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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Bravebrain.

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La investigación del cerebro con la técnica de la encefalografía ha revelado la existencia de seis tipos de oscilaciones diferentes, que han sido denominadas mediante letras griegas. La electroencefalografía ha revelado también que algunas regiones cerebrales poseen su propio tipo de oscilaciones características. Una de estas regiones cerebrales con oscilaciones propias es nada menos que el hipocampo. Contamos con dos hipocampos, uno en cada hemisferio cerebral. El hipocampo es fundamental para para la memoria y para la orientación espacial y es también una de las primeras regiones cerebrales afectadas cuando se desencadena la enfermedad de Alzheimer.

La actividad del hipocampo es tan importante para el funcionamiento normal del cerebro que esta región posee dos tipos de oscilaciones características que, además, funcionan de manera coordinada. Estas oscilaciones han sido denominadas theta 1 y theta 2.

La oscilación theta 1 posee una frecuencia de 7 a 12 hercios (ciclos por segundo) y aparece en comportamientos como la exploración y los movimientos voluntarios. La oscilación theta 2 tiene una frecuencia de 4 a 9 hercios y está asociada a estados de inmovilidad, de ansiedad y a comportamientos frente a la amenaza de un predador, por ejemplo, al detectar el olor de este.

Estas oscilaciones generan efectos opuestos, razón por la que un grupo de investigadores de la Universidad de Upsala, en Suecia, en colaboración con investigadores de la Universidad Federal del Rio Grande do Norte, en Brasil, abordan esta cuestión utilizando una de las técnicas más sofisticadas del momento, capaz de afectar a voluntad en animales de laboratorio exclusivamente el funcionamiento de las neuronas escogidas. Se trata de la técnica de la optogenética.

La optogenética es, simplemente, un truco para poder activar las neuronas que deseemos sin tocarlas ni tratarlas de ningún modo, sino simplemente iluminándolas con una luz láser de un color determinado. Para conseguir que el truco funcione, es necesario poseer un conocimiento bastante profundo de las propiedades genéticas de las neuronas que deseamos activar. En particular,es necesario saber qué gen o genes están funcionando de manera exclusiva en ellas.
Utilizando este conocimiento, los investigadores pueden generar una rata o ratón transgénico mediante la inclusión en su genoma de un gen artificial que va a producir una proteína sensible a luz láser de un color determinado. Cuando esta proteína es activada por una luz láser, actúa para activar exclusivamente a las neuronas donde se encuentra. Esto afecta al funcionamiento del cerebro y también afecta al comportamiento del animal.

Los investigadores generan animales “optotransgénicos” que poseen un solo tipo particular de neuronas del hipocampo sensibles a la luz. Estudios anteriores habían hecho sospechar a los científicos que estas neuronas podían ser las responsables de una u otra de las oscilaciones teta. Se trata de las llamadas interneuronas de la región del hipocampo denominada oriens-lacunosum moleculare, para quien, sabiendo latín, desee saberlo. Las interneuronas comunican a las neuronas sensoras o motoras con las neuronas del sistema nervioso central.

Al iluminar el hipocampo de los animales optotransgénicos, los investigadores descubren que se genera solo la oscilación teta 2, lo que les permite concluir que las interneuronas modificadas por optogenética participan en la generación de esta oscilación. Lo realmente sorprendente, sin embargo, es que la iluminación del cerebro de estos animales con la luz láser modifica su comportamiento frente al olor de un gato, el cual, como sabemos al menos desde que se emite Tom y Jerry (1940), es uno de los predadores más peligrosos para los roedores. Los ratones a los que se activan las interneuronas con la luz láser muestran un comportamiento más arriesgado o más valeroso en estas circunstancias que los ratones normales.

Estos nuevos datos indican que algunos estados de miedo o ansiedad patológicos podrían ser tratados con fármacos específicos para esas interneuronas del hipocampo. En un aspecto más humano del asunto, los estudios pueden ayudar a explicar por qué tanto animales como personas muestran diferentes grados de valentía, o temeridad, frente a riesgos evidentes que pueden poner en peligro hasta la vida. Que puedan existir neuronas de la valentía o la temeridad no deja de ser curioso, aunque no es sorprendente, ya que todas las capacidades y propiedades humanas, todas las emociones, todos los razonamientos, dependen del funcionamiento de esas pequeñas y ramificadas celulitas interconectadas que llamamos neuronas.

Referencia: Sanja Mikulovic et al. Ventral hippocampal OLM cells control type 2 theta oscillations and response to predator odor. Nature Communications (2018) https://www.nature.com/articles/s41467-018-05907-w

Más información en el Blog de Jorge Laborda.

Obras de divulgación de Jorge Laborda

Quilo de Ciencia Volumen I. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen II. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen III. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IV. Jorge Laborda
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Quilo de Ciencia Volumen VIII. Jorge Laborda

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