FRANCISCO VIVES: “DEL CEREBRO UTILIZAMOS SÓLO LO QUE NECESITAMOS EN CADA MOMENTO”

   

  

 P.- ¿Por qué ha decidido dedicar su carrera científica al estudio del sistema nervioso?

 R.- Siempre me ha llamado la atención, quizás porque desde pequeño me ha interesado la electrónica y nuestro cerebro funciona con impulsos eléctricos. Además, el cerebro es muy plástico y está relacionado con nuestro desarrollo familiar y cultural. A unas personas les puede gustar mucho un olor o una comida y a otras resultarle sumamente desagradable. Es el cerebro el que interpreta los estímulos que recibimos. Nuestra sensibilidad tiene dos aspectos, uno físico que transforma un estímulo en impulsos eléctricos y otro personal, humano, que es la interpretación de esas señales. Esto hace que las personas sean diferentes una de otras, que cada uno sea individual e irrepetible. Esto es lo importante.

 P.- El término neurociencia abarca a un gran número de disciplinas que tienen como objetivo el estudio del sistema nervioso ¿cuáles son las investigaciones que se están llevando a cabo en el instituto que usted dirige?

 R.- Nuestro instituto es multidisciplinar. Tenemos líneas que van desde la biología molecular o la anatomía hasta ciencias enmarcadas en las Humanidades, como es la psicología. Contamos con un grupo importante dedicado al estudio del dolor, cómo se genera, cómo se transmite y cómo se siente. Constituye nuestro sistema de alarma, que nos informa de que hay peligro de sufrir un Francisco Vives en su despacho de la Facultad de Medicina a enfermedad o una lesión. Hay otro grupo está dedicado a la genética y epidemiología de las enfermedades mentales, los trastornos bipolares, la esquizofrenia o la depresión. Otro grupo está realizando un excelente trabajo en el campo de la neuropsicología clínica y otro está investigando la base biológica de las alteraciones sensoriales, emocionales y conductuales. Mi grupo lleva a cabo trabajos relacionados con los procesos degenerativos que ocurren en la enfermedad de Parkinson.

 P.- Este centro es pionero en Andalucía en este tipo de estudios. A él se han unido diferentes iniciativas investigadoras relacionadas con la salud ¿Es Granada un lugar de referencia en este campo?

 R.- Granada tiene una Universidad de las mejores y más antiguas de España y una Facultad de Medicina cargada de historia. Cada vez hay más empresas e instituciones implicadas en la investigación en salud que se están ubicando en nuestra ciudad. Tenemos las bases para que Granada sea un polo de desarrollo sanitario: profesionales muy preparados, infraestructuras como el Parque Tecnológico de la Salud y empresas en funcionamiento o interesadas en venir a nuestra ciudad. Yo destacaría el campo de la neurociencia y de las enfermedades del sistema nervioso, en el que tenemos una tradición consolidada. Como es lógico, para que la empresa llegue a buen puerto, es imprescindible un apoyo político y económico continuado.

 P.- Una de sus principales preocupaciones como científico es el estudio de las enfermedades neurodegenerativas cuya incidencia está aumentando cada vez más. ¿Hacia dónde va encaminado su trabajo en este campo?

 R.- Mi grupo de investigación está centrado en los procesos neurodegenerativos que se producen en las enfermedades como la de Parkinson o la de Huntington. La esperanza de vida ha aumentado mucho en las sociedades más desarrolladas. En España, un país destacado en este aspecto, está en los 83 años para la mujer y 79 para el hombre. Los avances sanitarios permiten que cada vez vivamos más, y paralelamente se van incrementando las enfermedades degenerativas. Vivir más no significa vivir mejor. Me interesa, como investigador, descubrir cuál es la base para que una persona que ha estado 60 o 70 años realizando actividades muy complejas, de pronto sea incapaz de realizar las tareas más sencillas como comer o asearse. La meta de los investigadores de este campo sería conocer las causas de las alteraciones del sistema nervioso que con tanta frecuencia acompañan al envejecimiento.

 P.- Es el caso de las personas que padecen Alzheimer...

 R.- Exactamente. Es la enfermedad neurodegenerativa más frecuente. Para descubrir el tratamiento de este tipo de enfermedades tienen que implicarse un gran número de disciplinas, como pueden ser la genética, biología molecular, fisiología, farmacología y un largo etcétera. El sistema nervioso es muy complejo y no podemos aislar un solo aspecto. Cuando una parte del cerebro deja de funcionar, otras áreas intentan compensar ese déficit de alguna manera, aunque no siempre se consigue. Además, las células del sistema nervioso están muy especializadas y diferenciadas, y cuando mueren no se regeneran. 

P.- Existe la creencia que no utilizamos al cien por cien nuestro cerebro ¿cuánto hay de mito y de realidad en esto?

 R.- Es un mito. Hay una creencia, aprovechada por muchos desaprensivos para hacer negocio, de que si utilizáramos el cien por cien de nuestro cerebro seríamos más inteligentes. Este mito viene de principios del siglo XX, cuando se descubrió el electroencefalograma y las ondas eléctricas cerebrales. Se comprobó que en un momento determinado sólo hay partes de nuestro cerebro en máxima actividad. Pero como esta técnica se tiene que realizar en una habitación aislada, con poca estimulación sensitiva y en reposo, la actividad cerebral no es muy alta. Si sumamos la actividad cerebral en diferentes actividades y en diferentes momentos, todos aprovechamos el cien por cien de nuestro cerebro, lo que no quita que podamos mejorar la mayoría de nuestras capacidades. Cada persona, de acuerdo con su genética, su formación y sus condiciones socioculturales aprovechará todo su cerebro y desarrollará habilidades.

P.- Entonces, ¿cuándo está a pleno rendimiento?

 R.- Teóricamente, si pudiéramos en un mismo momento realizar todas las tareas posibles, como resolver problemas matemáticos, leer, dibujar, escuchar música, correr, ver una película, etc., todo a la vez, es decir, realizando gran número de tareas motoras y sensitivas al mismo tiempo nuestro cerebro teóricamente podría funcionar al cien por cien, pero esto no tendría sentido. ¿Qué es lo que pasa? Que no es necesario utilizar todo nuestro potencial en cada momento. Sólo utilizamos a máxima potencia la parte del cerebro necesaria para cada situación.

 P.- Actualmente a los niños se les estimula desde pequeños para desarrollar sus capacidades gracias a las nuevas tecnologías ¿Cómo evoluciona su cerebro rodeado de tanta tecnología desde que son bebés?

 R.- Una de las características de nuestro sistema nervioso es su gran plasticidad. Nuestro cerebro se adapta a vivir en diferentes circunstancias. Las nuevas generaciones nacen rodeadas de teléfonos móviles, internet y ordenadores, que les proporcionan una estimulación audiovisual muy potente. Hay programas que les enseñan a leer y a escribir utilizando un mando o una pantalla táctil en vez de un lápiz. Posiblemente todo esto implique que los niños van a aprender antes a leer y a escribir y tendrán más capacidad que sus padres para el uso de estas máquinas. Una pregunta filosófica es si estos ordenadores harán que nuestros hijos sean más inteligentes y la respuesta es difícil. Indudablemente, para estos niños, su inteligencia práctica para el uso de ordenadores va a aumentar, pero tendrán carencias en otros aspectos menos tecnológicos. Los niños que crecen en un medio rural poco tecnificado, posiblemente no tengan tanta facilidad para el manejo de ordenadores, pero quizás sean más “humanos” y dependan menos de las pantallas.

 P.- Y en el caso de las personas mayores ¿es aconsejable ejercitar la mente?

 R.- Indudablemente. El ejercicio del cerebro facilita el desarrollo y el mantenimiento de nuestras funciones intelectuales. En la actualidad, las instituciones responsables están promocionando el envejecimiento activo para evitar las demencias. Cuando uno se jubila tiene que seguir teniendo una vida de relación lo más rica posible, viajar, conocer, aprender. Es necesario estimular y motivar a las personas mayores para que ejerciten el cuerpo y la mente. Con más actividad, la calidad de vida durará más tiempo.

Fuente: Ciencia directa.

Rebuilding the brain’s circuitry

Neuron transplants have repaired brain circuitry and substantially normalized function in mice with a brain disorder, an advance indicating that key areas of the mammalian brain are more reparable than was widely believed. Collaborators from Harvard University, Massachusetts General Hospital (MGH), Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) and Harvard Medical School (HMS) transplanted normally functioning embryonic neurons at a carefully selected stage of their development into the hypothalamus of mice unable to respond to leptin, a hormone that regulates metabolism and controls body weight.

These mutant mice usually become morbidly obese, but the neuron transplants repaired defective brain circuits, enabling them to respond to leptin and thus experience substantially less weight gain. Repair at the cellular-level of the hypothalamus — a critical and complex region of the brain that regulates phenomena such as hunger, metabolism, body temperature, and basic behaviors such as sex and aggression — indicates the possibility of new therapeutic approaches to even higher-level conditions such as spinal cord injury, autism, epilepsy, ALS (Lou Gehrig’s disease), Parkinson’s disease, and Huntington’s disease.

 “There are only two areas of the brain that are known to normally undergo ongoing large-scale neuronal replacement during adulthood on a cellular level — so-called ‘neurogenesis,’ or the birth of new neurons — the olfactory bulb and the subregion of the hippocampus called the dentate gyrus, with emerging evidence of lower level ongoing neurogenesis in the hypothalamus,” said Jeffrey Macklis, Harvard University professor of stem cell and regenerative biology and HMS professor of neurology at MGH, and one of three corresponding authors on the paper. “The neurons that are added during adulthood in both regions are generally smallish and are thought to act a bit like volume controls over specific signaling. Here we’ve rewired a high-level system of brain circuitry that does not naturally experience neurogenesis, and this restored substantially normal function.”

 The two other senior authors on the paper are Jeffrey Flier, dean of Harvard Medical School, and Matthew Anderson, HMS professor of pathology at BIDMC. The findings are to appear Nov. 25 in Science.

Fuente: Harvard University.

La fórmula del cerebro (Redes 111)

¿Existe alguna fórmula matemática que pueda explicar cómo funciona el cerebro? El neurólogo del University College London, Karl Friston, cree que sí. De comprobarse su teoría, contaríamos con una herramienta que podría ayudarnos a descubrir los misterios que se esconden detrás de enfermedades mentales como el alzhéimer o la esquizofrenia y que también podría servir para construir máquinas realmente inteligentes. En un congreso de neurocientíficos realizado en Mallorca, Punset habló con Friston sobre cómo funciona la mente y sobre la diferencia sutil entre la genialidad la locura. Fuente: Redes para la ciencia.

Sight Requires Exact Pattern of Neural Activity to be Wired in the Womb

New Haven, Conn. — The precise wiring of our visual system depends upon the pattern of spontaneous activity within the brain that occurs well before birth, a new study by Yale researchers shows.

"It isn't just the genes. What happens within the womb is crucial," said Michael Crair, the William Ziegler III Associate Professor of Vision Research at Yale School of Medicine and senior author of the study published in the June 23 issue of Neuron.

The extent of the roles of nature and nurture in the development of neural circuitry has long been debated. Scientists know genes provide the basic plan for brain development initially, and connections between brain cells are fine-tuned later in development.

But how does experience influence the wiring of the visual system in mammals, which have relatively long gestation periods during which the fetus is never visually stimulated? The answer apparently lies in the spontaneous pattern of neural activity generated by the brain itself.

Crair and his team genetically manipulated the retina of mice early in their development in ways that affected the pattern, but not the overall levels, of neural activity. They found that the visual system in these mice never developed properly.

"If experience plays a role in neural development, it is hard to explain how vision would be affected before birth because we do not see anything in the womb," Crair said. "But we found that it is actually the pattern of ongoing spontaneous activity in the developing retina, not genes alone, that play a crucial in the development of the visual system."

That means environmental disruption of these neural patterns during development could be damaging to the formation of these neural circuits. Crair notes that the team managed to alter these patterns by manipulating nicotinic acetylcholine receptors - the same receptors that are targeted by nicotine.

"It is possible that nicotine exposure would have a negative influence on neuronal connectivity of a child's brain, even in the womb," he said.

Lead author of the paper is Hong-ping Xu, of Yale. Other authors from Yale are Moran Furman, Yann S. Mineur, Hui Chen, Sarah L. King, David Zenisek, Z.Jimmy Zhou, Ning Tian and Marina R. Picciotto.

Primary funding for the research was provided by the National Institutes of Health.

Fuente: Yale University

Daniel Tammet: diferentes formas de saber

Daniel Tammet tiene sinestesia lingüística, numérica y visual. Eso significa que su percepción de las palabras, números y colores se entrelaza en una nueva forma de percibir y entender el mundo. Tammet, autor de "Nacido en un día azul", comparte su arte y su pasión por los idiomas en esta mirada fugaz de su hermosa mente.

Fuente: TED, Ideas Worth Spreading.

Mountain Climbing Brain Scientist Sees Parallels Between His Two Passions

Rafael Yuste likens scientific research to mountain climbing. Assemble a skilled team, get the best equipment, map the route and proceed with slow, deliberate steps. “By walking up very securely, step by step, and not losing track of the summit, you can get there,” says the professor of biological sciences and co-director of the Kavli Institute for Brain Science.

Yuste knows what he’s talking about. An avid mountain climber, last summer he scaled Monte Perdido, an 11,000-foot peak in the Spanish Pyrenees whose final icy incline has claimed dozens of lives.

From the much lower elevation of his office in the Northwest Corner Building, Yuste is tackling another tall challenge: trying to untangle the cerebral cortex. It’s the largest part of a mammal’s brain and is responsible for fundamental functions like perception, memory, imagination and thinking, yet it continues to perplex scientists. “People have been studying the brain seriously for the past hundred years, but now neuroscience is in an exciting time because of the applications of all kinds of new techniques,” says Yuste, who is working toward a unified theory of the cerebral cortex—a computational formula for how the brain functions.

Yuste’s approach is to reverse-engineer the brain, much like engineers who take apart circuit boards to figure out if they are part of a toaster or a TV. “The main hypothesis of how the cortex works is that it’s a circuit built out of modules, like little bricks that repeat throughout the brain,” says Yuste. He takes slices of mice brains, a third of a millimeter thick and consisting of about 20 layers of neurons—also known as nerve cells, they are the central components of the nervous system—then studies them with techniques drawn from physics, chemistry, engineering and computer science.

In his role as co-director of the Kavli Institute (his co-director is Thomas Jessell), one of Yuste’s jobs is to promote interactions between the basic science groups at Morningside and the neuroscientists who are currently housed at the medical center. The institute, headed by Nobel laureate and University Professor Eric Kandel, is also part of the Mind Brain Behavior Initiative.

His team, for example, developed an optical mapping method that involves bathing these brain slices with a chemical that deactivates neurons, and then uses lasers to stimulate them and visualize connections with light. “This way, not only can we see the circuit in action, we can manipulate it with light and be able to get the circuit to become activated and inactivated in an arbitrary fashion,” says Yuste.

Neurons either fire or they don’t; excitatory neurons activate other neurons while inhibitory neurons prevent them from firing. One conundrum neuroscientists face is the relationship between the two kinds of neurons. Yuste recently published research in the journal Neuron demonstrating the multiple connections between inhibitory and excitatory neurons using his optical mapping method. The study supported a long-standing hypothesis that the brain is active in the absence of input, or to put it more technically, the circuits in the brain can generate “intrinsic activity.” It’s one piece of the puzzle Yuste hopes will contribute to the unified theory of the cortex.

Yuste’s training started when he was a high school student, analyzing blood samples in a laboratory run by his mother, a pharmacist in Madrid. His father was a lawyer who was a member of Spain’s State Council and ran a cultural foundation. Attracted to the idea of both doing research and treating patients, Yuste went to medical school in Spain but began considering basic neuroscience research when he did a rotation in the psychiatry ward.

“I realized we were treating schizophrenics without any deep understanding of what goes wrong,” he recalls. “The same argument can be made for many types of epilepsy, Alzheimer’s and bipolar disorders. It’s very difficult to come up with therapies when we don’t understand how the circuit works.” After a six-month research stint in Cambridge, England, Yuste decided to drop medicine and move to the United States to get his Ph.D. at The Rockefeller University. He was a post-doctoral fellow at Bell Labs before joining Columbia in 1996.

Like a mountaineer who can visualize the summit, Yuste is optimistic. “The rest of the body is pretty well understood, but once you go higher than the nose, we’re in uncharted territory,” he says. The unified theory he envisions would be as simple and elegant as the DNA double helix, and could likewise have a galvanizing effect on the field. “Many of us have a feeling that a big breakthrough is about to occur that would illuminate everything.”

—by Beth Kwon

Fuente: Columbia University, New York, USA.

La ciencia de la belleza (Redes 100)

Durante mucho tiempo, predominó la idea de que las expresiones faciales de las emociones eran aprendidas culturalmente. En las últimas décadas, los científicos han descubierto lo opuesto: la forma de manifestar las emociones es innata e universal. Más recientemente, ha sucedido algo muy parecido con la percepción de la belleza.

Nuestra capacidad para apreciar lo bello no depende tanto de los cánones culturales sino de la biología, según le explica a Eduard Punset Nancy Etcoff, psicóloga del Harvard Medical School. La belleza es universal y, en definitiva, sirve para publicitar nuestra salud y fertilidad.

Fuente: Redes para la Ciencia.

El láser ilumina la biología

Las investigaciones biológicas basadas en la luz, especialmente la luz láser, están en pleno auge. ¿Quién no ha observado su mano iluminada por detrás por una bombilla y ha atisbado huesos y venas? ¿O quién no ha mirado a través de un microscopio tradicional para descubrir lo que no se detecta a simple vista? Sobre estas mismas bases, con la ayuda de los conocimientos biológicos, la tecnología, las matemáticas y el láser, avanzan los microscopios para ver órganos y células con detalle antes inalcanzable y para aplicar esas técnicas de imagen biológica al diagnóstico, el seguimiento y la terapia en campos médicos como la neurología y la oncología.

La espectroscopia de infrarrojo cercano (con diodos láser), por ejemplo, proporciona un método no invasivo para medir de forma continua el grado de oxigenación de los tejidos, el metabolismo y el flujo de la sangre en el cerebro.

Estos datos permiten estudiar el desarrollo del cerebro en bebés sanos, como están haciendo Clare E. Elwell y sus colegas del University College de Londres, con sensores ópticos aplicados en forma de casco. Se trata de tener una alternativa a la resonancia magnética funcional, que permite ver las áreas del cerebro que se encienden con cada actividad y que no se puede aplicar a los niños pequeños. Algo que se adivina muy útil, por ejemplo, en el diagnóstico precoz del autismo. Las aplicaciones terapéuticas, todavía experimentales, especialmente en bebés prematuros en unidades de cuidados intensivos, y otras no terapéuticas, como las relacionadas con la oxigenación muscular en atletas de élite, son el fruto de los grandes avances recientes en instrumentación y métodos de análisis.

"De cara a los próximos juegos olímpicos en Londres, estamos probando un sensor óptico que se sujeta al muslo de los patinadores de velocidad, para saber cual es la mejor estrategia de calentamiento", explicó Elwell en el congreso internacional L4H (Luz para la Salud) que se ha celebrado en el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), en Castelldefels (Barcelona). Las aplicaciones biológicas de la física de la luz constituyen uno de los tres programas básicos del ICFO, junto a la energía y la información cuántica, explica su director, el físico Lluis Torner.

En oncología, los métodos de óptica difusa se están desarrollando, entre otras cosas, para caracterizar tumores de mama y predecir el efecto de cada terapia. "Hay necesidad de métodos funcionales, baratos, portátiles y no ionizantes para hacer un seguimiento constante de las pacientes", indica Regine Choe (Universidad de Rochester). La técnica no es tan fácil como iluminar con láser la mama y recoger la información. Son necesarios complicados algoritmos para medir exactamente lo que se quiere, en este caso la hemoglobina, la oxigenación y el flujo de la sangre, ya que donde crece un tumor aumentan los vasos sanguíneos que necesita para alimentarse. Los experimentos hechos en pacientes en combinación con técnicas más contrastadas son prometedores, entre otras cosas, para distinguir entre tumores benignos y malignos.

La base de los experimentos de Romain Quidant, de ICFO, es mucho más compleja, ya que se trata de desarrollar nanoherramientas basadas en la óptica cuántica, para su aplicación en biología avanzada. Su equipo estudia, con programas europeos, la utilización de nanoesferas de oro como método mínimamente invasivo para el diagnóstico y el tratamiento del cáncer. Estas nanoesferas, excitadas por láser, son fuentes puntuales de luz y de calor. Pueden, por ejemplo, detectar bajas concentraciones de marcadores tumorales en suero.

Por un lado se pretende construir un chip que sea un laboratorio completo para diagnóstico precoz y seguimiento de tratamientos. Por otro, se piensa en utilizar las nanopartículas como caballos de Troya con control remoto. El objetivo es que se adhieran exclusivamente a las células tumorales y las destruyan selectivamente por calor.

En las matemáticas se basa también el nuevo sistema comercial de microscopía STORM de Nikon, capaz de una resolución 10 veces superior a la de los más avanzados microscopios ópticos. Se introduce en el reino de lo diminuto, ya que puede hacer imágenes de detalles de células vivas, con ayuda de moléculas fluorescentes, con una resolución de 20 nanómetros, gracias a la gran cantidad de fotones que se emiten. Es una tecnología nacida en la Universidad de Harvard que ya se estaba utilizando en los laboratorios, y ahora se presenta, en forma compacta, como prueba de que "la microscopía óptica se desarrolla más rápidamente que nunca", en palabras de Peter Drent, director general de Nikon Instruments en Europa. El primero que se instala en el continente está desde la semana pasada en el ICFO (Universidad Politécnica de Cataluña), que ha sido elegido como centro de excelencia europeo para rodarlo, especialmente en el desarrollo del software.

Con más de 200 científicos y técnicos en la actualidad, el ICFO pretende, desde su creación en 2002, estar en la vanguardia mundial de las ciencias fotónicas experimentales. Torner explica que la fotónica es un campo muy amplio, una tecnología básica para el avance en otras áreas. Han elegido tres programas principales de investigación: energía, salud e información cuántica, siempre con la intención de ser líderes mundiales. Ya han publicado más de 25 artículos en el grupo Nature y a pesar de sus pocos años de existencia ya tienen un puesto en el mapa mundial.

Fuente: El País.

Test could detect Alzheimer’s disease earlier

Innovation on the strength of a simple test identified in a new study would enable intervention before damage is done.

A new study has revealed the possibility of using a simple test for the early detection of Alzheimer’s disease, enabling the condition to be identified before significant and irreversible decline takes place.

The research, carried out by a team from the University of Cambridge led by Professor Barbara Sahakian, investigated brain activation in patients with mild cognitive impairment (MCI) whilst they completed a memory task which assessed their visual perception of the spatial relationships of objects (visuospatial).

In the task, known as a paired associate learning task (PAL), the participants must remember the spatial location of up to eight different patterns hidden in boxes. For the study, the researchers conducted brain scans (or fMRIs) while the patients took the tests in order to monitor brain activity.

It was found that when asked to remember the location of low numbers of patterns, the MCI patient’s brains showed significantly more activation than the healthy, control participants, whereas, at higher levels of difficulty, the patients showed significantly lower levels of activation. These results suggest that MCI patients try to compensate for their difficulty in performing the task by increasing brain activity but when the task becomes too difficult for them to perform, their brain activity reduces.

“A major problem we find with Alzheimer’s disease is that by the time it is clinically detectable there is already a significant impairment to the sufferer. The damage has already been done and there is a huge impact on the person’s quality of life and day to day functioning,” explains Professor Sahakian. “Our research gives insight into how, and why, this test could be used to detect Alzheimer’s earlier than other current methods.”

The key area of the brain where these activations took place was the hippocampus, an area of the brain known to be affected early in Alzheimer’s disease. (Indeed, the test was originally devised to assess the ability of this area of the brain, since the hippocampus is known to be critical for learning where objects are in space.) Another discovery was that even though these MCI patients had not progressed to a diagnosis of Alzheimer’s disease as yet, they nevertheless had reduced volumetric measures in the hippocampus.

Professor Sahakian continued: “MCI is very much the precursor stage to Alzheimer’s. Indeed, seven of the twenty patients subsequently developed Alzheimer’s disease. What these results show us is that individuals with MCI have difficulty on this one particular task. This enables us to identify those who are at risk from Alzheimer’s and will hopefully allow us to halt or even prevent their decline before it becomes too severe.”

As healthcare improves and people are living longer there is a continuing rise in the prevalence of age-related cognitive disorders. There is therefore a growing and increasingly urgent need to improve detection and treatment of Alzheimer’s disease, which itself accounts for 60% of all cases of dementia. Professor Sahakian and her colleagues believe that performance on the PAL task could act as a useful preclinical marker (or ‘biomarker’) for the early detection of Alzheimer’s disease.

“What is really exciting about these results is that the PAL task is a relatively simple computer test. It doesn’t require anything elaborate nor is it difficult to administer and interpret the results. It is a straightforward, quick, non-invasive and inexpensive means of identifying those that might be at risk from Alzheimer’s prior to any significant decline,” said Professor Sahakian.

Whilst the computerised test would be useful for screening elderly people to detect those with mild cognitive impairment, when combined with neuroimaging, the PAL test may also be useful for the development of novel treatments, both pharmacological and non-pharmacological. There are currently a number of symptomatic and neuroprotective drugs in development within the pharmaceutical industry for the treatment of Alzheimer’s disease.

The findings from the study were published in the journal Neuropsychologia.

Fuente: University of Cambridge

Ed Boyden: un interruptor de luz para neuronas

Ed Boyden muestra cómo, mediante la inserción de genes de proteínas fotosensibles en células cerebrales, puede activar o desactivar selectivamente neuronas específicas con implantes de fibra óptica. Con este nivel de control sin precedentes ha logrado curar ratones con trastornos similares al estrés postraumático y ciertas formas de ceguera. En el horizonte: prótesis neuronales. El moderador de segmento Juan Enríquez hace un mini-debate al final.

Fuente: TED, Ideas Worth Spreading

El azote del Alzheimer (Redes 96)

Hasta muy recientemente, los médicos solo podían diagnosticar el Alzheimer cuando el avance de la enfermedad ya había causado estragos en el paciente y los síntomas eran evidentes. Con técnicas modernas de diagnóstico, hoy es posible detectar el Alzheimer antes de que el paciente entre en la fase de demencia.

José Luis Molinuevo, neurólogo del Hospital Clínic de Barcelona, explica a Eduard Punset en este capítulo de Redes cuáles son los últimos avances de la medicina en la lucha contra el azote del Alzheimer.

Fuente: Redes para la Ciencia.

Neurocientíficos apelan a la colaboración internacional para avanzar en el tratamiento de enfermedades neurológicas como el Párkinson, o la depresión

El diagnóstico y tratamiento de las enfermedades neurológicas con técnicas que no requieran intervención quirúrgica y que procuren unos mínimos efectos secundarios, al contrario de lo que puede ocurrir con los tratamientos farmacológicos, ocupa en la actualidad a cientos de investigadores de todo el mundo. Son biólogos y neurocientíficos que se han asomado al cerebro humano entendiéndolo como un “centro de conexiones eléctricas” y no sólo químicas y que han encontrado en una técnica concreta, la Estimulación Magnética Transcraneal (EMT), el aliado perfecto. Se trata de una técnica que se basa en el uso de los campos magnéticos para estimular o inhibir respuestas dentro de las conexiones (redes neuronales) del cerebro.

Dos de los científicos que mejor la conocen y que más avances han logrado en el conocimiento de estas enfermedades gracias a su utilización son el catedrático de Neurología de la Universidad de Harvard Álvaro Pascual-Leone y el profesor René Drucker-Colin, de la Universidad Autónoma de México. Ambos pasan estos días en Córdoba enseñando a medio centenar de médicos e investigadores españoles cómo manejar correctamente EMT para avanzar en el tratamiento de enfermedades como la depresión o del dolor crónico, para los que ya es habitual su uso, o seguir avanzando en la investigación de otras como la enfermedad de Parkinson o la epilepsia. Y es que la EMT, según explican ambos expertos, se ha revelado como una herramienta extraordinariamente útil en el laboratorio en el que se logran resultados óptimos de diferenciación celular sin necesidad de usar los antiguos cultivos.

Para garantizar el éxito de estas investigaciones es absolutamente necesario, según Pascual Leone y Drucker-Colin, la cooperación científica internacional y multidisciplinar. En este sentido ambos científicos subrayan el papel de la Física en el desarrollo de la tecnología que emplea la EMT y la necesidad de colaborar con los neurocientíficos básicos y clínicos, que desde laboratorios y centros sanitarios avanzan cada día en el conocimiento de las enfermedades neurológicas. Para los expertos, ese trabajo en equipo posibilitará en pocos años la extensión del uso de la EMT en hospitales de todo el mundo gracias al abaratamiento de los costes de la tecnología y al incremento de la formación de especialistas. Para conseguirlo, no obstante, será necesaria la apuesta decidida de las administraciones públicas que actúan de manera desigual en todo el mundo. En esta línea, el profesor Drucker-Colin ha subrayado las diferencias entre EEUU, que dedica el 2,6% de su PIB al I+D; España, con un 1,1%, y México, con un 0,3%.

Fuente: Universidad de Córdoba (UCO), Spain.

Científicos de CABIMER destacan el papel del sistema inmune en el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas

El Laboratorio de Terapias Avanzadas en Inmunorregulación y Neuroprotección, del Centro Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa (CABIMER), que dirige David Pozo, considera que el sistema inmune tiene una gran importancia como elemento desencadenante o cronificador de enfermedades neurodegenerativas. Para ello se centra en el estudio de los mecanismos que lo alteran, muchos de ellos comunes en enfermedades como la Esclerosis Múltiple, la Esclerosis Lateral Amiotrófica, el Alzheimer y el Parkinson.

“Nuestra estrategia se basa en tratar de entender esos mecanismos de desregulación del sistema inmune para modularlos, en lo posible, mediante la utilización de moléculas endógenas que se encuentran presentes en nuestro organismo, como determinados neuropéptidos. Son proteínas de pequeño tamaño producidas tanto por células del sistema nervioso como del sistema inmune, que forman parte del entramado molecular por el que dialogan entre sí estos sistemas. En concreto estudiamos el eje formado por los neuropéptidos VIP (Péptido Intestinal Vasoactivo), capaces de modificar la respuesta inflamatoria y de tolerancia del sistema inmunológico, y la molécula ADNP (Activity Dependent Neuroprotective Protein), de efecto neuroprotector”, apunta el investigador.

Estas aproximaciones terapéuticas llevan implícita una doble función: inmunomoduladora, porque modifica la respuesta del sistema inmunológico para frenar el proceso neurodegenerativo; y neuroprotectora. Sus trabajos van encaminados a la intervención de los procesos de equilibrio del sistema inmune, bien a través de la utilización directa de neuropéptidos, o bien a través de terapia celular. En esta última, el marco experimental, permitiría infundir al paciente células inmunes T-reguladoras específicas de antígeno, sustancia que desencadena la formación de anticuerpos y puede causar una respuesta autoinmune.
El octapeptido NAP, neuroprotector e inmunoregulador

“Son células del propio paciente que podrían utilizarse después de manipulación ex vivo, en el laboratorio. De este modo actuarían desactivando la respuesta del sistema inmunitario de forma específica, favoreciendo la tolerancia a un determinado antígeno, en este caso, el desencadenante del proceso neurodegenerativo”, indica David Pozo, que señala: “Aunque los resultados se han obtenido de ensayos realizados en modelos de animales, otros grupos de investigación ya han trabajado infundiendo células T-reguladoras en pacientes con esclerosis múltiple”.

Gracias a estos ensayos, “estamos empezando a entender cuándo y dónde manipular una respuesta inmune inflamatoria en el sistema nervioso central, favoreciendo incluso una respuesta positiva, para tratar los procesos de neurodegeneración”, explica David Pozo.

Fruto de este trabajo son las publicaciones en revistas de referencia internacional como Nanomedicine, EMBO Journal, Journal of Immunology o PLOSOne, junto al registro de 5 patentes, tres de ellas en las que participan las universidades de Sevilla y Pablo de Olavide, el Consejo Superior de Investigaciónes Científicas (CSIC) y la Fundación Reina Mercedes para la Investigación Sanitaria, y las dos más recientes de 2011: “Nanoliposomas funcionalizados con péptidos”, de la Universidad Sevilla y el Servicio Andaluz de Salud.


Fuente: CABIMER. (Centro Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa - Andalusian Molecular Biology and Regenerative Medicine Centre)

Generan nuevas neuronas a partir de células madre en pacientes con esquizofrenia

Científicos de Estados Unidos han comprobado que las neuronas generadas a partir de iPSC de estos pacientes generan menos conexiones neuronales y que el antipsicótico loxapina recupera esta conectividad.

Un grupo de científicos estadounidenses ha logrado, por primera vez, generar neuronas a partir de células madre pluripotenciales inducidas (iPSC) en pacientes con esquizofrenia. Los resultados de este trabajo, publicados en Nature, revelan que las neuronas generadas a partir de iPSC de pacientes esquizofrénicos son capaces de generar menos conexiones neuronales que el resto.

La investigación, liderada por Fred Gage, profesor del Laboratorio de Genética del Instituto Salk de California, ha descubierto también que un antipsicótico utilizado con frecuencia para tratar esta enfermedad, la loxapina, es capaz de restaurar la conectividad entre estas nuevas células y además afectó a la actividad de cientos de genes.

Para realizar el trabajo, los científicos reprogramaron fibroblastos cutáneos de cuatro pacientes esquizofrénicos con antecedentes hereditarios de la enfermedad. Los autores diferenciaron estas células reprogramadas (iPSC) en neuronas. A continuación, utilizaron un virus de la rabia modificado para poner de relieve las conexiones entre las neuronas, lo que permitió detectar las diferencias entre las neuronas normales y las procedentes de pacientes esquizofrénicos.

Con el rastreador viral observaron que las neuronas de los pacientes se conectaban entre sí con menor frecuencia y tenían menos proyecciones que creciesen hacia fuera de sus cuerpos celulares. Por su parte, los perfiles de expresión genética identificaron casi 600 genes cuya actividad estaba mal regulada en estas neuronas.

Durante las tres últimas semanas de la diferenciación celular, los científicos administraron una serie de medicamentos antipsicóticos prescritos con frecuencia. La loxapina fue el único que actuó sobre los receptores de dopamina en el cerebro, lo que aumentó la capacidad de las neuronas para llegar a sus 'vecinas' y poder conectarse. Este fármaco afectó también la actividad de cientos de genes.

Los expertos esperan que este nuevo modelo sea útil para diseñar nuevos fármacos contra la esquizofrenia, enfermedad que afecta al 1% de la población mundial.

Según ha explicado el Dr. Gage, describir los mecanismos biológicos que subyacen en esta enfermedad supone “un gran paso en el terreno investigador porque, durante muchos años, se ha considerado meramente una enfermedad social“. “Es cierto que el entorno afecta a la esquizofrenia, pero hay una gran cantidad de componentes que están genéticamente determinados”, señala.

No obstante, sigue sin conocerse la causa principal que genera la esquizofrenia. “Sin una mínima comprensión de las causas y la fisiopatología de este desorden mental, nos faltan las herramientas necesarias para desarrollar tratamientos efectivos o establecer medidas preventivas”, concluye.

+ info: Nature 2011; doi:10.1038/nature09915

Fuente: Revista Jano

El poder de las redes sociales (Redes 90)

Si fuéramos conscientes de que nuestras acciones y actitudes influyen no solo a nuestro entorno más cercano, sino a miles de personas cada día, sin duda nos detendríamos más antes de tomar una decisión o de adoptar un comportamiento.

El especialista en redes sociales James Fowler, de la Universidad de California en San Diego, nos descubre en este capítulo de Redes el poder del superorganismo formado por todos los seres humanos del planeta, conectados mucho más profundamente de lo que creíamos hasta ahora.

Fuente: Redes para la Ciencia.

Los secretos de la creatividad (Redes 89)

Todos poseemos un talento, todos tenemos la capacidad de ser creativos; y la mayoría vivimos sin saberlo, convencidos muchas veces de que el creativo es aquel que sabe componer melodías, o escribir una poesía.

Ken Robinson reclama en este capítulo de Redes la necesidad de que en nuestra sociedad existan entornos donde cada uno pueda encontrar la inspiración necesaria para desarrollar su creatividad.

Fuente: Redes para la Ciencia

No éramos únicos, ahora lo somos (Redes 88)

Antes de aceptar que todos los seres vivos venimos del mismo antepasado común, el ser humano se creía único entre las criaturas del planeta, alentado sobre todo por la influencia de dogmas y religiones. Y hoy, cuando parecía ya acabada la época de creerse el centro del mundo, varios científicos, con nuevos datos sobre nuestro cerebro y sobre nuestro comportamiento aseguran que los humanos son definitivamente especiales y únicos.

Michael Gazzaniga, abanderado de estas ideas, nos hace un recorrido en este programa de Redes por las diferencias más llamativas con el resto de animales.

Fuente: Redes para la Ciencia.

What do drugs do to the brain?

Drug abuse is probably linked to an in-built tendency to act without thinking, as shown by studies of siblings of chronic stimulant users, a leading neuroscientist will claim this week.

Drawing on his research, Professor Trevor Robbins will argue that the risk-taking behaviour seen in drug abusers is not, as often thought, the result of drug-induced impaired brain function but instead is a factor that predisposes to drug taking in the first place.

Speaking on 19 March at the University of Cambridge Science Festival (www.cam.ac.uk/sciencefestival), the UK's largest free science festival, he will also argue that cognitive-enhancing drugs that boost brain activity may have a place in treating certain diseases or in improving performance in occupations such as shift workers or surgery.

"The fact that drugs can produce mind-altering effects through chemical activity has been known for centuries," explained Professor Robbins, who is Director of the Behavioural and Clinical Neuroscience Institute and head of the Department of Experimental Psychology. "But we now understand a great deal about how entire pharmacological classes of drugs exert their influence on the brain, for good and bad, and how our genetic make-up can modulate this activity."

Most drugs of abuse target the reward system in the brain. There are literally dozens of brain chemicals called neurotransmitters that modulate the activity of brain cells, and drugs are capable of mimicking or stimulating these pathways. In some individuals, the feeling of euphoria this brings leads to the compulsive drug seeking that characterises addiction.

"There is considerable variability in the degree to which individuals are vulnerable to addiction, probably arising from both genetic and environmental influences," said Robbins.

Recent research by Professor Robbins and colleagues in Cambridge's Department of Psychiatry has found evidence that an in-built impulsivity makes individuals more vulnerable to becoming dependent on stimulants. Their discovery was made by studying brother/sister siblings of chronic stimulant users, all of whom showed an elevated level of impulsive and sensation-seeking behaviour compared with nondrug-taking control volunteers.

"Our observations on in-built behavioural traits have enormous implications not only for calculating the risk associated with drug-taking but also for using drugs to boost brain activity in healthy individuals," he said. Other evidence also suggests that genetic predispositions can affect our response to drugs, as shown for the occurrence of depression in ecstasy abusers and psychosis (schizophrenia) in cannabis abusers.

Impulsivity also characterises individuals with attention deficit/hyperactivity disorder and helps to explain why drugs such as Ritalin, which increases levels of the neurotransmitter dopamine in the brain, can work quite well in this disorder to produce cognitive enhancement. Cognitive enhancers such as Ritalin, modafinil and cholinergic-boosting drugs such as donepezil have also aroused considerable interest in their potential for treatment of cognitive disorders ranging from attention deficit disorder (Ritalin) to Alzheimer's disease (donepezil).

The existence of such drugs also raises the possibility of enhancing normal brain function, with several associated ethical dilemmas. "Although there is no pharmaceutical programme for developing cognitive enhancers for a healthy population, surveys have shown that considerable 'off-label' use happens, particularly among university students and academics," said Robbins. "It is now crucial that we begin to assess possible costs and benefits of cognitive enhancers and fully understand the complex issue of how drugs work to produce changes in brain chemistry, and how these affect behaviour."

Image credit: Positron emission tomography image of a human brain from Flickr by BlatantNews.com.

Fuente: University of Cambridge.

El Instituto de Neurociencias convoca el "V Premio Remedios Caro Almela"

La Cátedra de Neurobiología del Desarrollo 'Remedios Caro Almela' del Instituto de Neurociencias (centro mixto de la Universidad Miguel Hernández de Elche y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas CSIC) convoca el 'V Premio Remedios Caro Almela de Investigación en Neurobiología del Desarrollo', dotado con 20.000 euros. A esta convocatoria pueden optar, hasta el 15 de junio, todos los científicos que desarrollen actualmente su labor investigadora y que hayan desarrollado su trabajo en los últimos años en cualquier país europeo.

Los candidatos deben enviar una solicitud individual o ser presentado por instituciones públicas y privadas o por otros científicos de reconocida solvencia. Esta solicitud debe presentarse en inglés e incluir una carta que contenga los datos personales del candidato, así como una explicación de sus méritos y una lista de sus cinco publicaciones más destacadas. Asimismo, tienen que adjuntar un currículum vitae completo.

El premio tiene carácter personal o puede dividirse, como máximo, entre dos candidatos. El galardonado, que podrá utilizar libremente el galardón, se comprometerá a recogerlo personalmente y a pronunciar una conferencia en el Instituto de Neurociencias durante la ceremonia de entrega, en la que expondrá los logros científicos obtenidos durante el disfrute del premio.

La concesión del 'Premio Remedios Caro Almela' es una de las actividades que realiza la Cátedra del mismo nombre del Instituto de Neurociencias. Su objetivo es recompensar la labor científica de un investigador europeo, dedicado al estudio de temas relacionados con la neurobiología de desarrollo desde cualquier perspectiva, que haya hecho aportaciones científicas significativas en este campo y se encuentre en un período de su carrera científica ascendente y de alta productividad.

La Cátedra de Neurobiología del Desarrollo 'Profesora Remedios Caro Almela' fue creada en el año 2000 como resultado de la iniciativa filantrópica de Fernando Martínez Ramos y familia, como homenaje a su esposa fallecida Remedios Caro Almela.

La Cátedra se creó en el marco del Instituto de Neurociencias y tiene como objetivo el fomento de la investigación sobre el sistema nervioso en sus niveles molecular, celular y orgánico, tanto en estado de normalidad como en condiciones patológicas, con un enfoque más particular hacia el estudio del desarrollo del sistema nervioso.

El Premio Remedios Caro Almela a la investigación en Neurobiología del Desarrollo fue creado en 2006 como parte de las actividades de la cátedra y tiene una dotación de 20.000 euros.

Fuente: Instituto de Neurociencias de Alicante

La inteligencia es solo una, indica un estudio en niños y adolescentes

¿Es la inteligencia una o existen varias inteligencias, y cuál es su base biológica? Las técnicas de neuroimagen, que permiten a los científicos explorar inocuamente el cerebro de personas vivas, están encontrando respuestas a preguntas como esta, que tienen una clara repercusión social .

Ya se había encontrado una relación entre el grosor de la corteza cerebral y la medida de la inteligencia general y ahora un nuevo estudio, en niños y adolescentes, se ha centrado en ver si este parámetro se relaciona también con el rendimiento cerebral en aspectos específicos. La respuesta es que no parece que exista una colección de capacidades separadas, sino que una poderosa capacidad general (llamada g) condiciona el rendimiento en las variadas situaciones que requieren el uso de la inteligencia.

Sin embargo, "gurús mediáticos como Howard Gardner, Robert Sternberg o Daniel Goleman han logrado convencer a bastantes ciudadanos de lo contrario", dice Roberto Colom, catedrático de Psicología en la Universidad Autónoma de Madrid, que ha participado, junto con otros investigadores de Canadá, Reino Unido y Estados Unidos, en un estudio que se publicará en la revista NeuroImage.

Autores como Gardner, recuerda Colom, han mantenido que no existe nada parecido a una capacidad intelectual general sino que, por el contrario, algunas personas destacan en el manejo del lenguaje, mientras que otras destacan con los números o en actividades que requieren procesamiento viso-espacial. Alguien podría ser perfectamente torpe con el lenguaje y excepcional con los números, según ellos.

El estudio analizó cómo las diferencias de grosor cortical de más de 200 participantes (niños entre 6 y 18 años) se relacionaban con su rendimiento intelectual en una variada serie de pruebas de naturaleza verbal, viso-espacial y numérica. Se obtuvo una puntuación para cada una de esas clases de tareas, pero también un índice de capacidad general (g) para cada participante. La conclusión, sorprendente, fue que cuando se consideran las puntuaciones verbales, viso-espaciales o numéricas anulando la influencia de g las relaciones con el grosor cortical desaparecen.

"Lo que queda cuando se descuenta la capacidad general (g) es ruido sin valor para el cerebro" concluye Colom. "Si alguien es muy bueno con el lenguaje es mucho más probable que improbable que también lo sea con los números y en el procesamiento viso-espacial", añade. "El hecho de que se usen pruebas verbales, numéricas o viso-espaciales no es realmente importante para comprender las relaciones de nuestra inteligencia con la biología, sino el hecho de que capturen esa capacidad general o g con mayor o menor intensidad".

Estos resultados no deben verse como contradictorios respecto a las pruebas existentes de la especialización funcional de las regiones de la corteza cerebral, advierten los autores del estudio, cuyo primer autor es Sherif Karama, de la Universidad McGill (Canadá). Solo se refieren al grosor de la corteza, que se cree refleja la densidad y la distribución de las neuronas y otras células y fibras del sistema nervioso.

La definición de inteligencia

Gottfredson definió en 1997 la inteligencia humana como "una capacidad mental muy general que, entre otras cosas, incluye la aptitud para razonar, planear, resolver problemas, pensar de forma abstracta, comprender ideas complejas, aprender rápidamente y aprender de la experiencia. No es únicamente aprender de los libros, una habilidad académica limitada, o hacer bien los tests. Por el contrario, refleja una capacidad más amplia y profunda de abarcar lo que nos rodea".

Fuente: El País