José María Delgado García

Un gran neurocientífico español, el profesor José María Delgado García, acaba de recibir el premio "Antonio Gallego" de la Sociedad Española de Ciencias Fisiológicas. Merecido premio para este catedrático de Fisiología de la Universidad Pablo de Olavide (Sevilla), puesto que es una de las mayores eminencias de la Neurociencia mundial. Desde hace ya dos décadas sus trabajos sobre aprendizaje y memoria son ejemplo vivo del uso de una metodología simple pero impecable. Tuve la suerte de acudir a una charla suya en la Universidad de Alicante hace casi una década y sentir-como todo el auditorio-la presencia de un auténtico sabio de la disciplina. Muy recientemente, su equipo y el del profesor Hasan han demostrado la imposibilidad de adquirir un aprendizaje asociativo simple en ratones (cierre palpebral al oír un débil sonido antes de soplar aire en la cara) cuando se bloquea la producción de receptores de NMDA en la corteza motora. Pero aún más, dicho bloqueó impidió que los ratones realizaran aprendizajes más complejos como, por ejemplo, la capacidad para apretar una palanca para conseguir comida. Estos resultados tienen como precedente el sensacional resultado que junto a Agnés Gruart y María Dolores Muñoz, le valió la nominación por la revista Science como uno de los diez grandes hallazgos del año 2007. Insertaron electrodos en áreas del hipocampo a ratones, registrando así la actividad de varias miles de conexiones sinápticas. A medida que los ratones aprendían la tarea asociativa simple anteriormente reseñada, registraron los cambios de intensidad entre las sinapsis de las áreas del hipocampo según iban aprendiendo la tarea. Cuando pasaba un tiempo sin que fuera practicada, las sinapsis perdían actividad. Además no había manera de potenciar la activación sináptica de manera forzada o artificial, ya que los receptores se saturaban, desempeñando el NMDA una función clave al respecto.

Sirva esta breve evocación para resaltar el orgullo que debemos sentir por contar en nuestro país-a pesar de las políticas cicateras respecto al desarrollo de la investigación-a investigadores de esta categoría que hacen que nuestra Neurociencia sea valorada a nivel mundial.

Sebastian Seung: leyendo el libro de la memoria

Uno de los más prominentes neurocientíficos actuales es Sebastian Seung. Con una sólida formación en Física Teórica, él y sus colaboradores del MIT están intentando desvelar cómo parecen organizarse las conexiones cerebrales en el desempeño de funciones cognitivas superiores como, por ejemplo, en los procesos relacionados con la memoria. Tradicionalmente, se ha considerado que las diversas memorias se almacenan en las conexiones neuronales. Entonces, y usando la metáfora del propio Seung (2009), un conectoma o mapa de la conectividad neuronal, podría ser comparado a un libro en el que están escritas las memorias. La idea de que la conectividad neuronal depende de los tipos de células implicadas ya fue puesta de manifiesto por Cajal. Los exitosos experimentos acerca de los mecanismos de visión en la retina han confirmado la importancia de los tipos de células y su disposición. No obstante, en otros circuitos neuronales, células de la misma clase pueden diferir en sus propiedades funcionales y conectivas, por lo que la cuestión es mucho más compleja de lo que aparentaba en un principio. Redish y colaboradores, por ejemplo, han demostrado que en el área CA3 del hipocampo de roedores, las propiedades funcionales de las neuronas no parecen estar correlacionadas con su localización. Dado el fenómeno de plasticidad sináptica que se presupone clave en el almacenamiento de información por las memorias, esto no es nada extraño. En humanos, el hipocampo parece ejercer una función clave en la memoria declarativa mientras que en roedores parece ser responsable directo de la memoria espacial. Los neurofisiólogos han encontrado en ratas, neuronas de localización que constituyen un mapa cognitivo del entorno. ¿Cómo pueden ser almacenadas estas memorias? La noción hebbiana de plasticidad subraya que las neuronas que se solapan espacialmente tienden a ser coactivas. La conectividad de la red hipocampal sería estática y al azar, como ya predijo David Marr hace cuatro décadas. Las fuerzas de las sinapsis cambian durante el aprendizaje, almacenando los mapas cognitivos. Seung propone realizar un análisis computacional simplificado, seleccionando un entorno limitado para una rata y verificando la plasticidad hebbiana en un espacio bidimensional, en el que las neuronas más próximas estén más fuertemente conectadas. Al resolver el grafo resultante, se podrían predecir las localizaciones neuronales.

Joaquín Fuster: un revolucionario de la Neurociencia

Queremos rendir homenaje en este blog al científico barcelonés, Joaquín Fuster, uno de los auténticos genios de la Neurociencia del siglo XX y cuyas contribuciones han recibido el reconocimiento de premios tan prestigiosos, como el "The Goldman-Raki Price for Cognitive Neuroscience" y el "George Miller Prize" en 2007, concedido por la "Cognitive Neuroscience Society". Nos acercaremos al médico catalán a través de un análisis de su obra maestra, "Cortex and Mind", pero el lector interesado en conocer el desarrollo de una carrera que abarca más de medio siglo, haría bien en entrar en su propia página web, http://www.joaquinfuster.com/

En su obra de 1995, "Memory in the Cerebral Cortex", Fuster defendió que la memoria a corto plazo, la memoria operativa y la memoria a largo plazo, comparten las mismas redes corticales. Se trataba de una hipótesis que, de manera fértil, hibridaba sus trabajos de los años 50 y 60 sobre sistemas de activación reticular en el cerebro y su descubrimiento, en la década de los 70, de células especializadas en la función mnemónica en primates.

La gran cuestión es si existe una correspondencia entre el orden mental y el orden de las estructuras y procesos que acaecen en el sistema neuronal del córtex. La sinapsis desempeña un papel esencial en la formación de redes cognitivas. Las representaciones neurocorticales de nuestros entornos internos y externos se construyen, en gran medida, por modulación de contactos entre neuronas. Según Fuster, en las áreas motoras y sensoriales, pueden trazarse anatómicamente una serie de caminos corticales hacia áreas asociativas superiores. Estos caminos se componen de fibras ascendentes y descendentes. Las redes neocorticales para la representación cognitiva se desarrollan en la misma dirección que la conectividad cortical. La intersección de redes en aquellas áreas justificaría la representación multimodal de objetos. Es fascinante cómo las redes cognitivas se auto-organizan por auto-asociación.

La estructura interna del neocórtex revela su uniformidad: consiste de seis capas, cada una con su arquitectura de células y fibras. La percepción consistiría en la activación, a través de los sentidos, de una red cortical posterior que, representaría en su estructura asociativa, un patrón de relaciones, presente en el entorno. ¿Qué decir de la memoria? Las memorias almacenadas son redes corticales. Hay que tener en cuenta que la memoria es fundamentalmente una función asociativa. La formación de las asociaciones entre las poblaciones de células corticales que configuran las redes de memoria, tiene lugar bajo el control funcional de las estructuras límbicas, especialmente el hipocampo. La atención, repetición y la práctica son operaciones cognitivas que trabajan, de manera sinérgica, en el fortalecimiento de las sinapsis que forman las redes de memoria del córtex. Precisamente, la consolidación de una memoria consistirá en la modulación sináptica bajo aquellas operaciones cognitivas. A partir de aquí será necesario incidir en los distintos tipos de memoria (a corto plazo, perceptual, ejecutiva...), pero lo esencial de la tesis de Fuster es que su base fisiológica son redes organizadas jerárquicamente en el córtex. Más aún, todo el córtex cerebral podría ser considerado como una "web" cortical global, en la que cualquier población neuronal estaría conectada, directa o indirectamente, con cualquier otra, y la fuerza de la conectividad entre ellas variaría en términos de conexiones entre fibras y de vínculos sinápticos.

Otras funciones cognitivas, como la atención, el lenguaje y la inteligencia se organizarían en torno a los mismos principios citados, siempre teniendo en cuenta la peculiaridad específica de su base anatómica. Pero el Doctor Fuster va más allá y se atreve a hipotetizar acerca del sentido funcional de la cúspide de la actividad cerebral: la conciencia. La conciencia, entendida como el flujo de conciencia al que se refería William James, consistiría en la activación secuencial, más allá de un cierto umbral, de las redes corticales de las distintas operaciones cognitivas mencionadas. Así pues, hemos desembocado en la culminación del edificio pacientemente construido por Fuster: un enfoque que unifica toda la cognición.

Sirva esta breve referencia para rendir tributo a uno de los neurocientíficos más brillantes del siglo XX, por derecho propio en la senda de un Tanzi o un Cajal.