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Charla «Neil Burgess: ¿Cómo el cerebro nos dice dónde estamos?» de TEDSalon London Spring 2011 en español.
¿Cómo recordamos dónde estacionamos el auto? ¿Cómo sabemos que vamos en la dirección correcta? El neurocientífico Neil Burgess estudia los mecanismos neuronales que mapean el espacio que nos rodea y cómo se vinculan con la memoria y la imaginación.
- Autor/a de la charla: Neil Burgess
- Fecha de grabación: 2011-11-11
- Fecha de publicación: 2012-02-06
- Duración de «Neil Burgess: ¿Cómo el cerebro nos dice dónde estamos?»: 543 segundos
Traducción de «Neil Burgess: ¿Cómo el cerebro nos dice dónde estamos?» en español.
Al aparcar en un estacionamiento grande, ¿Cómo hacemos para recordar dónde estacionamos? Éste es el problema que enfrenta Homero.
Y trataremos de comprender qué sucede en su cerebro.
Comenzaremos con el hipocampo, en amarillo, que es el órgano de la memoria.
Si se daña, como sucede en la enfermedad de Alzheimer, no se pueden recordar cosas como dónde estacionamos el auto.
Es el nombre en latín de “caballo de mar”, debido a su semejanza.
Y como el resto del cerebro, está compuesto de neuronas.
Así el cerebro humano posee un centenar de millones de neuronas.
Éstas se comunican entre sí enviando pequeños impulsos o picos eléctricos mediante sus conexiones.
El hipocampo está formado por dos láminas de células densamente conectadas.
Los científicos comenzaron a comprender cómo funciona la memoria espacial rastreando las neuronas individuales en ratas o ratones mientras ellos exploran el ambiente en busca de alimento.
Imaginemos que registramos una neurona del hipocampo de esta rata de aquí.
Y al disparar un impulso eléctrico, es decir, el potencial de acción, aparecerá un punto rojo y un clic.
Así, lo que vemos es que esta neurona sabe cuándo la rata ha entrado a un lugar particular de su ambiente y envía señales al resto del cerebro mediante pequeños destellos eléctricos.
Así, podemos mostrar el índice de disparo de esa neurona, como una función de la ubicación del animal.
Y si hacemos un registro de un montón de neuronas diferentes, veremos que las neuronas disparan cuando el animal recorre diferentes entornos, como lo muestra este recuadro.
Juntas forman un mapa para el resto del cerebro, diciéndole constantemente: “¿Dónde me encuentro en mi ambiente?” Las células de lugar se registran también en los humanos.
Los epilépticos, algunas veces, necesitan el monitoreo de la actividad eléctrica de sus cerebros.
Y algunos de estos pacientes jugaron un video juego donde conducían alrededor de un pequeño pueblo.
Las células de lugar en el hipocampo dispararían, se activarían, y comienzan a enviar impulsos eléctricos cada vez que recorren los espacios de esa ciudad.
¿Cómo sabe una célula de lugar dónde se encuentra la rata dentro de su ambiente? Pues bien, estas dos células muestran que los límites del ambiente son especialmente importantes.
Así, la de la parte superior interviene disparando desde la mitad entre las paredes de la caja donde está su rata.
Y cuando se expande la caja, el potencial de acción se expande.
La neurona de abajo interviene disparando cada vez que hay una pared cerca hacia el Sur.
Y si agregan otra pared, la célula dispara en ambos lados cada vez que hay una pared al Sur mientras el animal explora la caja.
Así, esto predice la percepción de las distancias y direcciones de los límites que nos rodean, los espacios ampliados, etc., son particularmente importantes para el hipocampo.
Y efectivamente, en las entradas del hipocampo, hay células que se proyectan en el hipocampo, las que responden precisamente a detectar límites o bordes a distancias determinadas y direcciones desde donde la rata o ratón se encuentra explorando.
Así pueden ver que, la célula de la izquierda dispara cada vez que el animal se acerca a la pared o a un límite por el Este, así sea el borde o la pared de un espacio cuadrado o la pared de un espacio circular, o incluso el borde de una mesa cuando el animal la recorre.
Y la célula de la derecha, dispara cada vez que hay un borde al Sur, así se trate del borde de una mesa o una pared, o incluso, el espacio entre dos mesas separadas.
Ésta es una de las maneras que pensamos cómo las células de lugar determinan dónde el animal se encuentra cuando explora.
Incluso podemos probar dónde pensamos que se encuentran los objetos, como esta bandera en situaciones simples, o incluso, dónde estaría su auto.
Así puede haber gente que explore el ambiente y que observe la ubicación que tienen que recordar.
Si los llevamos nuevamente al ambiente, generalmente suelen marcar correctamente dónde creen que estaba la bandera o el auto.
Pero en algunos intentos, podríamos cambiar la forma y el tamaño del ambiente, como lo hicimos con la célula de lugar.
En ese caso, podemos ver cómo creen que la bandera había cambiado, en función de cómo se modifica la forma y el tamaño del entorno.
Y lo que observan, por ejemplo, es si la bandera estaba en la cruz del espacio pequeño cuadrangular.
Si luego preguntan a la gente dónde estaba, pero agrandaron el espacio dónde ellos creen que la bandera estaba desplegada de la misma manera que el disparo de la célula de lugar desplegó.
Es como si se recordara dónde estaba la bandera almacenando el patrón de disparo a través de todas las células de lugar en ese sitio, y entonces pueden volver allí desplazándose para corresponder el patrón actual de disparo de sus células de lugar con el patrón almacenado.
Eso los guía hacia la ubicación que quieren recordar.
Pero también sabemos dónde estamos a través del movimiento.
Cuando aparcamos y nos alejamos y tomamos algún camino de salida, sabemos dónde estamos por nuestros movimientos, que integramos a ese camino dirigiéndonos hacia ese punto de salida.
Y las células de lugar también logran integrar ese camino de salida a través de un tipo de célula llamada celda de la cuadrícula.
Las celdas de la cuadricula, de nuevo, se encuentran en las entradas al hipocampo y son similares a las células de lugar.
Mientras la rata explora alrededor, cada célula se dispara en una variedad de direcciones desplegadas en el ambiente asombrosamente en forma de cuadrícula, pero triangular.
Y si registramos algunas células, vistas aquí en diferentes colores, cada una de ellas tiene un patrón de disparo de la cuadrícula a través del ambiente, y cada patrón de disparo de la celda de la cuadrícula, se desplaza ligeramente en relación a las otras células.
Por lo tanto, la roja dispara en esta cuadrícula, la verde en ésta, y la azul en ésta.
Así juntas, es como si la rata situara una cuadrícula virtual de disparos en todo su entorno, algo así como las líneas de longitud y latitud de los mapas, pero utilizando triángulos.
Y a medida que se desplaza, la actividad eléctrica puede transferirse de una de las células a la otra para rastrear dónde se encuentra, y así utilizar sus propios movimientos para saber dónde está en su entorno.
¿Las personas tienen celdas de cuadrícula? Bueno, que todos los patrones de disparo de la cuadrícula tengan los mismos ejes de simetría, las mismas orientaciones de la cuadrícula, que aquí están en naranja, significa que la actividad de la red de todas las celdas de la cuadrícula en un lugar particular del cerebro deberían cambiar de acuerdo a si corremos en estas 6 direcciones o si lo hacemos a lo largo de una de las 6 direcciones entremedio.
Entonces, podemos poner a una persona en el escáner de RMI y darle un pequeño video para jugar como el que les mostré y observar las señales.
Y de hecho, esto se observa en la corteza entorrinal, que está en la misma parte del cerebro en la que observamos las celdas de cuadrícula en las ratas.
Entonces volviendo a Homero.
Él, probablemente, recuerda donde estaba su auto, en términos de direcciones y distancias con los edificios y límites del lugar donde estacionó.
Y podría representarse mediante el disparo de las células detectoras de limites.
Él también recuerda el camino que tomó para salir del estacionamiento, el que estaría representado en el disparo de las celdas de la cuadrícula.
Ahora los dos tipos de células pueden hacer disparar a las células de lugar.
Y él puede volver al lugar donde estacionó moviéndose hasta encontrarlo, hasta que el patrón de disparo de las células de lugar en su cerebro encaje con el patrón que almacenó al estacionar.
Y eso lo guía hacia el lugar, independientemente de las señales visuales, como por ejemplo, si el auto está realmente allí.
Tal vez ha sido remolcado.
Pero él sabe dónde estaba, así que sabe donde ir a buscarlo.
Entonces, mas allá de la memoria espacial, si buscamos el patrón de disparo de la cuadrícula en todo el cerebro lo veremos en toda una serie de lugares que están siempre activos cuando realizamos toda clase de tareas de la memoria autobiográfica, como por ejemplo, recordar la última boda a la que asistimos.
Así, puede ser que los mecanismos neuronales para representar el espacio que nos rodea también sean utilizados para generar imágenes visuales y así poder recrear la escena espacial de los eventos del pasado cuando queremos representarlos.
Si esto sucedió, su memoria comenzaría activando entre sí las células de lugar a través de esta densa conexión y así reactivando células de frontera para crear la estructura espacial de la escena alrededor de su punto de vista.
Y las celdas de la cuadrícula pueden mover esta perspectiva a través de ese espacio.
Otro tipo de células, las células de dirección de la cabeza, que no había mencionado, orientan como una brújula el camino a recorrer.
Ellas pueden precisar la dirección de visualización desde la cual se desea formar una imagen para las imágenes visuales de uno, y así se podrá representar que pasó en la boda a la que se asistió, por ejemplo.
Éste es solo un ejemplo de una nueva era en neurociencia cognitiva donde estamos comenzando a comprender los procesos psicológicos, tales como de qué manera recordamos o imaginamos, o alguna vez pensamos en términos de actos de miles de millones de neuronas individuales que componen nuestro cerebro.
Muchas gracias.
(Aplausos)
https://www.ted.com/talks/neil_burgess_how_your_brain_tells_you_where_you_are/