal tarda más tiempo en viajar de un lugar a otro. ¿Cómo hacer que la señal viaje más rápido entre neuronas? La única contrapartida es aumentar el grosor de las conexiones, pero en este caso multiplica el consumo de energía, con lo que el sistema vuelve a hacerse ineficiente. Por otro lado, cuando aumenta el tejido cortical, la materia blanca - los axones- crece muchísimo más que la materia gris - que contiene el núcleo de las neuronas -, de modo que el tamaño del cerebro crecería exponencialmente.

En el caso de los primates superiores, incluidos los humanos, determinadas estructuras cerebrales han alcanzado cierto grado de optimización. La densidad de neuronas en nuestra corteza cerebral es considerablemente mayor que el de otras especies de mamíferos. Si seguimos la escala en la que aumenta el cerebro en los roedores, por ejemplo, un ratón que tuviera que alcanzar la cifra de 100.000 millones de neuronas (nuestro kilo y medio de masa encefálica) desarrollaría un cerebro de 45 kilos de peso.

Si aumentar el número de neuronas y de conexiones consume más energía, la solución podría venir entonces de cierto grado de "miniaturización" de los procesos. Desarrollar cerebros más densos, neuronas y conexiones más finas que consuman menos energía. Pero en este terreno encontramos otro límite físico, el mismo que se encuentran los ingenieros en el desarrollo de transistores: los canales iónicos de las neuronas parecen haberse reducido tanto como es posible, a partir de cierta reducción los niveles de ruido en la señal son demasiado grandes y las neuronas se disparan cuando no deben.

"De alguna manera", asegura el neurocientífico computacional Jan Karbowski en SciAm, "los cerebros deben optimizar numerosos parámetros simultáneamente, y debe haber algunas contrapartidas. Si quieres mejorar algo, estás fastidiando cualquier otra cosa". Si el cerebro humano se hace más grande tendrá problemas de consumo de energía, disipación del calor y de eficiencia. Desde luego, a pesar de lo que apunta el artículo, pensar en el límite evolutivo de algo resulta un poco ingenuo en términos biológicos. Cualquier estructura es susceptible de mejoras y cambios desde el punto de vista evolutivo, aunque nuestros conocimientos sobre física nos hagan más difícil imaginar cómo va a suceder.

La uva protege de la radiación ultravioleta

Algunos compuestos de la uva ayudan a las células de la piel a protegerse frente a la radiación ultravioleta del Sol, según un estudio de investigadores de la Universidad de Barcelona y del CSIC. El trabajo apoya el uso de las uvas o sus derivados en los protectores solares.

La principal causa ambiental de las enfermedades cutáneas son los rayos ultravioleta (UV) solares, que provocan la aparición de células malignas en la piel, quemaduras y eritema solar, así como envejecimiento prematuro de la dermis y epidermis. Ahora, un estudio español ha probado que algunas sustancias de la uva pueden reducir el daño celular en la piel expuesta a esta radiación.

Los rayos UV actúan sobre la piel activando ‘especies reactivas de oxígeno’ (ERO). Estos compuestos, a su vez, oxidan macromoléculas como lípidos y ADN, y disparan determinadas reacciones y enzimas (JNK y p38MAPK) que inducen la muerte celular.

Un grupo de científicos de la Universidad de Barcelona y del CSIC han demostrado que algunas sustancias polifenólicas extraídas de la uva (flavanoles) pueden reducir la formación de las ERO en células epidérmicas humanas a las que se ha expuesto a radiación ultravioleta de onda larga (UVA) y media (UVB). El estudio, realizado in vitro en el laboratorio, se publica en el Journal of Agricultural and Food Chemistry.

“Estas fracciones polifenólicas inhiben la generación de las ERO y, por tanto, también la consecuente activación de las enzimas JNK y p38, por lo que ejercen un efecto protector frente a la radiación ultravioleta del Sol”, destaca a SINC Marta Cascante, bioquímica de la Universidad de Barcelona y directora del trabajo.

(Foto: Olmo Calvo/SINC) 

 

Los investigadores han detectado que la capacidad fotoprotectora de los flavanoles es mayor cuando presentan un mayor grado de polimerización y galoización (formación de compuestos con ácido gálico).

 

El estudio señala que estos resultados “alentadores” los debe tener en cuenta la farmacología clínica que trabaja con extractos polifenólicos de origen vegetal para el desarrollo de nuevos agentes de fotoprotección cutánea.En la actualidad ya se comercializan cosméticos y fármacos con compuestos de uva, pero hasta ahora no se conoce bien cómo actúan en las células. “Este trabajo apoya el uso de estos productos para proteger la piel del daño y la muerte celular originados por la radiación solar, además de aportar conocimiento sobre su mecanismo de actuación”, concluye Cascante. (Fuente: SINC)

Un año aprendiendo matemáticas cambia de manera notable el funcionamiento del cerebro

Se ha demostrado que un solo año de lecciones de matemáticas está asociado a cambios grandes e inesperados en la forma en que el cerebro enfoca la solución de problemas, y estos cambios se pueden detectar en los escaneos cerebrales de niños de segundo curso y de tercero.

El hallazgo es el resultado más nuevo en la línea de investigación seguida por el equipo de Vinod Menon, profesor de psiquiatría y ciencias del comportamiento, así como de neurología, en la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford.

Menon y sus colaboradores están profundizando en los entresijos de cómo los niños desarrollan habilidades para resolver problemas, con el fin de encontrar mejores métodos de enseñanza para los niños que tienen dificultades en aprender matemáticas.

El último estudio del equipo de Menon es el primero en abordar la cuestión de cómo un año de clases de matemáticas elementales cambia el funcionamiento del cerebro en algunos aspectos.

La investigación demuestra que después del tercer curso, enfrentarse a los problemas aritméticos requiere de nuevos e inesperados patrones de comunicación neuronal entre regiones del cerebro implicadas en el pensamiento numérico y la memoria de trabajo.

La sorpresa es que se aprecian cambios cerebrales significativos en tan sólo un año, tal como subraya Menon.

(Imagen: NCYT/JMC) 

 

El hallazgo pudo hacerse gracias, en parte, al periodo de tiempo escogido. El estudio se centró en los cambios cerebrales acaecidos durante un intervalo de un año, entre el segundo curso y el tercero, en vez de estar orientado a analizar los cambios en el desarrollo que se producen desde la etapa infantil hasta la adolescencia, o desde ésta hasta la edad adulta, como suele ser lo habitual en investigaciones sobre el desarrollo mental.

 

A pesar de las muchas diferencias individuales, un año de escolarización tiene, como promedio, el impacto principal, o uno de los principales, sobre las habilidades mentales y el funcionamiento del cerebro.

El estudio revela que existen diferencias, respecto al modo de trabajar del cerebro, de un año al siguiente. No se trata tanto de cambios estructurales, sino de cambios en el modo en que las diferentes regiones del cerebro responden ante tareas aritméticas simples o complejas.

¿Compramos cosméticos porque funcionan o porque nos hacen sentir bien?

Un estudio de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) afirma que las consumidoras de cosmética compran estos productos principalmente por razones emocionales. El trabajo se realizó sobre cremas faciales (hidratantes y nutritivas, con o sin base de color, y antiarrugas) y cremas corporales (reafirmantes y anticelulíticas).

Para causar una emoción positiva por el uso de cosméticos, primero se 'culpa' a la mujer por su propio aspecto

“El estudio refleja que tanto la dimensión emocional como utilitaria de las marcas cosméticas influyen significativamente en la satisfacción de las consumidoras, pero es mayor el efecto que ejercen los componentes emocionales”, explica a SINC la investigadora Vanessa Apaolaza de la UPV y autora principal del estudio, que publica el African Journal of Business Management.

Entre las emociones positivas que provocan los productos de belleza, “destaca la sensación de bienestar derivada de la eliminación o reducción de los sentimientos de preocupación y culpa, que es la variable que más influye”, señala la autora.

Los científicos realizaron encuestas personales a 355 mujeres de entre 18 y 50 años, seleccionadas a través de un muestreo aleatorio. Se les solicitó que evaluaran diferentes aspectos vinculados a sus percepciones de las dimensiones funcionales y emocionales sobre las marcas de cosméticos que utilizaban, así como su grado de satisfacción con ellas.

Los resultados señalan que “la satisfacción de las consumidoras es mayor en la medida en que la marca de cosméticos contribuya a hacer más fuerte la experimentación de emociones positivas derivadas de la percepción de ‘estar cuidándose’ y alejar los sentimientos de preocupación y culpa por no cuidar el aspecto”, como indica Apaolaza.

Paradójicamente, para que la marca pueda proporcionar esta experiencia emocional positiva ha de crear primero en la consumidora sentimientos negativos sobre sí misma, tales como la preocupación y la insatisfacción con su aspecto.

“Una manera de lograrlo es decirle sutilmente que es fea, algo que, de manera implícita –mostrando mujeres con un grado de belleza fuera de lo común– logran trasmitir con eficacia muchos de los anuncios de cosméticos”, destaca el trabajo.

“La teoría de la comparación social ha sido utilizada en diversas investigaciones para explicar el modo en que modelos muy atractivas en la publicidad pueden afectar a las consumidoras”, señala Apaolaza.

“La premisa básica de estas investigaciones es que las consumidoras comparan su propio atractivo físico con el de las modelos de los anuncios y dichas comparaciones dan lugar a efectos negativos en la percepción del físico propio y en la autoestima. Los efectos son tanto más notables cuanto mayor conciencia de su imagen pública tengan las personas”, añade.

El estudio apunta a la necesidad de eliminar estas emociones negativas y de calmar su preocupación por verse bien como una de las principales motivaciones psicológicas que incitan a las mujeres a la compra de cosméticos.

“Muy a menudo, las emociones dictan nuestras decisiones. En nuestros comportamientos de compra decidimos en lo emocional y justificamos mediante lo racional. Dichas emociones son en parte aprendidas y en parte instintivas”, apunta Apaolaza.

La satisfacción de las mujeres con su marca de cosméticos depende de factores más emocionales que funcionales. (Imagen: SINC)

Por ejemplo, una de las razones que explicaría la importancia concedida a la necesidad emocional no consciente, “el deseo de gustar al otro sexo, de resultar sexualmente atractiva”, y que propiciaría la compra de cosméticos, se encuentra en uno de los programas más básicos del ser humano, al que hacen referencia los enfoques darwinistas sobre la atracción: las caras hermosas y los cuerpos bien formados constituyen indicadores biológicos importantes del valor de la pareja sexual.

De los componentes emocionales analizados sobre la marca, el “sentimiento positivo derivado de la experimentación de un mayor éxito en las interacciones sociales” es el que tiene menor influencia en la satisfacción, según la autora.

Desde el punto de vista utilitario, los investigadores observaron que enfatizar en el diseño de los envases (atractivos, que hagan parecer al producto o la marca técnicamente superior, excepcional y única) interviene también a la hora de la compra.

“Estos resultados ponen a disposición del mercado la recomendación de estrategias de persuasión centradas más en aspectos emocionales que funcionales”, concluye la investigadora. (Fuente: SINC)

Filman lo que le sucede al cerebro al caer en un estado de inconsciencia

Unos investigadores han sido los primeros en conseguir observar lo que le sucede al cerebro al caer en un estado de inconsciencia. Han logrado ver en tiempo real el proceso de pérdida de la conciencia en regiones del cerebro anatómicamente distintas.

Usando un sofisticado equipamiento de obtención de imágenes, han elaborado una película en 3D que muestra cómo cambia la actividad del cerebro a medida que hace efecto en él un anestésico.

El equipo de Brian Pollard, profesor de anestesiología en la Universidad de Manchester (Reino Unido), ha llegado a la conclusión de que las imágenes 3D en tiempo real indican que en la pérdida de la consciencia está implicado un cambio en la actividad eléctrica a gran profundidad en el cerebro. Ese cambio altera la actividad de ciertos grupos de neuronas e impide la comunicación entre diferentes partes del cerebro.

Los resultados parecen apoyar una hipótesis presentada por la profesora Susan Greenfield, de la Universidad de Oxford, sobre la naturaleza misma de la consciencia. Greenfield sugiere que la consciencia está conformada por diferentes grupos de células cerebrales, que pueden o no trabajar juntos con eficacia, dependiendo ello de los estímulos sensoriales disponibles, y que la consciencia no es un estado de simplemente encendido o apagado, sino que funciona más bien como un potenciómetro, que cambia de posición con los efectos del crecimiento, el estado de ánimo o los fármacos. Cuando alguien está anestesiado, parece que los citados grupos pequeños de células cerebrales no funcionan juntos con tanta eficiencia, o bien se inhibe la comunicación con otros grupos de neuronas.

El cerebro anestesiado, tal como lo muestra el escáner fEITER usado en la investigación. (Foto: Universidad de Manchester)

Pollard y sus colaboradores están ahora trabajando en tratar de interpretar más detalladamente los cambios que han observado. Aún se desconoce qué sucede exactamente dentro del cerebro al caer en un estado de inconsciencia, pero el logro del equipo de Pollard es un paso crucial hacia ese conocimiento.

Problemas mentales derivados de la contaminación atmosférica

Una exposición prolongada a la contaminación atmosférica puede llevar a cambios físicos en el cerebro, así como ocasionar problemas de aprendizaje y de memoria, e incluso ansiedad. Así lo sugieren los resultados de una nueva investigación con ratones.

Mientras que otros estudios han mostrado los efectos perjudiciales del aire contaminado en los pulmones y en el corazón, éste es el primero en mostrar el impacto negativo sobre el cerebro.

El equipo de Laura Fonken, Randy Nelson, Qinghua Sun y Sanjay Rajagopalan, de la Universidad Estatal de Ohio, Estados Unidos, ha extendido al cerebro una línea de investigación anterior en la cual se comprobó que el material particulado fino que flota en el aire, por culpa sobre todo de la contaminación atmosférica causada por el Hombre, causa inflamación en buena parte del cuerpo, y puede estar relacionada con problemas de presión arterial alta, diabetes y obesidad.

Randy Nelson. (Foto: OSU)

Fonken y sus colaboradores expusieron a los ratones a un aire contaminado o filtrado durante seis horas cada día, cinco días por semana, a lo largo de un período de 10 meses, casi la mitad del tiempo de vida medio de los ratones.

El aire contaminado contenía partículas finas, el mismo tipo de polución creado por automóviles, fábricas y el polvo natural. Las partículas finas de esa clase son diminutas, de unos 2,5 micrómetros de diámetro, o aproximadamente una treintava parte del grosor de un cabello humano. Estas partículas pueden penetrar a gran profundidad en los pulmones y otros órganos del cuerpo.

La concentración de este material particulado al que fueron expuestos los ratones es equivalente a la concentración a la que las personas pueden estar expuestas en algunas áreas urbanas contaminadas.

Después de transcurridos los 10 meses, los investigadores sometieron los animales a una serie de pruebas de comportamiento. Tanto la conducta de los ratones, como los resultados de los exámenes neurológicos que se les hizo, denotan que los sometidos al aire polucionado tenían más problemas de aprendizaje y memorización, y mayores niveles de ansiedad.

Foto: NCYT/MMA

Los resultados sugieren que la exposición prolongada al aire contaminado puede tener efectos medibles y negativos en el cerebro humano, capaces de provocar diversos problemas de salud mental. Esto podría acarrear consecuencias importantes y preocupantes para quienes viven y trabajan en áreas urbanas contaminadas.