¿Se puede superar una adicción?

Imagen: James Gallagher

Publicado en The New York Times por MAIA SZALAVITZ, el  25 de junio del  2016

Traducido por: Ana Toral

Yo me chutaba heroína y cocaína mientras asistía a la Universidad de Columbia en la década de los 80, a veces inyectándome varias veces al día y dejándome cicatrices que aún son visibles. Seguí consumiendo, incluso después de que fuera suspendida de la escuela, después de una sobredosis e incluso después de que fuera arrestada por traficar, a pesar de saber que mi adicción podría reducir mis probabilidades de permanecer fuera de la cárcel.

Mis padres estaban devastados: No podían entender lo que había sucedido a su "dotada" hija que siempre había sobresalido académicamente. Siguieron esperando que esto parara de alguna manera, a pesar de que cada vez que trataba de dejarlo, volvía a recaer en cuestión de meses.

Hay, a grandes rasgos, dos escuelas de pensamiento sobre la adicción: según la primera, mi cerebro había sido químicamente "secuestrado" por las drogas, dejándome sin ningún control sobre una enfermedad crónica, progresiva. Según la segunda, simplemente yo era una criminal egoísta, con poca consideración por los demás, tal como gran parte del público todavía parece creer. (Cuando son nuestros propios seres queridos los que se vuelven adictos, se tiende a favorecer  la primera explicación. Cuando esto les pasa a personas ajenas, estamos a favor de la segunda.)

Desde hace mucho tiempo necesitamos una nueva perspectiva, en parte, porque nuestra comprensión de la neurociencia relativa a la adicción ha cambiado y, en parte,  porque muchos tratamientos existentes, simplemente, no funcionan.

La adicción es de hecho un problema cerebral, pero no es una patología degenerativa, como la enfermedad de Alzheimer o el cáncer, ni es evidencia de una mente criminal. En cambio, es un trastorno del aprendizaje, una diferencia en el cableado del cerebro que afecta la forma en que procesamos la información acerca de la motivación, la recompensa y el castigo. Y como sucede con muchos trastornos del aprendizaje, la conducta adictiva es moldeada por influencias genéticas y ambientales en el transcurso del desarrollo.

Los científicos han documentado la conexión entre los procesos de aprendizaje y la adicción, desde hace décadas. Ahora, a través de estudios de investigación tanto en animales como mediante la obtención de imágenes cerebrales en humanos, los neurocientíficos están empezando a conocer qué regiones del cerebro están implicadas en la adicción y cómo lo están.

Los estudios muestran que la adicción altera las interacciones entre las regiones del cerebro medio como el tegmento ventral y el núcleo accumbens -que están involucrados con la motivación y el placer- y partes de la corteza prefrontal que median en las decisiones y ayudan a establecer prioridades. Actuando de forma concertada, estas redes determinan lo que valoramos, con el fin de asegurar que alcanzamos objetivos biológicos críticos: a saber, la supervivencia y la reproducción.

En esencia, la adicción se produce cuando estos sistemas cerebrales se centran en los objetos equivocados: un comportamiento de drogadicción o autodestructivo como la adicción al juego, en lugar de una nueva pareja sexual o de un bebé. Una vez que eso ocurre, puede causar serios problemas.

Si, como yo, creció con un sistema nervioso hiper-reactivo que constantemente le ha hecho sentirse abrumado, alienado o indigno de ser amado, la búsqueda de una sustancia que alivia el estrés social, se convierte en un escape bendito. Para mí, la heroína proporcionaba una sensación de confort, de seguridad y de amor, que no podía conseguir de otras personas (el agente clave de la adicción en estas regiones es el mismo para muchas experiencias placenteras: la dopamina). Una vez que había experimentado el alivio que me proporcionaba la heroína, me sentí como si yo no pudiera sobrevivir sin ella.

La comprensión de la adicción desde esta perspectiva del desarrollo neurológico ofrece una gran esperanza. En primer lugar, al igual que otros trastornos del aprendizaje, por ejemplo, el trastorno de hiperactividad por déficit de atención o la dislexia, la adicción no afecta a la inteligencia general. En segundo lugar, este punto de vista sugiere que la adicción sesga la elección - pero no elimina completamente el libre albedrío: después de todo, nadie se inyecta drogas delante de la policía-. Esto significa que los adictos pueden aprender a tomar decisiones para mejorar su salud, como utilizar jeringas estériles, tal como hice yo. Las investigaciones muestran mayoritariamente que este tipo de programas, no sólo reducen la incidencia del VIH, sino que también ayudan a la recuperación.

La perspectiva del aprendizaje también explica por qué la compulsión por el alcohol o las drogas puede ser tan fuerte y por qué las personas con adicción continúan incluso cuando el daño es mucho mayor que el placer que reciben,  por lo que puede parecer que  están actuando de manera irracional: Si usted cree que algo es esencial para su supervivencia, sus prioridades no tendrá sentido para los demás.

El aprendizaje que dirige los impulsos, como el amor y la reproducción, es bastante diferente del aprendizaje de hechos crudos. A diferencia de la memorización de sietes y nueves, el aprendizaje emocional profundo altera completamente la manera de determinar qué es lo más importante. Es por ello que recordamos mucho mejor nuestro enamoramiento en la escuela, que las matemáticas que aprendíamos al mismo tiempo.

El reconocer la adicción como un trastorno del aprendizaje, también puede ayudar a poner fin a la discusión sobre si la adicción debe ser tratada como una enfermedad progresiva, como sostienen los expertos, o como un problema moral, una creencia que se refleja en nuestra continua criminalización de ciertas drogas.

Por otra parte, si la adicción reside en las partes del cerebro involucradas en el amor, entonces la recuperación es más como recuperarse de una ruptura amorosa, que como enfrentarse a una enfermedad incurable. La curación de un corazón roto es difícil y con frecuencia implica recaídas en el comportamiento obsesivo, pero no es un daño cerebral.

Las implicaciones para el tratamiento aquí son profundas. Si la adicción es como un amor equivocado, entonces la compasión es un enfoque mucho mejor que el castigo. De hecho, un meta-análisis de docenas de estudios de más de cuatro décadas realizado en 2007, encontró que el empoderamiento, los tratamientos empáticos como la terapia cognitivo-conductual y la terapia de estimulación motivacional, que nutren una disposición interna al cambio, funcionan mucho mejor que el enfoque de rehabilitación más tradicional, de hacerle frente con desesperanza y diciendo a los pacientes que son impotentes ante su adicción.

Esto tiene sentido porque el circuito que normalmente nos conecta socialmente entre nosotros se ha canalizado en la búsqueda de drogas. Para volver a nuestro cerebro normal, entonces, necesitamos más amor, no más dolor.

De hecho, los estudios no han encontrado evidencia a favor de enfoques duros, punitivos, como las penas de cárcel, las formas humillantes de tratamiento o las  "intervenciones" tradicionales donde las familias amenazan con abandonar al miembro adicto. El circuito cerebral de las personas con adicciones ya se ha acostumbrado a  las experiencias negativas; aumentar el castigo no va a cambiar esto.

En línea con la idea de que el desarrollo es importante, la investigación también muestra que la mitad de todas las adicciones - con la excepción del tabaco – finalizan en torno a los 30 años, y la mayoría de las personas con adicciones al alcohol o a otras drogas logran superarlas, en su mayoría sin tratamiento. Dejé de tomar drogas cuando tenía 23. Siempre pensé que yo lo había dejado porque por fin me había dado cuenta de que mi adicción me estaba haciendo daño.

Pero es igualmente posible que lo dejara porque entonces me había convertido biológicamente en capaz de hacerlo. Durante la adolescencia, el motor que impulsa el deseo y la motivación se hace más fuerte. Pero, por desgracia, sólo a partir de los veintitantos aumenta nuestra capacidad de ejercer un mayor control. Esta es la razón por la cual  la adolescencia es el periodo de mayor riesgo para el desarrollo de la adicción,  y la simple maduración fue lo que me ayudó a salir de ella.

Por ahora, casi todo el tratamiento existente se basa en grupos de 12 pasos, como Alcohólicos Anónimos, que ayudan sólo a  una minoría de las personas adictas. Incluso hoy en día, la mayoría de tratamientos disponibles en las clínicas de rehabilitación consisten en la enseñanza de la oración, la rendición a un ser superior, la confesión y la compensación prescrita por los pasos.

No tratamos ninguna otra condición médica con tanta moralina. Las personas con otros trastornos del aprendizaje no son empujadas a disculparse por su comportamiento en el pasado, ni lo son las afectadas por la esquizofrenia o la depresión.

Una vez que entendamos que la adicción no es un pecado ni una enfermedad progresiva, sino sólo un diferente cableado del cerebro, podremos dejar de persistir en políticas que no funcionan, y empezar la enseñanza de la recuperación.

Y de hecho, si el impulso compulsivo que sustenta la adicción se dirige hacia canales más saludables, este tipo de cableado puede ser un beneficio, no sólo una discapacidad. Después de todo, la persistencia a pesar del rechazo, no sólo me condujo a la adicción, sino que también ha sido indispensable para mi supervivencia como escritora. La capacidad de perseverar es un activo: las personas con adicción sólo tiene que aprender a redirigirla.

Maia Szalavitz es la autora de "Cerebro Intacto: Una nueva y revolucionaria forma de entender la adicción."

Artículo Original: http://www.nytimes.com/2016/06/26/opinion/sunday/can-you-get-over-an-addiction.html?smid=tw-share&_r=1

¿Es posible construir un diagrama completo del cableado del cerebro humano?

Un "conectoma", o mapa de las rutas y conexiones neuronales
 de un cerebro humano (Crédito: Human Connectome Project)

Nuestros cerebros son máquinas maravillosas e  increíbles. Son más lentas que los primeros ordenadores personales en términos de poder de procesamiento en bruto, pero sin embargo, son capaces de utilizar la intuición y pueden almacenar toda una vida de recuerdos que tienen referencias cruzadas  y a los que se accede de forma instantánea con el menor de los indicios.  Sin embargo, sabemos muy poco acerca de cómo lo consigue. Pero imaginemos por un momento que pudiéramos construir un diagrama de cableado completo de un cerebro humano – esto es,  cartografiar con detalle cada uno de los aproximadamente cien mil millones  de sinapsis y las aproximadamente cien mil millones de neuronas junto con todos los mecanismos de apoyo, incluso los más pequeños. ¿Que podría significar esto?. ¿Sería siquiera posible?.

Siga pensando en eso. Volveremos a ello en un momento. En primer lugar vamos a entrar un poco más en el fondo. El funcionamiento de un cerebro sano se basa en su red de conexiones neuronales. Las múltiples capas de conexiones y vías, como los cables de una antigua computadora central, se suman para crear una sola entidad.

Esta red de conexiones ha sido llamado el "conectoma" por los científicos. Mapearlo es esencialmente construir el diagrama de cableado del cerebro. El conectoma del cerebro humano no ha sido completamente mapeado ni a escala celular, ni a escala macro (a escala estructural y funcional de alto nivel), a pesar de que  los esfuerzos para conseguir este último están mucho más avanzados que el anterior, que únicamente ahora está empezando a ser una posibilidad (seguiremos hablando de esto más adelante).

Ambas vías del estudio del conectoma prometen todo tipo de revelaciones sobre cómo funciona el cerebro. El proyecto Human Connectome, que es un esfuerzo internacional para mapear los conectomas de 1.000 personas en una escala macro - en su mayoría sólo la sustancia blanca, o los haces activos de células nerviosas mielinizadas (aisladas) - utilizando imágenes de resonancia magnética, esta semana anunció su constatación de que los patrones de cableado del cerebro se correlacionan con los rasgos de comportamiento y demográficos.

Un conectoma generado por resonancia magnética funcional
 del cerebro humano que muestra las conexiones
 entre las neuronas activas

El estudio encontró que en una muestra de 460 personas de edades comprendidas entre 22 y 35 años, las personas con más educación, mejor resistencia física, memoria superior a la media, y otros rasgos "positivos" parecen tener cerebros más fuertemente conectados que las  personas con rasgos "negativos" tales como el comportamiento agresivo, o un historial de consumo de drogas de diversos tipos. Los resultados no indican si uno causa lo otro, pero sí muestran que los patrones de conectividad podrían ayudar algún día a predecir los rasgos u ofrecer amplios indicadores de los efectos de las drogas en el cerebro.

Todo está conectado

Jeff Lichtman es un profesor de la Universidad de Harvard. Es uno de los principales investigadores del mundo en neurobiología, que analiza el cerebro y el sistema nervioso de los animales y los seres humanos en términos de su anatomía y fisiología (es decir, sus células y tejidos, y la forma en que funcionan y se organizan). Dirige el Laboratorio Lichtman de la Universidad de Harvard. Su interés en el tema comenzó cuando estaba siguiendo un curso sobre histología - el estudio de los tejidos del cuerpo - en la escuela de medicina.

Durante la parte clínica del curso - la que se  adentra en la patología, o el estudio de los trastornos / enfermedades en los tejidos corporales - le llamó la atención que no hubiera señal física de lo que está mal en trastornos como el autismo, la esquizofrenia, el trastorno bipolar y otras enfermedades del sistema nervioso. "Este era muy diferente de todos los otros sistemas de órganos, donde si nos fijamos en el tejido hay algo para ver que es el equivalente físico o el correlato de la enfermedad," nos dice Lichtman. “Siempre hay una anomalía física como una inflamación o una decoloración. Pero no es así para la mayoría de las enfermedades y trastornos que afectan el cerebro”.

"Después de un tiempo me di cuenta de que la razón por la que no hay anomalías no es que realmente no las haya, sino que nadie había observado  el cerebro con el  nivel de resolución con el que tendría que mirar para ver estas anomalías" indicaba Lichtman.

El cerebro es mucho más complicado que cualquier otro órgano, por tanto, no es sólo una cuestión de acercar más la lente - a pesar de que también es necesario-. "Podemos tomar una sola sección a través de un trozo de cerebro y mostrar una sinapsis" explica Lichtman. "Pero el cerebro funciona en virtud de estas conexiones que permiten a una célula nerviosa hablar con muchas otras células nerviosas, algo así como una cuenta de Twitter, y cada célula nerviosa es también el destinatario de una red de información de miles de otras células nerviosas. "

Como estudiante graduado, Lichtman estudió el sistema nervioso periférico de los bebés humanos y otros mamíferos bebés. Observó la intensidad del recableado del sistema nervioso cuando los bebés se están desarrollando, y a continuación, desarrolló una técnica para mapearlo utilizando colores. Pero no hay suficientes colores para mostrar todos los cables en la corteza cerebral. Se necesitaba otro método.

Se utilizó aquí la técnica Brainbow de Lichtman para dar un 
código de color a cada uno de los cables en 
(a) oído de un ratón, (b) tracto axonal del tronco cerebral, y
 (c) giro dentado del hipocampo, como parte de un estudio de 2008.

El tamaño importa

Sólo se ha mapeado hasta el momento el  conectoma completo de un animal: el gusano redondo C. Elegans, que tiene tan sólo 302 neuronas y sirve como modelo para la investigación y el intercambio de datos. Pero los investigadores también están haciendo un esfuerzo considerable para el mapeo del  conectoma del ratón, ya que los ratones son de fácil acceso en el laboratorio y sirven como modelos animales para muchos tipos de estudios médicos.

A principios de este año, Lichtman y 20 de sus colegas, en un trabajo dirigido conjuntamente por la Universidad de Harvard y la de Boston, eligieron el conectoma del ratón para mostrar la última tecnología de obtención de  imágenes. En esencia, encontraron una manera de adaptar la microscopía electrónica, que baja a resoluciones nanométricas, para obtener imágenes del cerebro. Y pusieron a prueba la tecnología en una pequeña porción de la corteza cerebral de un ratón adulto, obteniendo nuevos conocimientos sobre la compleja relación entre los axones (fibras nerviosas) y las dendritas (ramas de las neuronas que actúan un poco como enchufes eléctricos).

Lichtman cree que esta tecnología puede ayudar con muchos estudios clínicos, tales como uno que su laboratorio está desarrollando en la que explora la diferencia en los cerebros de ratones sanos y aquellos que tienen un equivalente de un gen humano relacionado con  el trastorno del autismo que aparece en el  síndrome de Rett, un raro desorden en el  desarrollo neural.

Una parte clave de la ciencia se desarrolla no sólo con las hipótesis que se ponen a prueba, sino también con las preguntas que se suscitan. Y la proyección de imágenes del cerebro a nanoescala promete abrir un nuevo mundo de preguntas acerca de la función y la estructura del cerebro a nivel celular y subcelular.

El principio de la investigación para mapear el conectoma humano es la cuestión de cómo se almacenan los recuerdos. "Tenemos todas estas experiencias de nuestra vida que están básicamente allí para siempre", afirma Lichtman. "Nunca vamos a deshacernos de ellas. Es posible que tengamos problemas para recordar ciertas cosas, pero una vez que el recuerdo aparece, se instala en la conciencia, lo que significa que está almacenado en el cerebro de alguna forma. Es casi seguro que se almacena en una forma en la cual las células nerviosas particulares están conectadas entre sí en pequeñas redes. Pero nadie sabe cómo se codifica realmente esa información. "

El mapeo de los cables del cerebro quizá podría proporcionar la respuesta - la cual Lichtman espera  que sea algún tipo de algoritmo de aprendizaje que registre las  caras, formas, objetos, texturas, sonidos, nombres, o cualquier otra cosa y las convierta en señales eléctricas y cableado de soporte.

Lichtman también está interesado en ver si los diagramas de cableado pueden mostrar por qué y cómo se producen los cambios en el cerebro a medida que envejecemos. Se sospecha que los cerebros viejos pueden tener diagramas de cableado más sencillos que los de las personas  más jóvenes, y la cartografía del conectoma - en particular en las resoluciones más finas - podría tener la respuesta.

Una vista del súper primer plano reconstruido de las sinapsis
 en una de las dendritas, con las vesículas sinápticas
 (pequeños puntos blancos que almacenan neurotransmisores) 
también visibles

Datos Masivos (Big Data)

Como mínimo, este diagrama de cableado del cerebro proporcionará una gran cantidad de datos. Lo que podríamos llamar Datos Masivos o Big Data. Es necesario mirar en cada milímetro cúbico de cerebro para ver todas las sinapsis, lo que es necesario para mapear el conectoma del cerebro en su totalidad. "En un milímetro cúbico de cerebro hay unos dos terabytes de datos de imagen", afirma Lichtman. "Creo que los originales de Google Maps estaban en el rango de varios terabytes y cubrían todo el planeta." A partir de agosto del 2012, Google Maps requería alrededor de 20 petabytes, o 20.500 terabytes, e incluía las imágenes combinadas obtenidas por satélite, por vía aérea y las  imágenes de calle.

Un cerebro humano tiene mas o menos del orden de un millón de milímetros cúbicos, lo que significa que se necesitaría alrededor de dos millones de terabytes para almacenar un mapa de sus cables. Dos millones de terabytes son alrededor de dos mil petabytes, o dos exabytes. "Eso es un número muy grande", señala Lichtman. "Incluso hoy en día. Incluso para Google."

Es tan grande, incluso, que la mayoría de la gente no puede comprenderlo. Incluso ese conectoma de 302 neuronas del gusano  C. Elegans es demasiado para la mayoría de la gente, y es más del orden de 12 terabytes. "No se puede pedir un pequeño conjunto de datos [conectoma] menor que ese, y es increíblemente complicado", afirma Lichtman. No se puede simplemente mirar y decir, 'Oh, ahora entiendo como los gusanos nadan y por qué tienen un movimiento sinusoidal cuando se mueven en el suelo o por qué retroceden cuando algo nocivo golpea su nariz'. Está ahí, pero no se puede mirar y decir: “lo veo".

Si usted creció en un mundo en el que un megabyte es un gran conjunto de datos, es probable que no tenga ninguna esperanza de comprender la escala del conjunto de datos del conectoma humano. Si cumplió su mayoría de edad en este milenio, es probable que le sea algo más fácil, debido a que su cerebro podría estar conectado de manera diferente, pero Lichtman advierte de que podemos estar cruzando un umbral importante en el desarrollo humano, no sólo en la neurociencia o la ciencia de manera más amplia, sino en todo, desde la política a la economía y  a la religión.

"La mayor víctima de los grandes volúmenes de datos son las grandes ideas, en el sentido de que no hay grandes ideas que abarquen los datos", dice. "Los datos son más complicados que los pensamientos de la mayoría de la gente". Básicamente, hay demasiadas variables e interacciones complejas para que nosotros podamos tenerlo en nuestras cabezas.

Con la muerte de las grandes ideas podría venir un cambio fundamental en la experiencia humana, en la que no entendamos ni creamos lo suficiente  como para dirigir el análisis y el seguimiento de los datos. Lo que estamos observando al encontrarnos  con grandes volúmenes de datos es una división entre la comprensión y el análisis. Podemos simular, modelar y analizar con los ordenadores, pero ya no podemos estar seguros acerca de la comprensión de los resultados en su totalidad.

Las neuronas de ratón reconstruidas (las manchas grandes) 
con sus dendritas

¿El hombre o la máquina?

Ese no es el único cambio potencial que Lichtman ve en el horizonte. Como sugieren las relaciones con el comportamiento recién descubiertas, la cartografía del cerebro podría transformar radicalmente la forma en que atendemos a la gente. A medida que vayamos desmitificando el cerebro con estos diagramas de cableado, advierte, "prácticamente todo el comportamiento puede comenzar a ser juzgado basado en la máquina que está causando dicho comportamiento. La criminalidad se convertiría en sólo un comportamiento esperado dada la condición inicial de dicho cerebro en particular."

Las concepciones de la libre voluntad podrían evaporarse, y las creencias filosóficas y religiosas muy arraigadas podrían ser desafiadas desde su núcleo. Esta no es razón suficiente para abandonar la investigación, ya que la recompensa – conocer el funcionamiento secreto de nuestra mente – es enorme, pero es motivo de preocupación, y un posible desafío ya que, según Lichtman, es un campo de estudio muy caro y que avanza muy lentamente.

Lo que sabemos ahora sobre el cerebro es infinitesimalmente pequeño en relación con el cuadro completo. Lichtman dice que el estudio sobre el neocórtex cerebral del ratón para obtener imágenes a nanoescala abarca apenas la tres mil millonésima parte o incluso menos del volumen del cerebro estudiado.

Esa escala hace que sea un punto algo controvertido en la ciencia, ya que parece una hazaña imposible, el conseguir trazar todo un cerebro humano a nivel celular. Pero Lichtman dice que este tipo de trabajo en general es objeto de controversia por una razón más fundamental.

Buscando una descripción

La ciencia es tradicionalmente experimental, mientras que la cartografía del conectoma es descriptiva. Los experimentos prueban las ideas y manipulan las cosas.  Los proyectos descriptivos como éste o el telescopio espacial Hubble, o todo el campo de la arqueología, por el contrario, simplemente observan. Son únicamente herramientas de valoración: ¿Qué es lo que hay?

Para muchas personas esto suena perfectamente razonable, pero Lichtman dice: "Una gran cantidad de personas en las ciencias biomédicas pueden pensar que los humanos estamos de alguna manera allá de toda descripción." En su lugar, deberíamos estar manipulando cosas - la anulación de los genes, la adición de productos químicos, la activación de las células nerviosas. No preguntándonos qué desconocidos e  inauditos misterios permanecen en las profundidades del cerebro.

Ese cilindro en el centro de la imagen es el pequeño trozo,
del tamaño de milímetros cúbicos, del neocórtex de ratón,
estudiado como un caso experimental para la tecnología
 de imágenes cerebrales a nanoescala.

Lichtman compara la neurociencia en general con una escalera con un millón de peldaños. Para obtener un mapeo completo del cerebro humano hemos de llegar al final de la escalera. "Nosotros tal vez hemos subido un peldaño más", dice, "pero esa es la meta para convertir este campo en algo lo suficientemente productivo, que sea capaz de generar suficientes datos, como para poder empezar a acercarse a estos profundos misterios sobre el cerebro."

En verdad, probablemente sabemos más sobre el universo más allá de nuestra Tierra que sobre eso que se encuentra entre nuestros oídos. Y  precisamente por eso, Lichtman y sus colegas que trabajan en el mapeo del conectoma, perseveran. "Mientras que veamos cosas que nunca hemos visto antes, mientras que descubramos cosas que se vean diferentes de lo que esperábamos, debemos seguir haciéndolo", dice. "Obviamente, porque estamos desvelando una visión de cosas que eran un misterio."

"Una vez que entendamos algo tan bien que ya no haya nada nuevo que aprender y todo sea lo mismo, entonces sí, tal vez es hora de parar. Pero estamos lejos, muy lejos de ese punto."

Basado en: http://www.gizmag.com/connectome-wiring-diagram-human-brain/39659/

Los mejores alimentos para alejar la depresión

Los científicos han desarrollado una nueva tabla basada en evidencias científicas que detalla los alimentos de origen animal y vegetal  que mejoran los síntomas depresivos.

La reunión anual del 2016 de la  Asociación Psiquiátrica Americana (APA) fue el foro elegido para presentar esta tabla alimentaria, avalada por la investigación científica y todavía no publicada,  que ayudaría a mejorar la alimentación de nuestro cerebro.

Cada vez hay más pruebas sobre el papel crucial que la dieta desempeña en la salud del cerebro, particularmente en las áreas de la depresión y la demencia, según uno de los investigadores, el Dr. Ramsey,  Profesor de Psiquiatría de la Universidad de Columbia, Nueva York, que fue uno de los ponentes de la sesión. "Los datos señalan con gran claridad  que hay un resultado preventivo de gran alcance cuando ayudamos a nuestros pacientes a comer mejor", según informó el  Dr. Ramsey.

Los alimentos de origen vegetal puntúan alto en la escala de alimentos para el cerebro, según estas investigaciones. Para desarrollar este sistema de perfiles de nutrientes, él y sus colegas evaluaron las publicaciones científicas existentes y compilaron una lista de lo que ellos llaman Nutrientes Esenciales del Cerebro que afectan al tratamiento y también a la prevención de la depresión.

Los nutrientes clave incluyen ácidos grasos Omega 3 de cadena larga, magnesio, calcio, fibra y las vitaminas B1, B9, B12, D y E.

A continuación, reunieron los datos nutricionales de las mejores fuentes alimenticias de los Nutrientes Esenciales del Cerebro del Laboratorio de Datos de Nutrientes del Servicio de Investigación Agrícola y utilizaron  una fórmula para calcular la puntuación en la Tabla para la Alimentación del Cerebro.

Los nutrientes "críticos"

Además de las fuentes vegetales de estos nutrientes, quisieron incluir alimentos de origen animal, debido a que algunos nutrientes, como la vitamina B12, se encuentran predominantemente en la carne y otros productos animales y son "absolutamente críticos para la salud del cerebro," según el Dr. Ramsey.

Los posibles mecanismos por los que estos alimentos pueden estimular la función cerebral incluyen la estabilización de la membrana neuronal y sus efectos anti-inflamatorios.

Además de los vegetales de hojas verdes, los investigadores pusieron de relieve la importancia de las vísceras, las carnes de caza, los frutos secos (nueces y cacahuetes), los bivalvos (mejillones, almejas, ostras), los moluscos (pulpos, calamares, caracoles) y los pescados (el salmón y las sardinas). Aunque se recomienda que los pacientes coman alrededor de un cuarto de kilo  de pescado a la semana, es importante elegir los pescados que sean bajos en mercurio. Por lo tanto, deberíamos limitar el consumo de pescados de gran tamaño como el mero y el pez espada.

También se hizo hincapié en ayudar a tomar las mejores decisiones cuando se trata de carne. Se deben por tanto elegir animales alimentados con pasto o con hierba. Aunque la investigación se centra más en las áreas de la depresión y la demencia, los nuevos ensayos están también  estudiando las alteraciones mentales  que incluyen el déficit de atención, la hiperactividad, la ansiedad y las adicciones.

Aunque la mayor parte de los datos que se desprenden son de informes de casos y estudios epidemiológicos, el primer estudio aleatorizado y controlado, conocido como la prueba SMILES, está poniendo a prueba los efectos de una dieta rica en muchos de estos nutrientes en la depresión aguda.

El estudio incluyó a  176 pacientes con episodios depresivos agudos internados en dos centros en Victoria, Australia. Los participantes fueron asignados al azar a un grupo de intervención dietética, que se centra en la defensa de una dieta sana, o a un grupo de apoyo social.

Aunque los resultados de este ensayo probablemente no serán publicados hasta finales de este año, el grupo del Dr. Ramsey ha tenido la oportunidad de conocer resultados preliminares  de sus investigadores, y los resultados son "positivos" y "mejor de lo esperado".

Lo emocionante de esto es que ayuda a dar a la comunidad psiquiátrica y a la población en general  otro conjunto de herramientas en términos de tratamiento y prevención de las enfermedades mentales, según el Dr. Ramsey.

Veganos, las dietas vegetarianas

Uno de los riesgos, al menos con la dieta vegana, y en cierta medida la dieta vegetariana, es la falta de vitamina B12. Una deficiencia de esta vitamina puede conducir a la depresión, la anemia y, finalmente, a "un daño irreversible a las neuronas", dijo el Dr. Ramsey.

Un estudio reciente que examinó las poblaciones vegetarianas mostró que el 52% de los individuos estaban  "francamente deficientes" en vitamina B12 y que el 23% tenían niveles "insuficientes", dijo. En  un estudio en EEUU  de 30 madres vegetarianas estrictas se encontró que el 60% de su descendencia tenía retrasos en el desarrollo y que el 37% tenían atrofia cerebral, según informó la Dra. Dean, de la Universidad de Harvard, a los asistentes a la reunión. Aunque la muestra es poco significativa, parece haber una fuerte correlación entre el no consumo de carne y unas mayores tasas de depresión y ansiedad y una peor calidad de vida.

Aunque en algunos aspectos la dieta vegetariana "tiene sentido", ya que la dieta de los países desarrollados está muy cargada de productos de origen animal, eso no quiere decir que la solución sea no comer estos alimentos en absoluto.

Sin embargo, durante un período de preguntas después de la sesión, que duró más de una hora, un psiquiatra que ha sido vegetariano desde hace varios años se mostró en desacuerdo con algunas de las conclusiones del grupo. Observó que su propia salud se ha beneficiado de una dieta vegetariana, incluyendo la reducción de los niveles de colesterol.

Aunque la dieta es un asunto personal, y muchos pacientes siguen lo que creen que es una dieta sana, los hábitos alimenticios en general han cambiado a lo largo del siglo pasado, y, en general, no para mejor. Hemos pasado de una mayoría de alimentos crudos a alimentos procesados. Además, hay un mayor consumo de azúcar, de carbohidratos refinados, y más alimentos con colorantes, conservantes y grasas trans.

Alimentar el microbioma

El Dr. Ramsey era vegetariano desde hace más de una década, pero dijo que "no se sentía en buena forma." Comentó que su salud física y mental en general mejoró cuando empezó a comer pescado y carne procedente de pastoreo, así como más productos lácteos.

Él y los otros oradores discutieron la extensa literatura científica relacionada con los alimentos de origen vegetal y otros alimentos que estimulan la función cerebral. La evidencia creciente sugiere que los pacientes, en general,  deben elegir más alimentos de origen vegetal.

Una dieta basada en plantas "alimenta el microbioma," dijo el Dr. Ramsey, añadiendo que contribuye a cuidar a las bacterias en nuestro intestino que parecen "jugar un papel muy importante en nuestra salud en general."

Las plantas también son muy "ricas en nutrientes", por lo que tienen más nutrientes por caloría. Las hojas de lechuga, las espinacas, los pimientos, y otros alimentos vegetales contienen "fitonutrientes". La investigación muestra que estas "moléculas de señalización", que incluyen el licopeno y los carotenoides, ayudan a proteger el cerebro.

Buscando los engranajes de nuestro reloj interno

Por Carl Zimmer

Publicado en el New York Times el 28 de diciembre del 2015

Traducido por: Ana Toral

Imagen: Tim Robinson

A lo largo del día, un reloj hace tic tac dentro de nuestros cuerpos. Nos despierta por la mañana y nos hace dormir por la noche. Sube y baja la temperatura de nuestro cuerpo en el momento adecuado, y regula la producción de insulina y otras hormonas.

El reloj circadiano del cuerpo, incluso, influye en nuestros pensamientos y sentimientos. Los psicólogos han medido algunos de sus efectos sobre el cerebro humano realizando pruebas cognitivas en diferentes momentos del día. Y encontraron que, tarde por la mañana resultaba ser el mejor momento para intentar hacer tareas como el cálculo mental que requiere que mantengamos varias piezas de información en la mente al mismo tiempo. Por la tarde es el momento de intentar tareas más simples, como la búsqueda de una palabra en particular en una página de crucigramas.

Otra pista sobre el reloj que funciona en nuestro cerebro viene de  gente con enfermedades tales como la depresión y el trastorno bipolar. Las personas con estos trastornos a menudo tienen problemas para dormir por la noche, o se sienten mareadas durante el día. Algunas personas con demencia experimentan “malestar crepuscular” mostrándose confundidas o agresivas al final del día.

"Los ciclos de sueño y de actividad son una parte muy importante de las enfermedades psiquiátricas", según Huda Akil, una neurocientífica de la Universidad de Michigan.

Sin embargo, los neurocientíficos han tenido dificultades para entender exactamente cómo el reloj circadiano afecta a nuestra mente. Después de todo, los investigadores no pueden simplemente abrir el cráneo de un sujeto y comprobar como las células de su cerebro se van modificando a lo largo de cada día.

Hace algunos años, a la Dra. Akil y sus colegas se les ocurrió una idea que sí que era factible.

La Universidad de California, Irvine, almacena los cerebros donados a la ciencia. Algunos de sus antiguos propietarios murieron en la mañana, algunos en la tarde y otros por la noche. La Dra.  Akil y sus colegas se preguntaron si habría diferencias en los cerebros dependiendo de la hora del día en que los donantes habían muerto.

"Tal vez sea una ingenuidad, pero nadie había pensado en ello," dijo la Dra. Akil.

Ella y sus colegas seleccionaron cerebros de 55 personas sanas que murieron de forma  repentina, por ejemplo en accidentes automovilísticos. De cada cerebro, los investigadores seleccionaron los tejidos de las regiones importantes para el aprendizaje, la memoria y las emociones.

Las células cerebrales de cada persona en el momento de su muerte estaban en medio de la producción de proteínas a partir de ciertos genes. Debido a que los cerebros se habían conservado bien, los científicos todavía podían medir la actividad de los genes en el momento de la muerte.

La mayoría de los genes que examinaron no mostraron ningún patrón regular de la actividad en el transcurso del día. Pero encontraron que más de 1.000 genes sí que seguían un ciclo diario. Las personas que murieron en el mismo momento del día mostraban esos mismos genes en los mismos niveles de actividad.

Los patrones eran tan consistentes que los genes podrían actuar como una marca de tiempo. "Podríamos preguntar:" ¿A qué hora murió esta persona? "; "Y podríamos conocer el momento exacto de la muerte con una variación de menos de una hora a partir de este patrón”.  

Ella y sus colegas realizaron luego el mismo análisis en los cerebros de 34 personas que habían tenido depresión aguda antes de morir. Pero se encontraron con que la marca de tiempo estaba muy alejada de la esperada. "Parecía como si estuvieran en otro horario, tal vez en el de Japón o en el de Alemania", dijo la Dra. Akil.

La Dra. Akil y sus colegas publicaron sus resultados en 2013, inspirando a los investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Pittsburgh para tratar de replicarlos.

"Era algo que no pensábamos que pudiéramos hacer antes", dijo la  neurocientífica Colleen R. McClung. La Dra. McClung y sus colegas realizaron una versión más grande del estudio, examinado 146 cerebros recogidos por el programa de donantes de la universidad. Los investigadores publicaron sus resultados esta semana en The Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Y he aquí, que obtuvimos muy buenos ritmos," dijo la Dra. McClung. "Realmente parece una instantánea de dónde se encontraba el cerebro en ese momento de la muerte."

La Dra. Akil está agradecida  de que otro equipo de investigadores hiciera el esfuerzo para respaldar sus conclusiones. "Hay una gran cantidad de solapamiento, lo que te hace creer que algo está pasando de verdad aquí", dijo.

Pero la Dra. McClung y sus colegas también hicieron algo que nadie había hecho. Los investigadores compararon los patrones de expresión génica en los cerebros de personas jóvenes y viejas, y encontraron diferencias intrigantes.

Los científicos esperaban encontrar pistas sobre por qué los ciclos circadianos de las personas cambian a medida que envejecen. "A medida que las personas envejecen, sus ritmos tienden a deteriorarse y desplazarse hacia adelante" según comentó la Dra. McClung.

Se encontró que algunos de los genes que eran muy activos en los ciclos diarios de las personas jóvenes se silenciaban en personas mayores de 60. Es posible que algunos adultos mayores dejen de producir proteínas en sus cerebros que son necesarias para mantener los ritmos circadianos.

Para su sorpresa, sin embargo, los investigadores también descubrieron algunos genes que se activaban  en ciclos diarios sólo en la vejez. "Parece que el cerebro podría estar tratando de compensar mediante la activación de un reloj adicional," dijo la Dra. McClung.

La Dra. Akil especuló que la capacidad del cerebro para improvisar un reloj alternativo en personas mayores,  podría  protegerlas de enfermedades neurodegenerativas. "Puede significar la diferencia entre el deterioro o no", dijo.

Podría ser posible, quizá más adelante,  activar  nuestros segundos relojes como una manera de tratar una variedad de trastornos relacionados con el ritmo circadiano. La Dra. Akil dijo que si encontráramos los genes correlacionados con el ritmo circadiano en humanos, ello permitiría a los científicos que experimentan con animales el averiguar cual es su función.

En lugar de estar sentada en el laboratorio imaginando que genes podrían ser importantes, estamos inspirándonos en el cerebro humano y preguntándonos “Que es lo que estas tratando de decirnos?”.

Texto original: http://www.nytimes.com/2015/12/29/science/seeking-the-gears-of-our-inner-clock.html?_r=1

¿Qué le hace el alcohol a nuestro cerebro?

¿Por qué el alcohol nos hace sentir primero tan bien y luego tan mal?

 Tras una fiesta con abundante alcohol, nuestra cabeza amanece turbia. ¿Por qué esta sensación?. ¿Qué le hace el alcohol a nuestro cerebro?

Los científicos están empezando ahora a desentrañar exactamente por qué el alcohol puede ser tan tóxico para nuestras células cerebrales. Siempre hemos supuesto que el alcohol se descompone en nuestro  cerebro, pero necesitamos saber exactamente cómo lo hace.

Cada vez nos damos más cuenta de que el alcohol daña el cerebro de una forma muy efectiva - e incluso puede desencadenar un proceso de  inflamación dentro del cerebro – y no solo eso, sino que también estamos viendo cuánto tiempo duran estos efectos. Este conocimiento es crucial para entender la dependencia del alcohol, y obtener tratamientos eficaces.

¿Qué ocurre en nuestro cerebro cuando tomamos una bebida?. ¿Por qué sabe tan bien ese primer sorbo?

Ese primer trago de vino o cerveza hace que rápidamente se den cambios en dos tipos de transmisores químicos del cerebro. Estos cambios orquestan la mayor parte de los efectos del alcohol en nuestros pensamientos, sentimientos y movimientos.

Uno de estos transmisores químicos, llamado GABA, actúa como un sedante para calmar el cerebro, mientras que el otro neurotransmisor, llamado glutamato, excita el cerebro y hace que sea más activo. El alcohol aumenta rápidamente la función del transmisor inhibidor GABA, por lo que una primera bebida inmediatamente nos relaja.

Una de las primeras áreas del cerebro afectadas por este desequilibrio entre el GABA y el glutamato es el lóbulo frontal, que se encuentra justo detrás de la frente, y abarca rasgos como la atención, la planificación y la impulsividad. El lóbulo frontal es exquisitamente sensible al alcohol, y por esto es por lo que las personas se desinhiben rápidamente. Pero  si seguimos bebiendo más, acabamos perdiendo nuestra  capacidad de pensar con claridad e integrar todos nuestros pensamientos.

Una de las siguientes áreas del cerebro que resulta afectada es el cerebelo, que se encuentra en la base de nuestro cerebro, en la parte posterior de la cabeza, y es crucial para el control fino del movimiento. Si el alcohol consigue paralizar nuestro cerebelo, nuestros movimientos se hacen sin coordinación, y nuestra lengua se traba. Nuestra habla se vuelve confusa. Los músculos a través de todo nuestro cuerpo se ven afectados, incluso en nuestros ojos. Es por esto que la visión se vuelve borrosa, ya que  aunque los ojos todavía vean bien en términos de visión, los músculos del ojo ya no están funcionando correctamente y por ello los ojos no acaban de estar mirando en la misma dirección.

Al día siguiente, nuestra memoria es difusa y con grandes lagunas. Esos recuerdos difusos de la noche anterior se deben a un desequilibrio en el hipocampo, que es vital para la memoria. Esta área del cerebro es sensible a los cambios en el glutamato, y cuando los niveles de este neurotransmisor empiezan a estar fuera de control, el hipocampo sigue esforzándose por registrar los recuerdos, pero no siempre lo consigue.

Y cuando dejamos de beber, nuestro cerebro tiene dificultad para volver a reajustarse a la situación.

Una vez que el alcohol está fuera de la corriente sanguínea, la cantidad del neurotransmisor inhibidor GABA cae, pero la cantidad del neurotransmisor glutamato - que excita el cerebro -  es todavía  muy alta. Esto puede conducir a la sensación de ansiedad, a que tengamos  temblores y a que nuestro  sueño esté alterado. Si hemos estado bebiendo con mucha intensidad, este cambio repentino puede incluso conducir a un síndrome de abstinencia tras tres o cuatro días de sobriedad, llegándose en casos extremos a experimentar un delirium tremens.

Otro neurotransmisor que también resulta alterado es la dopamina,  lo que puede conducir a un bajo estado de ánimo cuando su acción se debilita por debajo de los niveles habituales.

La imagen muestra un escaneo del cerebro de una persona con dependencia del alcohol.

 (En azul) las áreas con menos materia gris. (Imagen cortesía del Imperial College of London).

Un nivel elevado de glutamato es una mala noticia para nuestras células cerebrales. Este neurotransmisor en altas dosis puede resultar tóxico, ya que parece destruir todas las delicadas conexiones entre las células del cerebro, tal como se podaría un arbusto hasta que el muñón quedara al descubierto.

Por tanto, tras una fiesta con abundante bebida, vamos a tener algunos días duros hasta que nuestro sistema se reajuste y los neurotransmisores en nuestro cerebro recuperen sus niveles normales. Y sin duda, llevará más tiempo cuanto mas viejos seamos, ya que el cerebro tarda más en recuperarse.

Es por tanto una buena idea, no ya prescindir del alcohol, pero si ingerirlo en cantidades razonables, por el bien de las neuronas de nuestro cerebro y por nuestro futuro bienestar.

Ketamina: La lucha contra la depresión

 Los  metabolitos de la ketamina pueden ofrecer beneficios sin los riesgos asociados

Los antidepresivos que se utilizan en la actualidad, los inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS),  tienen el potencial de proporcionar un alivio muy necesario para las personas que luchan contra la depresión severa, pero a menudo tardan semanas en hacer efecto, si es que lo consiguen. Es por eso que ha entusiasmado la noticia  de que el fármaco anestésico ketamina, cuando se inyecta por vía intravenosa en dosis muy bajas, puede aliviar la depresión y los pensamientos suicidas asociados a ella, en cuestión de horas.

Aún así, hay resistencia a  considerar la ketamina para el tratamiento generalizado de la depresión, ya que, incluso a dosis bajas, puede producir efectos secundarios muy angustiantes, como la disociación, esto es  una sensación de desconexión con  los propios pensamientos, los sentimientos, y con  el sentido de la propia identidad. Ahora, los nuevos hallazgos sugieren que puede haber una manera de aprovechar los beneficios de la ketamina para el tratamiento eficaz de la depresión, sin los efectos secundarios asociados.

En un estudio realizado con ratones publicado en la revista Nature, un equipo de investigación financiado por el NIH encontró que los efectos antidepresivos de la ketamina no son producidos por la droga en sí, sino por uno de sus metabolitos, una sustancia formada cuando el cuerpo degrada este compuesto.  Y lo que es más, el trabajo demuestra que este metabolito beneficioso no causa los dañinos efectos de disociación asociados con la ketamina. Si bien se necesitan más investigación y posteriores ensayos clínicos, los hallazgos son un paso prometedor hacia el desarrollo de una nueva generación de fármacos antidepresivos de acción rápida.

La ketamina pertenece a una clase de fármacos que bloquean los receptores neuroquímicos que se encuentran en las células nerviosas llamadas receptores de NMDA, o NMDAR. Estos receptores responden al mensajero químico conocido como glutamato, lo que ayuda a formar y mantener las conexiones neuronales y a desempeñar un papel en la memoria. No estaba claro, sin embargo, que esta acción de la ketamina pudiera explicar sus efectos sobre la depresión, ya que los ensayos clínicos de otros fármacos que se asocian a los receptores  NMDAR no mostraron los mismos efectos antidepresivos.

Esta incógnita es la que llevó a  Carlos Zarate del Instituto Nacional de Salud Mental de los Institutos Nacionales de la Salud de Estados Unidos (NIH) a contactar con  Todd Gould de la Escuela de Medicina de la Universidad de Maryland en Baltimore, que es un experto en la realización de estudios sobre los efectos neuroconductuales de las drogas en los ratones, y a analizar conjuntamente cómo la ketamina puede funcionar  como un antidepresivo. Sabían que la ketamina se presenta en dos formas estructurales que son imágenes especulares entre sí. También sabían que una de esas formas bloquea al receptor  NMDAR de forma mucho más eficaz, lo que sugiere que debería tener acciones antidepresivas más fuertes. Pero de hecho, los investigadores descubrieron lo contrario en el estudio que realizaron con ratones. Mientras que ambas formas estructurales  tienen acciones antidepresivas, la forma de la ketamina, que es más débil como bloqueante del receptor NMDAR, en realidad es más eficaz en la reducción de los síntomas similares a la depresión.

El equipo consiguió otro indicio de que algo inesperado podría estar pasando cuando Gould y Zárate, en colaboración con sus colegas en el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento de los Institutos Nacionales de Salud( NIH), descubrió que un metabolito de la ketamina conocido como hidroxinorketamina (HNK) es farmacológicamente activo y alcanza niveles que son tres veces mayores en los ratones hembras que en los ratones machos. Debido a que se conocía que los ratones hembras respondían con mayor eficacia a los efectos antidepresivos de la ketamina que los machos, el descubrimiento sugiere que las diferencias en la actividad de la hidroxinorketamina podrían proporcionar una explicación.

(2R,6R)-HNK

Con la ayuda de los químicos del  Centro Nacional del NIH para el avance de Ciencias de Transferencia, fueron capaces de desarrollar una forma de ketamina que no se metaboliza fácilmente. Con ella, el equipo llegó a demostrar que los efectos antidepresivos de la droga de hecho requieren su degradación a hidroxinorketamina (HNK) . Los investigadores también encontraron que los ratones tratados con una dosis única de HNK mostraron mejoras en sus síntomas que duraban días.

Y abundando en las buenas noticias, la hidroxinorketamina  parece actuar sin los efectos secundarios de la ketamina. Después de recibir hidroxinorketamina, los ratones no mostraron cambios en su actividad, coordinación, o  percepción sensorial física, tal como normalmente se ve después de una dosis de ketamina. La hidroxinorketamina  también  parece no tener el mismo potencial de adicción. Cuando se les daba la opción, los ratones elegían autoadministrarse ketamina, y no hidroxinorketamina.

Según explica Gould, ahora que se conoce que  las acciones antidepresivas en ratones se deben al metabolito, no a la propia ketamina, los próximos pasos son confirmar que esta sustancia trabaja de forma similar en humanos, y determinar si va a suponer una mejora terapéutica para el paciente.

La nueva evidencia confirma que la hidroxinorketamina  no bloquea los receptores NMDA, como hace la ketamina. Está por descubrir cómo funciona por tanto el mecanismo de acción de este metabolito de la ketamina, aunque la evidencia revela un papel importante para los receptores  AMPA, otro tipo de receptor de glutamato en el cerebro.

Los investigadores del Instituto Nacional de la Salud tienen ahora un plan en marcha para avanzar hacia las pruebas en humanos. En primer lugar, se deben realizar las pruebas de toxicología; si se obtienen buenos resultados, los investigadores esperan poder proceder a los ensayos clínicos para probar la seguridad y eficacia de la hidroxinorketamina en las personas con depresión.

El estudio debería ser una noticia alentadora para el amplio porcentaje de la población mundial que sufre de un trastorno depresivo grave en algún momento en su vida. Es también un recordatorio de la importancia de unir  investigadores con experiencia diversa, trabajando juntos en todas las disciplinas, para lograr nuevos tratamientos prometedores.

Basado en: Zanos P, Moaddel R, Morris PJ, Georgiou P, Fischell J, Elmer GI, Manickavasagom A, Yuan P, Pribut HJ, Singh NS, Dossou KSS, Fang Y, Huang X-P, Mayo CL, Wainer IW, Albuquerque EX, Thompson SM, Thomas CJ, Zarate CA, Gould TD. NMDA receptor inhibition-independent antidepressant actions of a ketamine metabolite. Nature, May 4, 2016, doi: 10:1038/nature17998.

El “atlas” de las palabras se extiende por toda la corteza cerebral humana

Por  Ana Toral (*)

8 mayo 2016

El estudio publicado este mes de mayo en la revista Nature, por los neurocientíficos de  la Berkeley, Alexander G. Huth y sus colaboradores,  presenta un “atlas semántico" del cerebro humano. Este estudio  ha resultado ser clave para aclarar uno de los arcanos en neurociencia. ¿Donde se encuentran las palabras?. Hasta ahora, en base a los estudios anatómicos cerebrales realizados básicamente en pacientes con déficit, únicamente las áreas de Broca y de Wernicke situadas en el hemisferio cerebral izquierdo se habían asociado al habla.

En este nuevo artículo de Nature, Huth y sus colaboradores han mapeado qué áreas del cerebro responden a las palabras, de acuerdo con su semántica (significados de cada palabra). Resulta que estos mapas, además,  son muy similares en todos los individuos – lo que podría tener implicaciones para la tecnología 'lectura de la mente'.

Estudios previos con imágenes neurales habían identificado grupos de regiones que parecían representar información acerca del significado del lenguaje. Esas regiones, conocidas colectivamente como sistemas semánticos, respondían más a palabras que a no-palabras, más a tareas semánticas que a tareas fonológicas y más al habla natural que al habla temporalmente perturbada.

Algunos estudios que han investigado tipos de representación específicos en el sistema semántico han encontrado áreas selectivas para palabras abstractas o concretas, verbos de acción, narrativas sociales u otras características semánticas.

Otros han encontrado áreas selectivas para dominios semánticos específicos, grupos de conceptos relacionados tales como seres vivos, herramientas, comida o refugio. No obstante, ningún estudio hasta ahora había producido un mapa comprensivo de cómo se representaba la información semántica en un sistema semántico completo.

Este es un estudio muy elegante. Los resultados no son especialmente sorprendentes - un montón de estudios previos han demostrado que las categorías semánticas están asociadas con la actividad en áreas concretas del cerebro. Pero Huth y colaboradores  utilizaron estímulos del mundo real para proporcionar un enfoque inusualmente integral al tema.

El análisis de los cerebros escaneados de los siete sujetos sometidos al estudio, cuando escuchaban historias emitidas por un programa de radio, determinaron la existencia de cuatro dimensiones semánticas estadísticamente significativas que se compartían por todos los sujetos analizados.

Estas dimensiones son dominios semánticos de alto nivel. Por ejemplo, la dimensión (PC1) indexa  la "humanidad" de las palabras, con altas puntuaciones en la PC1 para palabras del ámbito de las categorías relacionadas con los seres humanos y la sociedad humana y las emociones. La dimensión PC2 parecía captar la "sensorialidad" de las palabras, esto es, los términos sensoriales y concretos puntuaban alto en la dimensión PC2 mientras las  palabras intangibles o abstractas  puntuaban bajas.

Las cuatro dimensiones semánticas compartidas proporcionaron una forma de resumir sucintamente la selectividad semántica de cada voxel, o pequeña unidad neuronal en las que este estudio había dividido la corteza cerebral. No obstante, para interpretar las proyecciones de los modelos en esas dimensiones, se necesitaba entender cómo se codifica la información semántica en este espacio de cuatro dimensiones. Para visualizar el espacio semántico, se proyectaron  las 10.470 palabras de las historias desde el espacio ocupado por la palabra en cada dimensión. Con ello, se identificaron 12 categorías distintas que se marcaron de forma manual.

Las marcas que se asignaron a cada una de esas doce categorías fueron “táctil”(un cluster que contenía palabras tales como “dedos”), “visual”( palabras tales como “amarillo”), “numérico” (cuatro),” localización” (estadio), “abstracto” (natural), “temporal “(minuto), “profesional” (reunión), “violento”(letal),  “comunal”(escuela), “mental” (dormido), “emocional” (despreciado)  y “social” (niño).

Tras visualizar donde aparecía cada una de las doce categorías en el espacio semántico compartido, se les adjudico un color RGB, donde el canal rojo determinaba la primera dimensión, el verde la segunda y el azul la tercera. La primera dimensión es la que capturaba una mayor varianza en los sujetos estudiados. Un extremo de esta dimensión favorecía las categorías relacionadas con las interacciones humanas y sociales, incluyendo “social”, “emocional”, “violento” y “comunal”.  El otro extremo favorecía categorías relacionadas con descripciones perceptivas, descripciones cuantitativas y medidas, incluyendo “táctil”, “localización”, “numérico” y “visual”.

Las dimensiones subsecuentes de los espacios semánticos capturaron menos varianza que la primera y fueron, por tanto, más difíciles de interpretar. La segunda dimensión parecía distinguir entre categorías perceptivas, incluyendo “visual” y “táctil” y categorías no-perceptivas, incluyendo “mental”, “profesional” y “temporal”. Las terceras y cuartas dimensiones son todavía menos claras.

¿Dónde en el cerebro se codifican estas categorías semánticas? La imagen siguiente muestra los datos de uno de los participantes, S2. La actividad neuronal en respuesta a la PC1 o primera dimensión  se muestra en rojo, la  PC2  o segunda dimensión en verde  y la  PC3 en  color azul.

Componentes principales de los modelos semánticos basados en voxels

Las manchas en el centro de la imagen muestran la corteza cerebral “desplegada” en una lámina plana. Esta contiene la misma información que las imágenes del cerebro en 3D más familiares, vistos en la parte inferior de la imagen. La lámina desplegada es una imagen  menos intuitiva, pero tiene la ventaja de mostrar toda la corteza cerebral a la vez.

En la página http://gallantlab.org/huth2016/ se puede visualizar el patrón de la selectividad del dominio semántico a través de toda la corteza cerebral, mediante la proyección de los modelos de voxel en las dimensiones semánticas compartidas.

Por ejemplo, los voxels en verde producen respuestas fuertes a categorías que están coloreadas en verde en el espacio semántico, tales como “visual” y “numérico”. Esta visualización sugiere que la información semántica está representada en patrones intricados que cubren el sistema semántico, incluyendo amplias regiones de la corteza prefrontal, la corteza temporal media, la corteza temporal lateral, la corteza parietal lateral y la corteza parietal media.

¿Y  estos mapas semánticos son únicos para cada individuo? No, ya que parecen estar compartidos ampliamente entre los individuos. Aquí están los mapas de tres de los otros participantes (S1, S3 y S4). Está claro simplemente echando un vistazo a partir de esto que, en términos generales, estos mapas son muy similares, lo que sugiere que todos podríamos tener más o menos los mismos atlas semánticos.

Dicho esto, es importante recordar que Huth y colaboradores  no mapearon las respuestas del cerebro a las palabras individuales. El atlas semántico se ocupa de categorías de palabras genéricas. Esto es relevante para la cuestión de si los hallazgos  podrían ser utilizados para ayudar a "leer la mente". Por lo que podemos intuir, si bien podría ser posible utilizar el método de Huth y sus colaboradores  para determinar si alguien está pensando en (por ejemplo) "niño" o en  "amarillo", ya que estas palabras / conceptos se dividen en categorías muy diferentes,  sería mucho más difícil distinguir entre  “verde”  y “amarillo” o entre “madre” e “hijo”.

Con este nuevo estudio, se ha confirmado que el mapa semántico de las palabras y su significado se extiende por toda la corteza cerebral y por ambos hemisferios. Y no únicamente se ha definido esto, sino también la existencia de múltiples “locus” para cada concepto semántico, y una intricada red de asociaciones entre estos locus, algo esperable dado la multitud de significados asociados a muchas de las palabras que utilizamos en nuestra expresión diaria.

Otro aspecto sorprendente de las conclusiones del estudio es que  la organización de las áreas cerebrales selectivas semánticas parece ser consistentes en todos los individuos. Este aspecto, que tendrá que ser verificado en posteriores estudios, dado el pequeño número y la homogeneidad de los sujetos estudiados, puede implicar un alto grado de determinación genética en la forma en la que se almacenan las palabras y su significado, en el cerebro humano.

Queda también por determinar la localización de las palabras con un mismo significado en distintos idiomas. ¿Se situarán también en las mismas áreas de significado equivalente o la localización cambiará significativamente?. Un amplio campo de investigación se abre tras la publicación de este estudio.

(*) Bioquímica. Universidad de Valencia

Atlas semantico: Los neurocientíficos crean un “atlas” que muestra cómo las palabras se organizan en el cerebro

Utilizando  imágenes cerebrales, los científicos han construido un mapa que muestra cómo se representan las palabras y sus significados, en las distintas regiones del cerebro.

El  hemisferio cerebral derecho de una persona. Se prevé que las palabras superpuestas, cuando se oyen en su contexto, evoquen respuestas potentes cerca de la ubicación correspondiente. Las palabras en verde son en su mayoría visuales y táctiles, las palabras  en rojo son en su mayoría sociales.

 Ilustración: Copyright Alexander Huth / The Regents de la Universidad de California

Los científicos han creado un "atlas del cerebro" que revela cómo los significados de las palabras se organizan en diferentes regiones del órgano.

Como una colcha de patchwork que cubriera la corteza cerebral, el atlas muestra, en las tonalidades del arco iris, cómo las palabras individuales y los conceptos que transmiten se pueden agrupar en grumos de materia blanca.

"Nuestro objetivo era construir un atlas gigante que mostrara cómo está representado en el cerebro un aspecto específico del lenguaje, en este caso, la semántica o el significado de las palabras", dijo Jack Gallant, neurocientífico de la Universidad de California, Berkeley.

Ninguna región cerebral única sostiene una única palabra o concepto. Un punto cerebral único se asocia con una serie de palabras relacionadas. Y cada una de las palabras ilumina muchos lugares diferentes del cerebro. Juntos forman redes que representan los significados de cada palabra que usamos: la vida y el amor; la muerte y los impuestos; las nubes, Florida y un sujetador. Cada palabra comporta su propia red.

Los científicos han creado un mapa interactivo

 que muestra qué áreas del cerebro responden

 a  la escucha de palabras diferentes.

Descrito como un "tour de force" por un investigador que no participó en el estudio, el atlas muestra cómo la moderna obtención de imágenes cerebrales puede transformar nuestro conocimiento de cómo el cerebro realiza algunas de sus tareas más importantes. Con futuros avances, la tecnología podría tener un profundo impacto en la medicina y en otros campos.

"Es posible que este enfoque pudiera ser utilizado para decodificar la información acerca de las palabras que una persona está escuchando, leyendo, o posiblemente incluso pensando," dijo Alexander Huth, el primer autor del estudio. Un uso potencial sería un decodificador de lenguaje que podría permitir hablar a través de un ordenador a las personas silenciadas por una parálisis neuronal motora o con síndrome de enclaustramiento.

Para crear el Atlas, los científicos registraron la actividad cerebral de las personas mientras escuchaban los cuentos leídos en The Moth Radio Hour, un programa de radio de Estados Unidos. A continuación, solaparon las transcripciones de las historias con los datos de la actividad cerebral para mostrar cómo los grupos de palabras relacionadas desencadenaban respuestas neuronales en 50.000 a 80.000 puntos del tamaño de un guisante en toda la corteza cerebral.

Huth utilizó historias de The Moth Radio Hour, ya que son cortas y convincentes. Cuanto más apasionantes eran las historias, más seguros estaban los científicos de que las personas que estaban siendo escaneadas se centraban en las palabras y no se ponían a divagar. Cada una de las siete personas escucharon dos horas de historias. Esto supone que cada persona escuchó más o menos 25.000 palabras- y más de 3.000 palabras diferentes - mientras yacía en el escáner.

El atlas muestra cómo las palabras y los términos relacionados excitaban  las mismas regiones del cerebro. Por ejemplo, en el lado izquierdo del cerebro, por encima de la oreja, está una de las pequeñas regiones que representa la palabra "víctima". La misma región responde a "muerto", "condenado", "asesinado" y "confeso". En el lado derecho del cerebro, cerca de la parte superior de la cabeza, está uno de los lugares del cerebro activado por los términos de la familia: "esposa", "marido", "niños", "padres".

Cada palabra está representada por más de un punto, porque las palabras tienden a tener varios significados. Una parte del cerebro, por ejemplo, responde de forma fiable a la palabra "top", junto con otras palabras que describen ropa. Pero la palabra "top" activa muchas otras regiones. Una de ellas responde a números y medidas, otra a edificios y lugares. (Top se puede traducir por camiseta corta, superior, cima, tapa, tope, etc).

Los científicos han creado una página web interactiva donde el público puede explorar el atlas del cerebro.

Sorprendentemente, los atlas cerebrales fueron similares para todos los participantes, lo que sugiere que sus cerebros organizan los significados de las palabras de la misma manera. Sin embargo,  los científicos sólo escanearon cinco hombres y dos mujeres. Todos son nativos de lengua inglesa, y dos son autores del estudio publicado en la revista Nature. Es muy posible que personas de diferentes orígenes y culturas tengan diferentes atlas cerebrales semánticos.

Armados con el atlas, los investigadores ahora pueden reconstruir las redes neuronales que representan conceptos muy diferentes, desde los números al  asesinato y a la religión. "La idea de “asesinato” está muy representado en el cerebro", dijo Gallant.

Utilizando la misma fuente de datos, el grupo ha comenzado a trabajar en nuevos atlas que muestran cómo el cerebro contiene información sobre otros aspectos del lenguaje, desde los fonemas a la sintaxis. Sin embargo no se ha podido conseguir hasta ahora un atlas cerebral  de la estructura narrativa. "Cada vez que diseñamos un conjunto de características narrativas, se nos dice  que no son el conjunto adecuado de características narrativas”, dijo Gallant.

Uri Hasson, un neurocientífico de la Universidad de Princeton, ponderó la investigación. A diferencia de muchos estudios que examinaron la actividad cerebral en la que se mostraba una palabra aislada o una frase, el equipo de Gallant ha arrojado luz sobre cómo el cerebro trabaja en un entorno del mundo real. El siguiente paso, dijo, era crear un atlas semántico cerebral más completo y preciso. En última instancia, Hasson cree que será posible reconstruir las palabras que una persona está pensando a través de su actividad cerebral. Las implicaciones éticas son enormes. Uno de los usos más benignos podría ser la utilización de la actividad cerebral para evaluar si los mensajes políticos se han comunicado con eficacia al público. "¡Hay tantas implicaciones, y estamos apenas tocando la superficie!", comentó.

Lorraine Tyler, una neurocientífica cognitiva y director del Centro para el Habla, el Lenguaje y el Cerebro en la Universidad de Cambridge dijo que la investigación era un "tour de force en su ámbito de aplicación y en sus  métodos". Pero el atlas cerebral en su forma actual no refleja diferencias sutiles en los significados de palabras. Tomemos la palabra "mesa". Puede ser un miembro de muchos grupos diferentes, dice Tyler. "Puede ser algo donde comer, cosas hechas de madera, cosas que son pesadas, cosas que tiene cuatro patas, objetos no animados, y así sucesivamente. Este tipo de información semántica detallada que nos permite utilizar las palabras de manera flexible se pierde en el análisis ", dijo. "Aunque esta investigación es pionera en su ámbito de aplicación, todavía hay mucho que aprender acerca de cómo la semántica está representada en el cerebro."

Basado en: https://www.theguardian.com/science/2016/apr/27/brain-atlas-showing-how-words-are-organised-neuroscience?CMP=twt_a-science_b-gdnscience