enero 11, 2016

Últimos Descubrimientos del Cerebro Humano



El cerebro humano encierra muchos misterios todavía desconocidos 
y expertos de todo el mundo se esmeran por descubrirlos

Actualización : Enero 28, 2017


Descubrimiento de una nueva región en el cerebro humano: se relaciona con la planificación y la toma de decisiones

Un equipo de científicos de la Oxford University, dirigido por  Matthew Rushworth, psicólogo experimental, en un estudio publicado en Neuron en enero 2014, ha identificado un área del cerebro que parece ser exclusivamente humana, y es muy probable que esté muy relacionada con dichos poderes cognitivos.

La región descubierta ha sido denominada lateral frontal pole prefrontal cortex. Sus funciones están ligadas a los procesos de pensamiento complejo.

Ser capaces de planear el futuro, ser flexibles a la hora de enfocar las cosas y aprender de los demás son capacidades particulares de los seres humanos. Es posible que las capacidades que normalmente se han observado en los seres humanos y no en los animales estén muy relacionadas con esta nueva parte del cerebro recientemente identificada, y que parece existir sólo en las personas.

La nueva región del cerebro se sitúa en un área a su vez mayor, la corteza frontal ventrolateral, que ya se había relacionado en otros estudios con la capacidad humana de desarrollar un pensamiento complejo. Además, esta parte del cerebro alberga, asimismo, la región de Broca, que desempeña un papel fundamental en la habilidad lingüística.

Cuando se han producido diferencias en la corteza frontal ventrolateral se han relacionado siempre con desórdenes de tipo psiquiátrico, como el comportamiento compulsivo o el déficit de atención con hiperactividad (TDAH).

El equipo de Rushworth escogió a 25 personas a las que se les hizo una resonancia magnética cada veinte años. A continuación, elaboraron un mapa de conexiones entre las diferentes regiones de la corteza frontal ventrolateral, dividiendo la región del cerebro en doce áreas que parecían hallarse en todos los participantes.

Los mismo se realizó con veinticinco monos macacos Rhesus, comparando los mapas de estos con el de los humanos. El resultado arrojó que los cerebros eran idénticos en 11 de las 12 partes revisadas, región que se hallaba únicamente en los seres humanos.

Esta área se ha relacionado con la planificación estratégica y la capacidad de tomar decisiones, así como con la habilidad de realizar varias cosas al mismo tiempo, todas estas cualidades reservadas únicamente para los seres humanos.


Descubren relación entre el cerebro y el sistema inmunológico

Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Virginia, en un estudio publicado en la revista Nature de junio 2015, han determinado que el cerebro está conectado directamente al sistema inmunológico por vasos que anteriormente no existían. Los investigadores hallaron vasos sanguíneos que, asombrosamente, no habían sido detectados en el mapeo del sistema linfático.


Mapas del sistema linfático: antiguo (izquierda) y actualizado

Estos vasos sanguíneos estuvieron ocultos hasta el desarrollo de un nuevo método de observación. El investigador Antoine Louveau desarrolló un método para montar meninges de un ratón – las membranas que recubren el cerebro  en una sola lámina, con el objetivo de poder examinarlas en el microscopio en su conjunto.

Las meninges tenían vasos linfáticos. Después de darse cuenta de los patrones de los vasos en la distribución de las células inmunes en sus diapositivas, probó por los vasos linfáticos y allí estaban.

La presencia inesperada de los vasos linfáticos plantea un enorme número de preguntas que ahora necesitan respuestas, tanto sobre el funcionamiento del cerebro y las enfermedades que afectan a la misma.

El hallazgo muestra que el cerebro es un tejido que está conectado al sistema inmune periférico como todos los órganos a través de los vasos linfáticos meníngeos. Esto permite modificar la forma en la que se percibe la interacción neuro-inmune y abre las puertas para una nueva mecánica en el tratamiento.


Descubren gen que contribuyó a expansión del cerebro humano

Investigadores de la Universidad de Duke, en un estudio publicado en la revista científica Current Biology en febrero 2015, hallaron un gen  o secuencia de ADN  que contribuyó a la expansión del cerebro humano durante algunos momentos de nuestra la evolución.

Ese mecanismo dotó al hombre de la capacidad para usar el lenguaje abstracto y las matemáticas complejas.

El hallazgo fue posible gracias a una nueva técnica que consiste en seleccionar las principales diferencias genéticas entre los chimpancés y los seres humanos, y luego visualizar sus respectivas contribuciones al desarrollo temprano del cerebro implantándolos en embriones de ratón.

Los científicos hallaron que los seres humanos tienen pequeñas diferencias en un regulador específico de la actividad del gen denominado HARE5, que cuando se introduce en un embrión de ratón origina un cerebro un 12 por ciento más grande que en los embriones tratados con la secuencia homóloga de los chimpancés.

La región que más aumentó fue el neocórtex, la zona del cerebro que participa en funciones de nivel superior como el lenguaje y el razonamiento.

Los investigadores emplearon información contenida en bases de datos genómicas de humanos y chimpancés para encontrar potenciadores expresados principalmente en el tejido cerebral durante el desarrollo temprano, priorizando los que diferían notablemente entre ambas especies.

Este descubrimiento podría ayudar a entender la causa de afecciones como el autismo y la enfermedad de Alzheimer, que no afectan a los chimpancés.


La capacidad de memoria del cerebro humano ha demostrado ser 10 veces mayor

Investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos (La Jolla, California), en estudio publicado en la revista científica eLife en enero 2016, aseguran haber descubierto que la capacidad de memoria del cerebro humano es un orden de magnitud mayor de lo que se pensaba. Han determinado, midiendo con precisión el tamaño de las sinapsis neuronales, que la capacidad de memoria del cerebro es 10 veces mayor de lo que se creía, y está en niveles de petabyte, es decir, Internet entera.

Nuestros recuerdos y pensamientos son el resultado de patrones de actividad eléctrica y química en el cerebro. Una parte fundamental de la actividad se produce cuando las neuronas interactúan en ciertos cruces, conocidas como sinapsis. Un cable de salida (un axón) de una neurona se conecta a un cable de entrada (una dendrita) de una segunda neurona.

Las señales viajan a través de la sinapsis en forma de productos químicos llamados neurotransmisores, para contar a la neurona receptora si debe transmitir una señal eléctrica a otras neuronas. Cada neurona puede tener miles de estas sinapsis con miles de otras neuronas.


El equipo de Salk, mientras reconstruía en 3D un tejido de hipocampo  el centro de memoria del cerebro  de rata, notó algo inusual. En algunos casos, un solo axón de una neurona formaba dos sinapsis para llegar a una sola dendrita de una segunda neurona, lo que significa que la primera neurona parecía estar enviando un mensaje duplicado a la neurona receptora.

En un primer momento, los investigadores no pensaron mucho sobre esta duplicidad, que se produce alrededor del 10 por ciento del tiempo en el hipocampo. Pero si podían medir la diferencia entre dos sinapsis muy similares como esas, podrían hacerse una idea mejor del tamaño de las sinapsis, que hasta ahora sólo habían sido clasificadas en como pequeñas, medianas y grandes.

Para ello, los investigadores utilizaron microscopía avanzada y algoritmos computacionales que habían desarrollado para obtener imágenes de cerebros de ratas y reconstruir la conectividad, las formas, los volúmenes y la superficie del tejido cerebral hasta un nivel nano-molecular.

Los científicos esperaban que las sinapsis fueran más o menos similares en tamaño, pero se sorprendieron al descubrir que las sinapsis eran casi idénticas.

Debido a que la capacidad de memoria de las neuronas depende del tamaño de la sinapsis, esta diferencia del ocho por ciento resultó ser un número de clave que el equipo pudo entonces introducir en sus modelos algorítmicos del cerebro, para medir la cantidad de información que potencialmente podría ser almacenada en las conexiones sinápticas.

Se sabía que el rango de tamaños de las sinapsis era de 60 a 1 y que la mayoría eran pequeñas. Pero con el conocimiento de que las sinapsis de todos los tamaños pueden variar en márgenes tan pequeños como un ocho por ciento, el equipo determinó que podría haber cerca de 26 categorías de tamaños de las sinapsis, en lugar de sólo unas pocas.

En términos informáticos, 26 tamaños de sinapsis corresponden a alrededor de 4,7 "bits" de información. Anteriormente, se pensaba que el cerebro era capaz de tener sólo uno o dos bits para el almacenamiento de memoria a corto y largo plazo en el hipocampo. Las sinapsis ajustan su tamaño de forma constante, según las señales que reciben.

Los resultados también ofrecen una explicación de la eficiencia sorprendente del cerebro. El cerebro adulto al despertar genera sólo 20 vatios de corriente continua, tanto como una bombilla de luz muy tenue.

El descubrimiento podría ayudar a los informáticos a construir computadoras ultra precisas de bajo consumo, en particular los que emplean "aprendizaje profundo" y redes de técnicas neuronales artificiales capaces de aprendizaje y análisis sofisticados, como el habla, el reconocimiento de objetos y la traducción.


Descubren parte del cerebro donde se encuentra la conciencia

Un equipo de científicos británicos de la Universidad de Oxford, de acuerdo con un estudio realizado en 2014, descubrieron la parte del cerebro donde se encuentra la conciencia.

Según los especialistas la voz de la conciencia se encuentra en la corteza prefrontal, una región presente en humanos, pero ausente, por ejemplo, en los primates.

Para llegar a estas conclusiones, los investigadores realizaron escáneres de TRM (Tomografía por Resonancia Magnética) a seres humanos y monos.

Los expertos han establecido un área en el lóbulo frontal humano, parte del cerebro que está íntimamente involucrada en la organización y en los procesos de toma de decisiones.

Investigaciones anteriores sugieren que la conciencia es esa voz que nos hace preguntarnos si hemos obrado bien o mal, después de tomar una decisión.


La conciencia tiene un interruptor

La ciencia y la religión han debatido por cientos de años de dónde viene la conciencia de los humanos.

Investigadores de la Universidad George Washington, según un estudio publicado en New Scientist en julio 2014, estaban haciendo experimentos en una paciente que sufre de epilepsia y usaron electrodos en sitios profundos del cerebro para estimularlo, de manera que pudiesen averiguar qué partes estaban funcionando mal y causaban los ataques. Cuando llegaron al claustro del cerebro y lo estimularon con cargas eléctricas (algo que no se había hecho antes), hizo que su conciencia se prendiera y apagara. La mujer dejó de responder a estímulos del exterior y en el momento que se dejó de estimular el claustro, ella volvió en sí sin siquiera recordar que la había perdido. En el transcurso de la prueba los médicos han averiguado que se trata de una 'desconexión' de la conciencia y que no afecta a la habilidad motora.

Aunque todavía no se puede concluir nada con seguridad acerca del claustro después de esta experiencia, los investigadores pensaron que quizás esta área del cerebro humano sea lo que funciona para unir toda la información del cerebro.

Las consecuencias de esta investigación podrían ser muy interesantes porque se podría definir qué es la conciencia de los humanos. También se podría averiguar la verdad sobre algunos temas controversiales como en qué momento los fetos desarrollan la conciencia, o si los animales tienen conciencia o no.


Descubren la red neuronal del cerebro donde se produce la imaginación

Los filósofos y los científicos se han preguntado mucho sobre el lugar donde se produce la imaginación humana, es decir qué hace que los seres humanos sean capaces de crear arte, inventar herramientas, pensar científicamente y realizar otros comportamientos muy diversos.

Investigadores de Dartmouth College en Hanover, New Hampshire, en un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences en septiembre 2013, concluyen que se encuentra en una red neuronal generalizada, el "espacio del trabajo mental" del cerebro, que manipula conscientemente imágenes, símbolos, ideas y teorías, y da a los humanos el foco mental necesario para resolver problemas complejos y llegar a nuevas ideas.

Los estudiosos teorizan que la imaginación humana requiere una red neuronal generalizada en el cerebro, pero la evidencia de un "espacio de trabajo mental" ha sido difícil de alcanzar con técnicas que analizan principalmente la actividad del cerebro de forma aislada. Los científicos abordaron la cuestión preguntándose cómo funciona el cerebro para permitirnos manipular imágenes mentales, por ejemplo, cómo imaginar un abejorro con la cabeza de un toro, una tarea aparentemente fácil pero que requiere del cerebro para construir una imagen totalmente nueva y hacer que aparezca en el ojo de nuestra mente.

En el estudio, se pidió a 15 participantes que imaginaran formas visuales abstractas específicas y luego las combinaran mentalmente en nuevas figuras más complejas o las desmantelaran mentalmente en sus partes de forma separada. Los investigadores midieron su actividad cerebral con resonancia magnética funcional y encontraron una red cortical y subcortical a través de una gran parte del cerebro que fue responsable de las manipulaciones de las imágenes, que se asemeja mucho al "espacio de trabajo mental" que los académicos han teorizado que podría ser responsable de gran parte de la experiencia de la conciencia humana y de las capacidades cognitivas flexibles evolucionadas en los humanos.

Sus resultados acercan a comprender cómo la organización de nuestro cerebro nos diferencia de otras especies y proporciona una rica zona de juegos internos para pensar libremente y con creatividad. La comprensión de estas diferencias dará una idea de dónde viene la creatividad humana y posiblemente permitirá recrear esos mismos procesos creativos en las máquinas.


Descubren que la memoria y la imaginación son procesos diferentes

Científicos de la Universidad Brigham Young, en agosto 2014, han descubierto dónde y cómo se desarrolla la imaginación en el cerebro humano.

La imaginación tiene una zona cerebral propia. Actualmente existe cierto debate sobre si la memoria y la imaginación van de la mano o si, por el contrario, son procesos diferentes.

Los científicos pidieron, en primer lugar, a una serie de participantes que les proporcionaran 60 fotografías personales para su experimento de “recuerdo”. Por otra parte, también se les hizo un cuestionario para determinar que escenarios serían desconocidos para ellos, y así usar dicho cuestionario para la parte del experimento de la “imaginación”.

Posteriormente, los investigadores enseñaron a estos voluntarios sus propias fotografías mientras se les estudiaba con una resonancia magnética, activando así tan solo la actividad cerebral de la memoria. Por otra parte, se les mostró escenarios basados en su cuestionario, descubriendo así que la memoria y la imaginación son procesos completamente diferentes. Lograron ver diferencias, incluso en pequeñas regiones del hipocampo.

Tanto la imaginación como la memoria se encuentran en el hipocampo, una zona cerebral que siempre se había asociado al procesamiento de la memoria en exclusiva. Pero, por lo visto, la imaginación no es solo memoria, ni va completamente unida a ella, sino que tiene una pequeña parte de hipocampo dedicada y no necesita de la memoria para producirse.


Descubren ubicación exacta del alma en el cerebro

Los científicos del Centro de Investigación de Neurociencia de la Universidad de Cambridge, en un estudio, publicado en marzo 2016 en Philosophie, Religions & Mythologies, Science, no sólo demostraron la existencia del alma, también identificaron la región del cerebro donde se encuentra.

El equipo de neurólogos pasó los últimos tres años estudiando miles de pruebas obtenidas con una tecnología llamada imágenes por resonancia magnética funcional (fMRI), que permite ver imágenes del flujo sanguíneo en el cerebro asociadas con la actividad neuronal.


Esto permite que las imágenes que se generan, y reflejan el momento en que las estructuras cerebrales se activan durante la ejecución de diversas tareas, ayudando a determinar los diferentes usos de cada estructura dentro del cerebro.

Los científicos esperaban estudiar la glándula pineal, que se encuentra en el tálamo cerca del centro del cerebro.

Los investigadores notaron que cada vez que pedían a un paciente orar o meditar, la actividad cerebral de repente se concentraba alrededor del tálamo, específicamente en la glándula pineal. Hay tanta actividad, a veces casi brilla en los escáneres, y es difícil ver exactamente lo que esta sucediendo.

Después de las pruebas e investigaciones, fuero capaces de determinar que la pequeña glándula endocrina era el centro de todos los pensamientos y creencias espirituales y religiosas, dentro del cerebro, que actúa como sede de la actividad espiritual que recibe información y envía “ordenes” a otras estructuras cerebrales.


¿ Por qué los cerebros tienen arrugas ?

Hasta el momento, los científicos no habían sido capaces de explicar cómo se formaban los giros y surcos del cerebro humano. Sin embargo, ahora gracias al uso de impresoras 3D los científicos han logrado modelizar el proceso de formación.

Según un estudio realizado por científicos de la Universidad de Harvard en Estados Unidos y la Universidad Jyväskylä en Finlandia, publicado en la  revista Nature Physics en febrero 2016, han comprendido por fin por qué el córtex cerebral está tan arrugado.

Decidieron utilizar la impresión 3D para reconstruir un cerebro en su estado más primitivo, esto basado en imágenes del cerebro de un feto obtenidas por resonancia magnética.

Los investigadores pudieron demostrar que la expansión de las capas del cerebro ocurren mediante fuerzas mecánicas de compresión, que son las responsables de la formación de los famosos pliegues del cerebro. Los resultados experimentales de la investigación indican que las fuerzas físicas desempeñan un papel clave no sólo en el desarrollo neurológico sino también en la generación de los giros y surcos cerebrales.

El estudio muestra que, si una parte del cerebro o si la geometría que lo caracteriza no se desarrollan de forma correcta, se podría no tener en el lugar correcto los pliegues y eso causaría trastorno. Estos hallazgos también podrían contribuir en la detección, tratamiento y prevención de muchas enfermedades neurológicas.

Los cerebros humanos tienen una estructura arrugada que sirve para tener una área de superficie que sea suficiente para procesar la energía que necesitamos para estar todo el día haciendo cosas. Cuando se les compara con animales pequeños, como ratones, sus cerebros tienen una superficie suave y lisa porque ellos no hablan ni juegan videojuegos.

Esas arrugas forman las circunvoluciones del cerebro, y algunas están bien identificadas hace mucho tiempo, y se sabe que llevan a cabo funciones específicas. A pesar de saber esto, por mucho tiempo se desconocía cómo se formaban, cómo se decide cuántas habrán y por qué toman una forma única diferente en cada humano.

Las crestas y las arrugas del cerebro se forman usando varios parámetros. El crecimiento y el espesor de la materia gris del mismo también determinará cómo se forma un cerebro. En los humanos, el cerebro tiene materia gris y materia blanca, y algunos investigadores han estado haciendo experimentos para crear una formula en la que se pueda duplicar la apariencia de las arrugas del cerebro, de manera que se pueda usar para ayudar a personas en las que el cerebro se forma anormalmente.

Hasta ahora se ha descubierto que tanto la materia gris como la blanca tienen una rigidez similar, pero crecen a una velocidad distinta. Si se toma en cuenta el tamaño del cerebro también se puede saber cómo se verá, y mientras más grande sea, será mayor la diferencia proporcional entre las tasas de crecimiento de las materias. Cuando la materia gris crece, el cerebro se ve refrenado por la materia blanca, lo que hace que se pandee, formando las arrugas que logran tener más área de superficie.


Descubren cuánto tarda en formarse un recuerdo

De acuerdo con los autores de la investigación de la Universidad de Leicester en Gran Bretaña, publicada en la revista científica Current Biology en febrero 2014, el cerebro humano es muy rápido para recordar y solo necesita 300 milisegundos para relacionar imágenes. En este corto intervalo de tiempo las llamadas neuronas concepto se asocian para formar un recuerdo.

El equipo precisó que la memoria tiene un área específica en el hipocampo, donde están presentes las neuronas concepto. Si no se tiene esa área no se puede generar nuevas memorias.

El hipocampo es la región del cerebro en donde se procesa la memoria, también se comunica con otras regiones del cerebro que procesan información nueva para que ésta forme parte de la memoria a largo plazo.

Trabajando con pacientes que iban a ser operados por epilepsia refractaria y a quienes se les colocaron electrodos en distintas áreas del cerebro que registraban la actividad neuronal para localizar el foco de los ataques, los investigadores descubrieron las células cerebrales que codifican conceptos.

Analizando los registros de los electrodos, los investigadores pudieron determinar que lo que marca el tiempo de activación (300 milisegundos) a estas neuronas es la estimulación conjunta de un gran número de neuronas.

La mente, una gran computadora. La mente funciona en gran medida como una computadora. El cerebro coloca información que considera importante en "archivos". Cuando se recuerda algo, se abre un archivo. La memoria no siempre funciona perfectamente. A medida que las personas envejecen, puede requerir más tiempo recuperar esos archivos.

Es normal olvidar cosas de vez en cuando. Las personas mayores que se olvidan de cosas con más frecuencia que otras personas de su edad, pueden sufrir de deterioro cognitivo leve. Pero olvidarse cómo se usa el teléfono o cómo llegar a casa pueden ser signos de un problema más serio. Entre ellos se encuentran la enfermedad de Alzheimer u otros tipos de demencia, derrame, depresión, lesiones en la cabeza, problemas de la tiroides o reacciones a determinadas medicinas.


Nuevos conocimientos sobre cómo el cerebro forma los recuerdos

Según un estudio realizado por científicos de la Universidad de California, publicado en julio 2015 por la revista Neuron, las neuronas del hipocampo desempeñan un papel fundamental en la capacidad de crear con rapidez nuevos recuerdos de acontecimientos y experiencias de la vida diaria. El estudio reveló cómo neuronas en el cerebro responden de una manera diferente cuando se crea un nuevo recuerdo.

Esas neuronas se encuentran en el hipocampo, una región del cerebro muy vinculada a la memoria.

Para su estudio, los expertos grabaron la actividad de más de 600 neuronas usando electrodos implantados en el lóbulo temporal medio de 14 pacientes aquejados de epilepsia grave, que llevaban estos dispositivos para una posible cura de su dolencia con cirugía.

A los pacientes se les enseñaron fotografías de famosos, ante los que respondía una neurona, además de lugares como la Torre Eiffel, la de Pisa o la Casa Blanca, a los que respondía otra. A continuación, realizaron un montaje de imágenes combinando esas personas y lugares, para que los pacientes crearan una asociación, por ejemplo Julia Roberts en la Casa Blanca.

Una vez que la persona recordaba esa asociación comprobaron que la neurona que respondía al ver la fotografía de Julia Roberts también comenzaba a "disparar" al ver la Casa Blanca.

Lo sorprendente es que la capacidad de las neuronas para responder a un estímulo diferente se generó rapidísimo. En el momento exacto en que el paciente comenzó a recordar la nueva asociación, la neurona comenzó a disparar también al concepto asociado. En ocasiones bastó con que el paciente viera la asociación de persona y lugar solo una vez para que las neuronas respondieran. Esa rapidez es "fundamental", pues en la vida diaria un hecho puede vivirse o presenciarse una sola vez, pero "con ello basta".

Este estudio da una evidencia muy fuerte de los procesos neuronales que generan la formación de recuerdos, a partir de ahí se abre "un abanico de preguntas", entre ellas cuánto duran en el cerebro o cómo se consolidan.

Los investigadores esperan que el descubrimiento de este mecanismo pueda conducir a una mejor comprensión de la pérdida de memoria y nuevos métodos para combatir la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades neurológicas.

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