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¿Recordar recuerdos por impulsos eléctricos?

¿Recordar recuerdos por impulsos eléctricos?


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He leído que en un experimento, se insertaron un par de electrodos estimulantes en la corteza visual de un ciego y, al pasar electricidad, se produjo el fenómeno del fosfeno. ¿Ocurre lo mismo con la memoria? ¿Pueden todos y cada uno de los recuerdos de un individuo ser recordados por un método similar? Y si es así, ¿en qué región del cerebro se insertarán los electrodos estimulantes?


Se han realizado bastantes estudios sobre la estimulación del cerebro con pulsos eléctricos y también se ha demostrado que tiene éxito. Tres artículos de particular interés que encontré fueron:

1) En un estudio titulado "Explicando cómo la estimulación cerebral puede evocar recuerdos", se encontró que la estimulación eléctrica en el neocórtex temporal puede hacer que los pacientes neuroquirúrgicos experimenten espontáneamente la recuperación de la memoria. Cuando se estimuló, el cerebro del sujeto en el estudio le permitió recordar recuerdos de la época en que estaba en la escuela secundaria. Llegaron a la conclusión de que hay parches de neuronas que codifican recuerdos para diferentes períodos (en este caso, la escuela secundaria). (referencia)

2) En el segundo estudio titulado "Mejora de la memoria y estimulación cerebral profunda del área entorrinal", se observó que

estimulación entorrinal aplicado mientras los sujetos aprendían la ubicación de los puntos de referencia mejoró su memoria posterior de estos lugares: y los sujetos llegaron a estos puntos de referencia más rápidamente y por rutas más cortas, en comparación con las ubicaciones aprendidas sin estimulación. (referencia)

3) En un tercer estudio titulado "La estimulación de la corteza entorrinal promueve la neurogénesis adulta y facilita la memoria espacial", se encontró que la estimulación de una región específica del cerebro conduce a la producción de nuevas células cerebrales que mejoran la memoria. (referencia)

En dos de estos estudios, la memoria se mejora mediante la estimulación de la corteza entorrinal y en el primer estudio se estimuló la neocorteza. Entonces, en un sentido amplio, la corteza cerebral generalmente se usa para estos estudios.

Este es un campo de investigación continuo como tratamiento para enfermedades como el Alzheimer (referencia).

Corteza entorrinal de Gray-Brodman (Wikipedia)

Ubicación del neocórtex (referencia)


Cómo afecta el cerebro olfativo a la memoria

La forma en que la percepción sensorial en el cerebro afecta los procesos de aprendizaje y memoria está lejos de entenderse completamente. Dos neurocientíficos de Ruhr-Universit & aumlt Bochum (RUB) han descubierto un nuevo aspecto de cómo el procesamiento de olores impacta en los centros de memoria. Demostraron que la corteza piriforme, una parte del cerebro olfativo, tiene una influencia directa en el almacenamiento de información en nuestra estructura de memoria más importante, el hipocampo. La Dra. Christina Strauch y la Profesora Denise Manahan-Vaughan informan sobre sus hallazgos en la edición en línea de la revista. Corteza cerebral el 9 de abril de 2019.

Los impulsos eléctricos simulan olores

Para averiguar cómo afectan los olores a la formación de la memoria, los investigadores desencadenaron una percepción artificial de un olor en el cerebro de las ratas. Para ello, estimularon la corteza piriforme con impulsos eléctricos. "Nos sorprendió mucho ver que el hipocampo responde directamente a la estimulación de la corteza piriforme", comentó Christina Strauch.

El hipocampo utiliza información sensorial para crear recuerdos complejos. La base de este proceso es su capacidad para aumentar la eficacia de la transmisión de información a través de las sinapsis y, por lo tanto, almacenar el contenido de la memoria. Este proceso se llama plasticidad sináptica. Manahan-Vaughan y Strauch fueron los primeros en demostrar que la estimulación de la corteza piriforme anterior desencadena la plasticidad sináptica en el hipocampo.

Papel especial para el olfato

En un segundo paso, los investigadores examinaron hasta qué punto la corteza piriforme compite con la corteza entorrinal para impulsar la plasticidad sináptica del hipocampo. Esta estructura envía información sobre la actividad en todas las modalidades sensoriales al hipocampo. La activación de la vía aferente de esta estructura, denominada vía perforante, desencadenó patrones de reacción en el hipocampo completamente diferentes a los generados por la corteza piriforme. "El estudio nos brinda una base teórica para comprender cómo el olfato juega un papel tan especial en la formación y recuperación de la memoria", comentó Denise Manahan-Vaughan.

Los dos científicos han estado trabajando juntos desde 2010 para investigar cómo los olores causan la formación de la memoria.


Avance en la mejora de la memoria: enviar impulsos eléctricos seguros al cerebro en el momento adecuado

Durante décadas, los científicos han realizado muchos estudios médicos para mejorar la memoria. Y finalmente, un gran avance. En una investigación publicada en la revista Current Biology, neurocientíficos de la Universidad de Pensilvania han demostrado que es posible mejorar la memoria utilizando pequeños pulsos de electricidad en el momento exacto. Estimular el cerebro cuando se predice que funcionará mal es eficaz para mejorar la memoria. Por otro lado, estimular el cerebro cuando está funcionando bien afecta la memoria. La sincronización marcó la diferencia.

Los sujetos de la investigación fueron un grupo de pacientes con epilepsia severa. Como parte de su tratamiento, estos individuos ya tenían electrodos implantados temporalmente en sus cerebros, facilitando el estudio mediante estimulación eléctrica del cerebro. Sin embargo, los estudios anteriores no arrojaron resultados satisfactorios. Hubo momentos en que se logró la mejora de la memoria y momentos en que la memoria se deterioró.

El equipo continuó estudiando a más pacientes con epilepsia para aplicaciones de mejora de la memoria. Según el jefe del equipo de investigación, Michael Kahana, esta vez examinaron cómo los efectos de la estimulación difieren durante una función de memoria deficiente frente a una función de memoria efectiva. El estudio involucró a pacientes que estaban siendo tratados por epilepsia en el Hospital de la Universidad de Pensilvania, el Hospital de la Universidad Thomas Jefferson, el Centro Médico Dartmouth-Hitchcock, el Hospital de la Universidad de Emory, la Universidad de Texas Southwestern, la Clínica Mayo, la Universidad de Columbia, el National Institutes of Health Clinical Center y la Universidad de Washington, según informó el New York Times.

Mientras recibían niveles seguros de impulsos eléctricos cerebrales, se pidió a los participantes que estudiaran y recordaran listas de palabras comunes. Durante este proceso, se registró la actividad eléctrica de los electrodos implantados en el cerebro de los pacientes. Los registros mostraron que la identificación de patrones eléctricos predecía si el paciente iba a recordar algo o no.

Luego, el equipo hizo el experimento durante su período de memoria efectiva y durante su período de mala memoria. El resultado fue un gran avance. Los científicos descubrieron que cuando llegan impulsos eléctricos durante períodos de memoria efectiva, la memoria empeora. Pero cuando el impulso eléctrico golpea en momentos de mal funcionamiento, la memoria mejora considerablemente, según informó Medical Press.

Los investigadores esperan que sus hallazgos sobre el avance de la mejora de la memoria sean un paso importante en el objetivo de ayudar a las personas con todo tipo de lesiones o enfermedades cerebrales. La investigación fue financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) en un esfuerzo por ayudar a las tropas que regresan de Irak y Afganistán con problemas de memoria causados ​​por lesiones cerebrales traumáticas.


Las plantas no pueden "pensar y recordar", pero no tienen nada de estúpido: son sorprendentemente sofisticadas

Las plantas pueden transmitir información "de una hoja a otra de una manera muy similar a nuestro propio sistema nervioso", escribió BBC News. El artículo continúa afirmando que las plantas recuerdan información y usan "información encriptada a la luz para inmunizarse contra patógenos estacionales".

Las plantas no pueden pensar ni recordar. Estos términos prestados no describen con precisión cómo funcionan las plantas. Sin embargo, como la mayoría de los organismos, las plantas pueden sentir el mundo que las rodea, procesar información de su entorno y responder a esta información alterando su crecimiento y desarrollo. De hecho, las plantas responden a los cambios en su entorno de formas que muchos encontrarían sorprendentemente sofisticadas, aunque los botánicos conocen estas habilidades desde hace siglos.

"Un gran error que comete la gente es hablar como si las plantas 'supieran' lo que están haciendo", dice Elizabeth Van Volkenburgh, botánica de la Universidad de Washington. “Los profesores de biología, los investigadores, los estudiantes y los laicos cometen el mismo error. Prefiero decir que una planta siente y responde, en lugar de que la planta "sabe". Usar palabras como "inteligencia" o "pensar" para las plantas es simplemente incorrecto. A veces es divertido hacerlo, es un poco provocativo. Pero está mal. Es fácil cometer el error de tomar una palabra de otro campo y aplicarla a una planta. & Quot

La historia de BBC News se basa en un estudio que se publicará en La célula vegetal. El coautor Stanislaw Karpinski de la Universidad de Ciencias de la Vida de Varsovia en Polonia presentó recientemente su investigación en la reunión anual de la Sociedad de Biología Experimental en Praga, República Checa.

La historia sostiene que, según el estudio, la estimulación de una célula de la hoja con luz crea una cascada de eventos electroquímicos en toda la planta, comunicados a través de células especializadas llamadas células de la vaina del haz de la misma manera que los impulsos eléctricos se propagan a lo largo de las células nerviosas del sistema nervioso. de un animal. Los investigadores encontraron que estas reacciones continuaron varias horas después, incluso en la oscuridad, lo que interpretaron como una especie de recuerdo.

Esto es como decir que debido a que la superficie de un estanque continúa ondeando una vez golpeada por un guijarro, el agua está "recordando" algo. La analogía no se sostiene del todo. Pero las plantas producen señales eléctricas y la función de estas señales en respuesta a la luz es el foco real del nuevo estudio y la contribución más reciente a un creciente cuerpo de trabajo sobre la señalización eléctrica en las plantas.

Aunque las plantas no tienen nervios, las células vegetales son capaces de generar impulsos eléctricos llamados potenciales de acción, al igual que las células nerviosas de los animales. De hecho, todas las células biológicas son eléctricas.

Las células usan membranas para mantener sus interiores separados de sus exteriores. Algunas moléculas muy pequeñas pueden infiltrarse en las membranas, pero la mayoría de las moléculas deben atravesar los poros o canales que se encuentran dentro de la membrana. Un grupo de moléculas migratorias es la familia de iones: partículas cargadas como sodio, potasio, cloruro y calcio.

Siempre que se acumulan diferentes concentraciones de iones en lados opuestos de una membrana celular, existe el potencial de una corriente eléctrica. Las células gestionan este potencial eléctrico utilizando canales de proteínas y bombas incrustadas en la membrana celular y guardianes que regulan el flujo de partículas cargadas a través de la membrana celular. El flujo controlado de iones dentro y fuera de una célula constituye una señalización eléctrica tanto en plantas como en animales.

"En cualquier célula hay una membrana", explica Alexander Volkov, fisiólogo vegetal de la Universidad de Oakwood en Alabama. "Tienes iones en ambos lados en diferentes concentraciones, lo que crea un potencial eléctrico". No importa si es una célula animal o vegetal & # 8212, es la química general & quot.

Debido a que ciertos tipos de células vegetales tienen algunas características en común con las células nerviosas & # 8212 están dispuestas en haces tubulares, albergan canales iónicos en sus membranas & # 8212, algunos botánicos han sugerido que las plantas propagan potenciales de acción a lo largo de redes conectadas de estas células, similar a la señalización en el sistema nervioso de un animal. Pero la mayoría de los botánicos están de acuerdo en que las plantas no tienen redes de células que hayan evolucionado específicamente para la señalización eléctrica rápida a largas distancias, como la mayoría de los animales. Las plantas simplemente no tienen un verdadero sistema nervioso.

Entonces, si las plantas no están usando señales eléctricas en el sistema nervioso como los animales, ¿qué hacen con los impulsos eléctricos que producen? En la mayoría de los casos, los biólogos de plantas no lo saben. "Conocemos la señalización eléctrica en las plantas desde que lo conocemos en los animales", dice Van Volkenburgh. `` Pero en la mayoría de las plantas, para qué sirven esas señales es una cuestión abierta ''. Las notables excepciones a este misterio son las plantas que dependen de señales eléctricas para un movimiento rápido, como la carnívora Venus atrapamoscas o Mimosa pudica& # 8212 una planta cuyas hojas se pliegan cuando se cepillan para desalentar a los herbívoros (ver la película a continuación).

En los últimos años, algunas investigaciones han sugerido que la señalización eléctrica en las plantas modifica y regula todo tipo de procesos biológicos en las células vegetales. Las señales eléctricas, han argumentado algunos botánicos, potencian más que las trampas de la exótica Venus atrapamoscas. Son igual de importantes para la hierba que crece en su césped. Medir los impulsos eléctricos en las plantas es fácil, pero vincularlos a funciones específicas de la planta es mucho más difícil y la comunidad de biología vegetal no está ni cerca de llegar a un consenso sobre cómo la mayoría de las plantas utilizan esos impulsos.

El nuevo estudio de Karpinski intenta vincular la actividad eléctrica activada por la luz con las defensas inmunitarias de las plantas. En el nuevo estudio, los investigadores infectaron las hojas de Arabidopsis thaliana (berro thale) con un patógeno bacteriano una hora antes de exponer la planta a una fuerte dosis de luz azul, roja o blanca o una, ocho o 24 horas después de exponer la planta a la luz. Las plantas tratadas con luz antes de la infección desarrollaron resistencia, pero las plantas infectadas sin iluminación previa no mostraron resistencia.

Cuando se exponen a una luz fuerte, explica Karpinski, las plantas absorben más energía de la que pueden usar para la fotosíntesis, pero no cree que las plantas desperdicien este exceso de energía. Karpinski dice que las plantas convierten la energía en calor y actividad electroquímica que luego puede desencadenar procesos biológicos, como las defensas inmunológicas. "Parece que las plantas pueden aumentar la resistencia contra los patógenos solo utilizando su sistema de absorción de luz", dice Karpinski. “Descubrimos que la señalización electroquímica regula este proceso. La señalización eléctrica en las plantas se conoce desde la época de Darwin & # 8212, no es nada nuevo. Pero lo que no se describió es que la luz puede inducir potenciales de acción. Hemos descubierto que hay una señalización diferente para la luz azul, blanca y roja. Si las plantas pueden señalar diferentes longitudes de onda de luz, entonces las plantas también pueden ver los colores.

Karpinski cree que las plantas generan diferentes impulsos eléctricos cuando diferentes longitudes de onda de luz golpean sus hojas y que las plantas usan estos impulsos para regular de alguna manera sus defensas inmunológicas. Incluso especula que las plantas pueden usar esta capacidad para combatir los patógenos estacionales. Pero no está claro exactamente cómo funcionaría este mecanismo.

El papel de la señalización eléctrica en la mayoría de las plantas sigue siendo en gran parte misterioso e inexplicable & # 8212 y ciertamente no garantiza afirmaciones de que las plantas puedan & quot; pensar y recordar & quot. Pero hay muchos ejemplos bien documentados de las sofisticadas formas en que las plantas cambian su propio crecimiento en respuesta a los cambios en su entorno.

Solo piense en el hecho de que las raíces siempre crecen en la dirección de la gravedad y los brotes siempre crecen hacia la luz, incluso si gira una planta de lado. Los biólogos han descubierto que estos procesos, llamados gravitropismo y fototropismo respectivamente, dependen de hormonas que cambian la tasa de crecimiento celular en los tejidos vegetales: si un lado de una raíz o brote crece más rápido que el otro, se doblará. Las plantas trepadoras, como las enredaderas y las enredaderas, utilizan mecanismos similares para responder al tacto, aferrándose y rizándose alrededor del primer poste, pared o rama que entran en contacto.

Las plantas también procesan información de su entorno y cambian su crecimiento en función de esa información. “Algunas plantas florecen a medida que los días se acortan y otras a medida que los días se alargan. Ellos 'saben' que los días se hacen más largos o más cortos al tener reacciones tabuladas a cada duración del día y de la noche ”, dice Van Volkenburgh. "La forma en que esto funciona se basa en el ritmo circadiano de las plantas. La gente no se da cuenta de que las plantas tienen un ritmo circadiano al igual que los animales. Las plantas tienen todo tipo de movimiento en función de sus ritmos circadianos. & Quot;

Los girasoles jóvenes y las copas y hojas con flores de otras plantas jóvenes pueden trazar el arco del sol de este a oeste, un fenómeno llamado heliotropismo que garantiza la máxima exposición a la luz durante un período crucial de crecimiento. Luego hay ejemplos más sorprendentes de plantas que cambian en respuesta a su entorno. Considere la planta Telegraph: un peculiar arbusto asiático con diminutas hojas satélites que giran constantemente para monitorear la luz en su entorno. El satélite deja pivotar de manera tan confiable y rápida que realmente puede observar cómo se mueven en tiempo real (vea la película a continuación). Su danza perpetua sigue el movimiento de la luz a lo largo del día, ajustando la posición de las hojas primarias para absorber la mayor cantidad de luz posible.

Con ejemplos tan sorprendentes de la capacidad de las plantas para procesar información y adaptarse a su entorno, no hay necesidad de intentar dotar a las plantas de inteligencia, pensamiento, memoria u otras habilidades cognitivas que realmente no poseen y no necesitan. Ya son bastante inteligentes.

Imagen de la hoja cortesía de Wikimedia Commons

Las opiniones expresadas son las del autor (es) y no son necesariamente las de Scientific American.

SOBRE LOS AUTORES)

Ferris Jabr es un escritor colaborador de Científico americano. También ha escrito para el Revista del New York Times, los Neoyorquino y Fuera de.


Resumen del capítulo

En este capítulo, aprendió sobre el sistema nervioso humano. Específicamente, aprendiste que:

  • El sistema nervioso es el sistema de órganos que coordina todas las acciones voluntarias e involuntarias del cuerpo mediante la transmisión de señales hacia y desde diferentes partes del cuerpo. Tiene dos divisiones principales, el sistema nervioso central (SNC) y el sistema nervioso periférico (SNP).
  • El SNC incluye el cerebro y la médula espinal.
  • El SNP está formado principalmente por nervios que conectan el SNC con el resto del cuerpo. Tiene dos divisiones principales: el sistema nervioso somático y el sistema nervioso autónomo. El sistema somático controla las actividades que están bajo control voluntario. El sistema autónomo controla las actividades que son involuntarias.
  • El sistema nervioso autónomo se divide en la división simpática, que controla la respuesta de lucha o huida, la división parasimpática, que controla la mayoría de las respuestas involuntarias rutinarias y la división entérica, que proporciona control local para los procesos digestivos.
  • Las señales enviadas por el sistema nervioso son señales eléctricas llamadas impulsos nerviosos. Se transmiten por células especiales excitables eléctricamente llamadas neuronas, que son uno de los dos tipos principales de células del sistema nervioso.
  • Las células gliales son el otro tipo principal de células del sistema nervioso. Hay muchos tipos de células gliales y tienen muchas funciones específicas. En general, las células gliales funcionan para apoyar, proteger y nutrir las neuronas.
  • Las partes principales de una neurona incluyen el cuerpo celular, las dendritas y el axón. El cuerpo celular contiene el núcleo. Las dendritas reciben impulsos nerviosos de otras células y el axón transmite impulsos nerviosos a otras células en las terminales del axón. Una sinapsis es una unión de membrana compleja al final de un axón terminal que transmite señales a otra célula.
  • Los axones a menudo están envueltos en una vaina de mielina eléctricamente aislante, que es producida por células gliales. Los impulsos eléctricos llamados potenciales de acción ocurren en espacios en la vaina de mielina, llamados nodos de Ranvier, que acelera la conducción de impulsos nerviosos por el axón.
  • La neurogénesis, o la formación de nuevas neuronas por división celular, puede ocurrir en un cerebro humano maduro, pero solo en un grado limitado.
  • El tejido nervioso del cerebro y la médula espinal está formado por materia gris, que contiene principalmente los cuerpos celulares de las neuronas y materia blanca, que contiene principalmente axones mielinizados de neuronas. Los nervios del sistema nervioso periférico consisten en haces largos de axones mielinizados que se extienden por todo el cuerpo.
  • Hay cientos de tipos de neuronas en el sistema nervioso humano, pero muchas pueden clasificarse en función de la dirección en la que transportan los impulsos nerviosos. Las neuronas sensoriales llevan los impulsos nerviosos desde el cuerpo hacia el sistema nervioso central, las neuronas motoras los llevan desde el sistema nervioso central hacia el cuerpo, y las interneuronas a menudo los llevan entre las neuronas sensoriales y motoras.
  • Un impulso nervioso es un fenómeno eléctrico que ocurre debido a una diferencia en la carga eléctrica a través de la membrana plasmática de una neurona.
  • La bomba de sodio-potasio mantiene un gradiente eléctrico a través de la membrana plasmática de una neurona cuando no está transmitiendo activamente un impulso nervioso. Este gradiente se denomina potencial de reposo de la neurona.
  • Un potencial de acción es una inversión repentina del gradiente eléctrico a través de la membrana plasmática de una neurona en reposo. Comienza cuando la neurona recibe una señal química de otra célula o algún otro tipo de estímulo. El potencial de acción viaja rápidamente por la neurona y el axón rsquos como una corriente eléctrica.
  • Un impulso nervioso se transmite a otra célula en una sinapsis eléctrica o química. En una sinapsis química, las sustancias químicas neurotransmisoras se liberan desde la célula presináptica hacia la hendidura sináptica entre las células. Los productos químicos viajan a través de la hendidura hasta la célula postsináptica y se unen a los receptores incrustados en su membrana.
  • Hay muchos tipos diferentes de neurotransmisores. Sus efectos sobre la célula postsináptica generalmente dependen del tipo de receptor al que se unen. Los efectos pueden ser excitadores, inhibidores o moduladores de formas más complejas. Pueden ocurrir trastornos tanto físicos como mentales si hay problemas con los neurotransmisores o sus receptores.
  • El SNC incluye el cerebro y la médula espinal. Está protegido físicamente por huesos, meninges y líquido cefalorraquídeo. Está químicamente protegido por la barrera hematoencefálica.
  • El cerebro es el centro de control del sistema nervioso y de todo el organismo. El cerebro utiliza una proporción relativamente grande de energía corporal, principalmente en forma de glucosa.
  • El cerebro se divide en tres partes principales, cada una con diferentes funciones: tronco encefálico, cerebelo y cerebro. El cerebro se divide en hemisferios izquierdo y derecho. Cada hemisferio tiene cuatro lóbulos: frontal, parietal, temporal y occipital. Cada lóbulo está asociado con sentidos específicos u otras funciones.
  • El cerebro tiene una capa externa delgada llamada corteza cerebral. Sus múltiples pliegues le otorgan una gran superficie. Aquí es donde tiene lugar la mayor parte del procesamiento de la información.
  • Las estructuras internas del cerebro incluyen el hipotálamo, que controla el sistema endocrino a través de la glándula pituitaria y el tálamo, que tiene varias funciones involuntarias.
  • La médula espinal es un haz tubular de tejidos nerviosos que se extiende desde la cabeza hasta la mitad de la espalda hasta la pelvis. Funciona principalmente para conectar el cerebro con el SNP. También controla ciertas respuestas rápidas llamadas reflejos sin intervención del cerebro.
  • Una lesión de la médula espinal puede provocar parálisis (pérdida de sensibilidad y movimiento) del cuerpo por debajo del nivel de la lesión porque los impulsos nerviosos ya no pueden viajar hacia arriba y hacia abajo por la médula espinal más allá de ese punto.
  • El SNP está formado por todo el tejido nervioso que se encuentra fuera del SNC. Su función principal es conectar el SNC con el resto del organismo.
  • Los tejidos que forman el SNP son los nervios y los ganglios. Los ganglios actúan como puntos de transmisión de mensajes que se transmiten a través de los nervios. Los nervios se clasifican en sensoriales, motores o una combinación de los dos.
  • El SNC no está tan bien protegido física o químicamente como el SNC, por lo que es más propenso a sufrir lesiones y enfermedades. Los problemas del SNP incluyen lesiones por diabetes, herpes zóster e intoxicación por metales pesados. Dos trastornos del SNP son el síndrome de Guillain-Barré y la enfermedad de Charcot-Marie-Tooth.
  • El cuerpo humano tiene dos tipos principales de sentidos, sentidos especiales y sentidos generales. Los sentidos especiales tienen órganos sensoriales especializados e incluyen la visión (ojos), el oído (oídos), el equilibrio (oídos), el gusto (lengua) y el olfato (conductos nasales). Todos los sentidos generales están asociados con el tacto y carecen de órganos sensoriales especiales. Los receptores del tacto se encuentran en todo el cuerpo, pero particularmente en la piel.
  • Todos los sentidos dependen de las células receptoras sensoriales para detectar los estímulos sensoriales y transformarlos en impulsos nerviosos. Los tipos de receptores sensoriales incluyen mecanorreceptores (fuerzas mecánicas), termorreceptores (temperatura), nociceptores (dolor), fotorreceptores (luz) y quimiorreceptores (productos químicos).
  • El tacto incluye la capacidad de detectar presión, vibración, temperatura, dolor y otros estímulos táctiles. La piel incluye varios tipos diferentes de células receptoras del tacto.
  • La visión es la capacidad de sentir la luz y ver. El ojo es el órgano sensorial especial que recolecta y enfoca la luz, forma imágenes y las transforma en impulsos nerviosos. Los nervios ópticos envían información de los ojos al cerebro, que procesa la información visual y nos "comunica" lo que estamos viendo.
  • Los problemas de visión comunes incluyen miopía (miopía), hipermetropía (hipermetropía) y presbicia (disminución de la visión de cerca relacionada con la edad).
  • La audición es la capacidad de percibir las ondas sonoras y el oído es el órgano que detecta el sonido. Convierte las ondas sonoras en vibraciones que desencadenan impulsos nerviosos, que viajan al cerebro a través del nervio auditivo. El cerebro procesa la información y nos "comunica" lo que estamos escuchando.
  • El oído también es el órgano responsable del sentido del equilibrio, que es la capacidad de sentir y mantener una posición corporal adecuada. Los oídos envían impulsos en la posición de la cabeza al cerebro, que envía mensajes al músculo esquelético a través del sistema nervioso periférico. Los músculos responden contrayéndose para mantener el equilibrio.
  • El gusto y el olfato son habilidades para detectar sustancias químicas. Los receptores gustativos de las papilas gustativas de la lengua detectan las sustancias químicas de los alimentos y los receptores olfativos de las fosas nasales detectan las sustancias químicas del aire. El sentido del olfato contribuye significativamente al sentido del gusto.
  • Las drogas psicoactivas son sustancias que cambian la función del cerebro y dan como resultado alteraciones del estado de ánimo, el pensamiento, la percepción y / o el comportamiento. Incluyen medicamentos recetados como analgésicos opioides, sustancias legales como la nicotina y el alcohol y drogas ilegales como el LSD y la heroína.
  • Los fármacos psicoactivos se dividen en diferentes clases según sus efectos farmacológicos. Incluyen estimulantes, depresores, ansiolíticos, euforizantes, alucinógenos y empatógenos. Muchas drogas psicoactivas tienen múltiples efectos, por lo que pueden clasificarse en más de una clase.
  • Las drogas psicoactivas generalmente producen sus efectos al afectar la química del cerebro. Generalmente, actúan como agonistas, que mejoran la actividad de neurotransmisores particulares o como antagonistas, que disminuyen la actividad de neurotransmisores particulares.
  • Las drogas psicoactivas se utilizan para diversos fines, incluidos fines médicos, rituales y recreativos.
  • El uso indebido de drogas psicoactivas puede conducir a la adicción, que es el uso compulsivo de una droga a pesar de las consecuencias negativas. El uso sostenido de una droga adictiva puede producir dependencia física o psicológica a la droga. La rehabilitación generalmente implica psicoterapia y, a veces, el uso temporal de otras drogas psicoactivas.

Además del sistema nervioso, existe otro sistema del cuerpo que es importante para coordinar y regular muchas funciones diferentes y el sistema endocrino. Aprenderá sobre el sistema endocrino en el próximo capítulo.


Qué es un anti-memoria y cómo libera tu mente

¿Te preguntas cómo tu cerebro crea espacio para nuevos recuerdos? Los científicos de Oxford acaban de descubrir cómo.

Los neurocientíficos de Oxford acaban de descubrir cómo su cerebro mueve los recuerdos a un almacenamiento a largo plazo. Se llama anti-memoria y es más útil de lo que parece.

Los recuerdos, en su forma más básica, son impulsos eléctricos. Pero, ¿qué pasa si esos impulsos siempre se disparan? ¿Sobrecargarían su cerebro de la misma manera que ejecutar demasiados programas en su computadora freiría su RAM? La respuesta es sí. Los científicos creen que estas neuronas excesivamente excitadas podrían ser las culpables de afecciones como la epilepsia, la esquizofrenia y el autismo. El agente de equilibrio que evita que eso suceda son los anti-recuerdos.

Piense en ellos como desfragmentar la RAM de una memoria. Los anti-recuerdos son neuronas que reducen la actividad eléctrica generada por la creación de memoria. Los anti-recuerdos funcionan junto con los recuerdos para evitar que el cerebro se sobrecargue. No afectan los recuerdos, solo silencian el proceso que los ejecuta para que su cerebro pueda hacer otras cosas.

Cuando forma un recuerdo, su cerebro lo ensambla a partir de diferentes partes de su cerebro, reconstruyéndolo cada vez desde cero. Hay tres pasos para construir una memoria: codificarla (memorizarla intencionalmente), consolidarla (diferentes partes del cerebro que actúan uniendo la memoria) y recuperarla (recordar la memoria). Cada vez que recupera un recuerdo, aumenta la capacidad de su cerebro para recordarlo fortaleciendo la vía neuronal hacia ese recuerdo. Eso hace que la memoria sea más fuerte y más fácil de recordar a largo plazo. Aquí hay una introducción rápida:

Crédito: Head Squeeze, Brit Lab / YouTube

Los anti-recuerdos funcionan de la misma manera, pero al revés. Los científicos habían teorizado durante mucho tiempo sobre su existencia a partir de modelos y estudios en ratones. Los neurólogos de la Universidad de Oxford finalmente pudieron observarlos en humanos con este experimento, cuyos hallazgos fueron publicados en la revista Neuron. La autora principal, Helen Barron, explica el proceso en un comunicado de prensa:

Para medir estos vínculos, o memorias asociativas, utilizamos una técnica llamada supresión de repetición donde la exposición repetida a un estímulo, las formas en este caso, provoca una disminución de la actividad en el área del cerebro que representa las formas. Al observar estos efectos de supresión a través de diferentes estímulos, podemos utilizar este enfoque para identificar dónde se almacenan los recuerdos.

Los caminos de la memoria identificados en el estudio. Crédito: Neuron

Los investigadores pudieron hacer esto observando la actividad cerebral de los participantes mientras memorizaban las formas utilizando imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI). Con el tiempo, las neuronas anti-memoria se activaron y bloquearon los recuerdos de las formas. “Durante 24 horas, las asociaciones de formas en el cerebro se silenciaron”, dijo Barron. Lo más interesante es que no parecían recuerdos adicionales, parecían una ausencia de actividad cerebral. No lo son, solo están activos en el mismo camino neuronal. Piense en ello como si alguien volviera sobre sus pasos, así:

Eso podría haber sido porque el cerebro se reequilibró o simplemente podría ser que las asociaciones se olvidaron. Al día siguiente, algunos de los voluntarios realizaron pruebas adicionales para confirmar que el silenciamiento era una consecuencia del reequilibrio. Si los recuerdos estaban presentes pero silenciados por réplicas inhibitorias, pensamos que debería ser posible volver a expresar los recuerdos suprimiendo la actividad inhibitoria.

Con el fin de volver a expresar los recuerdos, los investigadores utilizaron la estimulación de corriente continua transcraneal (tDCS) para aplicar una baja corriente de electricidad a los cerebros de los voluntarios. Al hacer esto, los investigadores redujeron la actividad de las neuronas anti-memoria y los recuerdos de las asociaciones de formas regresaron.

"Este resultado es consistente con un mecanismo de equilibrio", dice Barron. "El aumento de la excitación que se observa en el aprendizaje y la formación de la memoria, cuando se fortalecen las conexiones excitadoras, parece compensarse con un fortalecimiento de las conexiones inhibitorias".

Si bien el tamaño de la muestra para este estudio fue pequeño, el equipo de investigación tiene grandes esperanzas en sus hallazgos. "El paradigma tiene el potencial de traducirse directamente en poblaciones de pacientes, incluidos los que padecen esquizofrenia y autismo", dijo Barron. "Esperamos que esta investigación pueda llevarse adelante ahora en colaboración con psiquiatras y poblaciones de pacientes para que podamos desarrollar y aplicar esta nueva comprensión al diagnóstico y tratamiento de los trastornos mentales".


¿Dónde estás parado en tu memoria?

En un nuevo estudio de la Universidad de Alberta, los investigadores observaron qué áreas del cerebro se activan cuando recordamos.

Cuando recordamos una experiencia de la forma habitual, lo hacemos desde el punto de vista de la primera persona como si la estuviéramos reviviendo. Vemos nuestra memoria a través de nuestros propios ojos y la volvemos a experimentar.

Pero cuando recordamos desde el punto de vista de la tercera persona, como si nos miráramos de afuera hacia adentro, encontramos una nueva perspectiva. Y también nuestro cerebro. Mientras recuerda recuerdos como observador, el cerebro muestra una mayor interacción entre el hipocampo anterior y la red medial posterior. Eso significa que hay más interacción entre las áreas del cerebro que apoyan la memoria.

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Quizás aún más interesante, la perspectiva en tercera persona lleva al cerebro a activar dos redes de memoria distintas cuando recupera la memoria. Mirarlo con nuestros propios ojos versus mirarlo como un observador conduce literalmente a una actividad cerebral diferente. Y eso tiene implicaciones interesantes.

"Adoptar una perspectiva similar a la de un observador implica ver el pasado de una manera novedosa, lo que requiere una mayor interacción entre las regiones del cerebro que respaldan nuestra capacidad para recordar los detalles de un recuerdo y recrear imágenes mentales en el ojo de nuestra mente", dijo Peggy St Jacques. , profesor asistente de psicología y coautor del artículo en un comunicado de prensa. Una mayor interacción entre las áreas del cerebro generalmente significa que el cerebro no solo está recordando, sino que está procesando esos recuerdos.


Los pulsos eléctricos al cerebro pueden mejorar la memoria hasta en un 15 por ciento, según un estudio

El envío de pulsos eléctricos al cerebro puede mejorar la memoria hasta en un 15 por ciento, han descubierto los científicos.

El equipo utilizó una técnica que monitorea la actividad cerebral para identificar cuándo no está almacenando información nueva de manera efectiva y enviar un zap útil que ayuda a memorizarlo.

Es la primera vez que se han demostrado mejoras consistentes en la memoria en un ensayo en humanos, según los autores del nuevo estudio.

Representa un primer paso hacia tecnologías que algún día puedan mejorar la función de la memoria en pacientes con enfermedad de Alzheimer o lesión cerebral traumática.

Recomendado

“Ahora podemos monitorear cuando el cerebro parece desviarse y usar estimulación para corregir la trayectoria”, dijo Michael Sperling, investigador del estudio clínico en el Hospital Universitario Thomas Jefferson cuyos pacientes participaron en el ensayo.

The research was funded by the US Department of Defense as part of its Restoring Active Memory (RAM) project which it hopes will develop implantable technologies to support veterans.

The team, from the University of Pennsylvania, used an AI system which can monitor brain activity and learn to trigger the electrodes when the subject’s memory is predicted to fail.

“Memory failures are frustrating and often the result of ineffective encoding," they wrote in the study, published in the journal Comunicaciones de la naturaleza. “One approach to improving memory outcomes is through direct modulation of brain activity with electrical stimulation.”

Deep brain stimulation has been used in treating conditions like Parkinson’s disease and epilepsy for decades, but it is now being looked at for conditions like Alzheimer’s disease and memory loss.

For the trial, the team recruited 25 epilepsy patients who had already undergone surgery to have electrodes in their brain as part of routine treatment where the disease is not controlled with medication.

They were asked to take a number of word recall tests and their brain activity was monitored in real time, with a computer program tracking how effectively each word had been remembered.

As the program learned to recognise ineffective learning, it would trigger a small electric pulse at these points.

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“Lateral temporal cortex stimulation increased the relative probability of item recall by 15 per cent,” the authors wrote.

Previous work by the group has had problems when using a less targeted “open-loop” system which sees parts of the brain linked to memory given electronic impulses at regular repeating intervals.

“We knew from earlier work that stimulating the brain during periods of good function was likely to make memory worse,” said Professor Michael Kahana, a co-author of this study and principal investigator on the RAM project.

“By developing patient-specific, personalized, machine-learning models we could programme our stimulator to deliver pulses only when memory was predicted to fail, giving this technology the best chance of restoring memory function.”

Independent academics said the findings were “innovative and exciting”.

However they warned that, because this is the first trial to show such an effect it would need to be replicated in more patients, and with diseases like dementia, before conclusions of its effectiveness can be drawn.

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“This is a well-designed study that provides convincing results about the potential to improve memory using invasive brain stimulation and a closed-loop approach,” said Professor Roi Cohen Kadosh, professor of cognitive neuroscience, University of Oxford, who was not associated with the study.

“The results, while exciting, do not at this stage have therapeutic implications and would need to be replicated in clinical populations such as Alzheimer’s disease. Whether this could be found using non-invasive, rather than invasive, brain stimulation techniques is an open question that deserves further research.”

Dr David Reynolds, chief scientific officer, at Alzheimer’s Research UK, said the electrodes here stimulate a different part of the brain than would be targeted in Alzheimer’s patinets.

“Although it’s promising to see tests of this innovative device, which can detect and be trained to recognise areas of brain that may benefit from further stimulation, we cannot yet say whether it will benefit people living with dementia.”


Impaired Recall of Positional Memory following Chemogenetic Disruption of Place Field Stability

The neural network of the temporal lobe is thought to provide a cognitive map of our surroundings. Functional analysis of this network has been hampered by coarse tools that often result in collateral damage to other circuits. We developed a chemogenetic system to temporally control electrical input into the hippocampus. When entorhinal input to the perforant path was acutely silenced, hippocampal firing patterns became destabilized and underwent extensive remapping. We also found that spatial memory acquired prior to neural silencing was impaired by loss of input through the perforant path. Together, our experiments show that manipulation of entorhinal activity destabilizes spatial coding and disrupts spatial memory. Moreover, we introduce a chemogenetic model for non-invasive neuronal silencing that offers multiple advantages over existing strategies in this setting.

Copyright © 2016 The Author(s). Publicado por Elsevier Inc. Todos los derechos reservados.

Cifras

Figure 1. The GlyCl Transgene Vector and…

Figure 1. The GlyCl Transgene Vector and Its Expression in the Nop-tTA Model

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Figure 2. Neuronal Silencing with Ivermectin in Acute Brain Slice Preparations

Figure 3. In Vivo Pharmacokinetics and Pharmacodynamics…

Figure 3. In Vivo Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of Ivermectin Silencing

(A and B) Liquid chromatography-tandem…

Figure 4. IVM Silencing Causes Place Field…

Figure 4. IVM Silencing Causes Place Field Instability in Nop-GlyCl Mice

(A) Between-session stability was…

Figure 5. Decreased Specificity of Spatial Tuning…

Figure 5. Decreased Specificity of Spatial Tuning following Entorhinal Silencing in Nop-GlyCl Mice

Figure 6. Neuronal Silencing in Nop-GlyCl Mice…

Figure 6. Neuronal Silencing in Nop-GlyCl Mice Induces Global Remapping of CA1 Place Fields

Figure 7. Neuronal Silencing in Nop-GlyCl Mice…

Figure 7. Neuronal Silencing in Nop-GlyCl Mice Impairs Spatial Recall in the Morris Water Maze


How Amnesia Works

Imagine for a moment what life would be like with a perfect memory. If you could remember each detail of everything taken in by your five senses, the first hour of the day would be mentally overwhelming -- truly too much information. That is why the brain sorts all of that data into your short-term memory or long-term memory or discards it.­

Short-term memory allows us to retain information we need in the moment and then get rid of it. It's the mental equivalent of a takeout box. You use it to temporarily store small amounts of information and toss it afterward. Likewise, the short-term memory holds up to seven pieces of information for about 20 to 30 seconds [source: Canadian Institute of Neurosciences, Mental Health and Addiction]. Memoria a largo plazo is more like your internal freezer. It can hold information for years, or even a lifetime, but without some use, stuff in there can get "freezer burned."

­­We make and store memories by forging new vías neurales to the brain from things we take in through our five senses. The stimuli that our nerve cells detect, such as hearing a gunshot or tasting a raspberry, are called sensory memories. That sensory information flows along the nerve cells as an electrical impulse. As that impulse reaches the end of a nerve, it activates neurotransmisores, or chemical messengers. Those neurotransmitters send the message across the spaces between nerve cells called sinapsis and move it along to the neuronas, or brain cells. If we need to immediately use that sensory information, it moves to the short-term memory, for example, when we hear a phone number and have to remember it to dial.

To turn short-term memories into long-term ones, our brains must encode, or define, the information. Remember that raspberry? Encoding it would likely include cataloging the fruit's size, tartness and color. From there, the brain cells would consolidar the information for storage by linking it to related memories. During this process, that neural pathway strengthens because of the brain's plasticity. Plasticity allows the brain to change shape to take in new information and, thus, new pathways.

Memoria a largo plazo retrieval requires revisiting the nerve pathways the brain formed. The strength of those pathways determines how quickly you recall the memory. To reinforce that initial memory, it must move multiple times across the nerve cells, retracing its steps.

Memory formation largely occurs in the brain's sistema límbico, which regulates learning, memory and emotions. los corteza is the temporary storage place of short-term memories and the area where the brain puts the new stimuli into context. los hipocampo then interprets the new information, associates it with previous memories and determines whether to encode it as a long-term memory. Next, the hippocampus sends the long-term memories to different areas of the cortex, depending on the type of memory. For instance, the amígdala houses intensely emotional memories. The memories are then stored in the synapses where they can be reactivated later.

Next, we'll see what happens when those neural pathways that make our memories are cut off by a roadblock called amnesia.

Episodic/Explicit — memories based on specific facts and information. When studying for a test, you exercise your explicit memory.

Procedural/Implicit — sensory and motor memories, such as riding a bike or playing a guitar

Semántico — organized and categorized memories. For instance, if asked your favorite band, your semantic memory filters through music-related information to come up with a band name.


Fighting Fear

Take a second to think about what you’re afraid of. It might be spiders. Or the threat of a car crash. It may be as basic as not having enough money to pay your rent next month. For many of us, these fears are tied to memories of past experiences.

When we form episodic memories of things that happened to us, three areas of the brain are engaged: the hippocampus, the neocortex and the amygdala. The hippocampus takes the information from our memories and physically encodes it into the connections between neurons. Later, this data is sometimes transferred to the neocortex — the thin tissue that forms the brain’s outer layer — for long-term storage. But it is the amygdala, an almond-shaped mass of brain matter, that injects our memories with emotions like fear.

“If an experience has a strong emotional component, the amygdala will squirt that into the newly forming memory,” says Burnett. “If someone has an active amygdala, they learn to be scared of things.”

In recent years, scientists have learned a lot about the hardware in our brains that modulates our responses to fearful memories. At the Queensland Brain Institute in Australia, researchers are recording the electrical activity firing between these three brain regions in mice as they are conditioned to fear a particular sensation or noise.

“You take a neutral stimulus, like a tone or a light, and with that you present the animal with an aversive stimulus, like a foot shock or a loud noise,” says neuroscientist Pankah Sah, the institute’s director. “And the animal pretty quickly learns that this innocuous stimulus is going to predict this aversive one. Then it forms the memory of it.

“If you do that in rats three or four times today, and come back a year later and present the same tone, that animal remembers that the tone was scary and responds appropriately,” he adds. “You can do the same thing in people.”

That conditioning can be exploited for good, too. If the mouse repeatedly hears that same tone again, but without the shock, then the noise will stop causing the animal to freeze in fear. Eventually, through a process called extinction learning, the pain of the memory fades away. This process is key to behavioral therapies for patients with conditions like PTSD . But despite the effectiveness of these techniques, extinction training doesn’t erase traumatic memories — it just saps some of their strength. If something reminds someone of the original traumatic memory in a new context, even after extinction, it can solidify again, re-forming the link between the trigger and the response. “People who are injecting heroin can learn to not do it,” says Sah. “But when the context changes, or something happens in the environment and it’s not a place where it’s safe anymore, all those memories come back.”

Sah thinks that a sharper understanding of why some traumatic memories return after therapy may lead to better treatments for disorders such as PTSD and addiction. In a 2018 Nature Neuroscience study, Sah and his colleagues used optogenetics in rats to identify the circuitry in the brain that controls the return of traumatic memories . By understanding those mechanisms, says Sah, it might be possible to develop new drugs to prevent relapses. “What we’re looking for is a more specific [chemical] compound,” he continues. “That’s how you go about really treating these disorders: understanding the circuits that underpin [them] and the receptors that are involved.”

And thanks to a tidal wave of new tech, Sah says these advances might someday help scientists treat memory disorders the same way that we use drugs to control heart disease. “The whole study of the brain is really undergoing a revolution right now,” he adds. “It’s really a great time to be in neuroscience.”


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