Premio Nobel de Medicina 2014 para los descubridores del ‘GPS’ cerebral

AGENCIA SINC

Como en otras ocasio-nes, este año el Pre-mio Nobel de Fisiolo-gía y Medicina está dividido. La mitad ha recaído en John O´Keefe, investigador en la University College de Lon-dres, y la otra al matrimonio noruego formado por Edvard I. Moser y May-Britt Moser, director y codirectora del Ins-tituto Kavli de Neurociencia de Sistemas, por sus aporta-ciones en el descubrimiento de las células que constituyen un sistema de posicionamien-to en el cerebro.

La primera semana de octu-bre se desvelan cada año los ganadores de los premios No-bel en las distintas catego-rías. El primero en hacerse público es el de Fisiología y Medicina.

Los ganadores en 2014 han sido los padres del ‘GPS cerebral’, un sistema interno en las células del cerebro que nos permite orientarnos en el espacio.

¿Cómo sabemos dónde estamos y so-mos capaces de encontrar el camino para llegar de un lugar a otro? ¿Cómo podemos almacenar dicha información para utilizarla la próxima vez que trace-mos el mismo camino? Estas son algu-nas claves resueltas gracias a su traba-jo.

Según el comunicado emitido por la or-ganización de los premios, “el descubri-miento del sistema de posicionamiento del cerebro representa un cambio de paradigma en nuestra comprensión de cómo los conjuntos de células especia-lizadas trabajan juntos para ejecutar las funciones cognitivas superiores”.

El premio se ha dividido en dos partes. La primera mitad ha sido para John O'Keefe, de 75 años de edad, profesor en el Instituto de Neurociencia Cognitiva de la University College de Londres, que durante años ha trabajado para descifrar cómo el cerebro controlaba el comporta-miento.

Así, en 1971 O'Keefe descubrió el primer componente del sistema de posi-cionamiento. El neurocientífico observó que un tipo de células nerviosas en el hipocampo siempre se activaba cuando una rata se encontraba en un lugar de-terminado de una habitación, mientras que eran otras células las que se acti-vaban cuando la rata estaba en otros lugares.

De ahí surgió su idea de que estas ‘cé-lulas de posicionamiento’ podían formar una especie de mapa de la habitación, es decir, que la memoria de un entorno pue-de almacenarse como una combinación específica de las actividades de dichas células en el hipocampo.

Quinto matrimonio en compartir un Nobel

Más de tres décadas después, en 2005, el matrimonio formado por May-Britt y Edvard Moser –el quinto que ha ganado hasta ahora el galardón–, descu-brió otro componente clave del sistema de posicionamiento del cerebro. Ella es directora del Centro de Computación Neural y él, director del Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas, ambos en Trondheim (Noruega),

La pareja identificó otro tipo de célula nerviosa, a la que llamaron ‘grid’ o rejilla, que genera un sistema de coordenadas y permite un posicionamiento preciso y la búsqueda de caminos. Investigacio-nes posteriores mostraron cómo las cé-lulas de posicionamiento y de rejilla de-terminan la posición y la navegación.

Los descubrimientos de O'Keefe y el matrimonio Moser resolvieron el proble-ma que ha sembrado el interés de cientí-ficos y filósofos como Kant durante si-glos: ¿cómo crea el cerebro un mapa del espacio que le rodea y puede así transi-tar a través de él?

Cómo guardar mapas en el cerebro

Después de los hallazgos de O'Keefe, May-Britt y Edvard Moser estaban tra-zando las conexiones con el hipocampo de las ratas que se movían en una habi-tación, cuando descubrieron un sorpren-dente patrón de la actividad en una parte del cerebro llamada la corteza entorrinal –una especia de interfaz entre el hipo-campo y el neocórtex–.

En esta zona observaron que se acti-van ciertas células cuando la rata pasa por varias ubicaciones dispuestas en una cuadrícula hexagonal. Cada una de estas células se activaba en un patrón espacial singular y comprobaron que, además, estas células de rejilla constitu-yen un sistema de coordenadas que per-mite la navegación espacial.

Dicho de manera sencilla, junto con otras células de la corteza entorrinal ca-paces de reconocer la dirección de la cabeza y de los límites de la habitación, dichas células forman circuitos en el hipocampo con las de lugar, siendo este circuito el que constituye el sistema glo-bal de posicionamiento, un GPS interno, en el cerebro.

Investigaciones más recientes con téc-nicas de imagen cerebral, así como los estudios realizados en pacientes someti-dos a neurocirugía, han proporcionado pruebas de la existencia de células de lugar y rejilla también en los seres huma-nos.

De esta forma, en los pacientes con enfermedad de Alzheimer, el hipocampo y la corteza entorrinal se ven afectados con frecuencia en una etapa temprana, con lo que a menudo los pacientes pier-den la capacidad de reconocer el entor-no. Para los expertos, esta línea de in-vestigación podría ayudar en la com- prensión del mecanismo que sus-tenta la pérdida de la memoria es-pacial habitual en esta enfermedad.

Referencias de sus publicaciones:

- O'Keefe, J., and Dostrovsky, J. (1971). The hippocampus as a spatial map. Preliminary evidence from unit activity in the freely�moving rat. Brain Research 34, 171-175.

- O´Keefe, J. (1976). Place units in the hippocampus of the freely moving rat. Experimental Neurology 51, 78-109.

- Fyhn, M., Molden, S., Witter, M.P., Moser, E.I., Moser, M.B. (2004) Spatial representation in the entorhinal cortex. Science 305, 1258-1264.

- Hafting, T., Fyhn, M., Molden, S., Moser, M.B., and Moser, E.I. (2005). Microstructure of spatial map in the entorhinal cortex. Nature 436, 801-806.

- Sargolini, F., Fyhn, M., Hafting, T., McNaughton, B.L., Witter, M.P., Moser, M.B., and Moser, E.I. (2006). Conjunctive representation of position, direction, and velocity in the entorhinal cortex. Science 312, 758-762.

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