Nuestro cerebro naturalmente puede orientarse en el espacio y decidir de qué modo nos moveremos. Esto se debe a la presencia células de lugar y de red que componen un GPS interno. Éstas están ubicadas en la corteza entorrinal y se comunican con el hipocampo para que el sistema funcione correctamente.
  • 02 de Mayo de 2017

El cerebro y la orientación espacial

Nuestra habilidad para percibir el espacio y orientar y dirigir nuestros movimientos (la función visuoespacial) es en apariencia algo natural y que experimentamos sin ninguna dificultad. Esta capacidad nos permite hacer cosas como encontrar el camino para llegar a casa desde un nuevo vecindario o integrarse al tráfico. 

Básicamente, el procesamiento visuoespacial es la aptitud de decir dónde están los objetos en el espacio. Esto incluye las partes del propio cuerpo, aunque también involucra saber qué tan lejos están los objetos de uno mismo y de los otros. 

Es evidente que nuestro cuerpo ocupa un lugar en el espacio y que se relaciona con otros elementos en dicho ámbito, del mismo modo que parece indudable que nuestro cerebro es capaz de realizar representaciones mentales de determinados espacios y de manipular y modificarlas para desplazarse y relacionarse con su entorno. 

No obstante, cada sujeto posee su propia percepción del ambiente que lo rodea. Incluso, desde algunas corrientes filosóficas se ha llegado a cuestionar si los objetos existen fuera del espacio o si el espacio existe más allá de los objetos, y la posición en el espacio está representada en una especie de mapa interior en el hipocampo cerebral, formado por grupos de neuronas llamadas células de lugar. 

El profesor John O’Keefe y el matrimonio de los neurocientíficos May-Britt Moser y Edvard Moser recibieron el Premio Nobel en Medicina por descubrir las neuronas que ayudan a "saber dónde estamos y a dónde queremos ir", que componen el sistema de posicionamiento en el cerebro humano. Han descubierto nuestro “GPS” interno dentro del cerebro y demostrado la estructura detallada a nivel celular que es base de funciones cognitivas complejas. 

La teoría de que el cerebro de los mamíferos contiene un mapa interior que representa la posición del individuo en el espacio no es nueva: fue propuesta en los años cuarenta por el psicólogo Edgard Tolman, de la Universidad de California, en Berkeley. Tampoco es nueva la hipótesis de que ese mapa está relacionado con el hipocampo cerebral, que ya fue avanzada en los años setenta. 

En 1971, O'Keefe descubrió un tipo de células nerviosas que se activaban alternativamente cuando una rata estaba en uno u otro punto de una caja de vidrio. Se trataba de neuronas de posicionamiento que se encargaban de hacer un mapa del lugar. 

Esas "células de lugar" se encuentran en el hipocampo (la región del cerebro que recibe su nombre por tener forma de caballito de mar), el cual está ubicado en una de las partes más internas, mejor conservadas y primitivas del cerebro, con un papel esencial en la formación de memorias y también en la recolección de la base de datos. 

En 2005, el matrimonio Moser descubrió un nuevo componente del GPS cerebral llamado "células de red" o un sistema interconectado de neuronas que determinan la posición y ayudan a encontrar un camino determinado. 

Los hallazgos de estos tres investigadores, sin dudas, ayudaron a responder una pregunta que obsesionó a filósofos y científicos durante siglos: ¿cómo el cerebro crea un mapa del espacio y cómo nos ayuda a movernos por un entorno complejo? 

Los investigadores han podido averiguar así que justo cuando una rata decide qué camino tomar para volver a casa las neuronas de lugar del hipocampo se disparan en una secuencia que representa los puntos sucesivos de la trayectoria que después seguirá. No se trata de una trayectoria recordada, sino de una verdadera hoja de ruta, análoga a la que el GPS del coche ofrece al conductor confundido, como una verdadera simulación mental de lo que ocurrirá a continuación. 

Si bien los hallazgos se hicieron en animales, recientemente también se han descubierto pruebas de que hay un sistema similar en el cerebro humano. Gracias a las nuevas técnicas de imagen cerebral, y por estudiar pacientes que necesitaban cirugía en el encéfalo, se pudo demostrar que el cerebro también tiene "células de lugar y de red" que componen el GPS interno. Éstas están ubicadas en la corteza entorrinal y se comunican con el hipocampo para que el sistema funcione correctamente. 

Actualmente, algunos estudios muestran que existe una menor activación de las áreas cerebrales dedicadas a la orientación espacial con la utilización de un navegador y se cree que ellos están debilitando la capacidad del cerebro para orientarse. Evidentemente la interacción entre la estructura de la memoria espacial y la estructura de la toma de decisiones se modifica y cuando se utiliza el GPS para no estar pendiente del camino y de tomar decisiones se pierde el entrenamiento para saber la ubicación espacial. 

De la misma manera que las calculadoras o la agenda del teléfono han interferido en las habilidades matemáticas o en la capacidad de recordar un número, estos estudios muestran que el navegador del coche o del celular provoca que las áreas cerebrales dedicadas a la orientación espacial y a la navegación reduzcan su actividad. 

A comienzos de siglo, un estudio ya clásico demostró que el cerebro de los taxistas de Londres era más grande que el de otras personas y que una región cerebral, el hipocampo posterior, mostraba una mayor densidad de materia gris. Esos resultados fueron confirmados una década después con una muestra de taxistas antes y después de que tuvieran que aprenderse el mapa de la ciudad de Londres, con más de 25.000 calles londinenses y comprobar que tenían el hipocampo más desarrollado. 

Paralelo a eso, también pudieron comprobar cómo intervienen otras áreas cerebrales, en particular el córtex prefrontal, clave a la hora de planificar nuevas rutas y resolver problemas, como qué hacer si se toma un camino equivocado o hay que buscar una nueva ruta. 

El estudio publicado en Nature Communications muestra que cuando los voluntarios navegaban en modo manual tanto su hipocampo como el córtex prefrontal mostraban mayor actividad al llegar a una nueva calle. De hecho, el registro del escáner era mayor cuántas más opciones tenían ante sí. Sin embargo, este extra de actividad no se producía cuando se dejaban guiar por el navegador del coche o del celular. 

Los resultados de esta investigación confirman el papel clave del hipocampo en la orientación espacial y la planificación de rutas. En concreto muestran cómo ayuda ante nuevas situaciones: al llegar a una nueva calle camino de un objetivo, una parte del hipocampo indexa las conexiones existentes mientras que otra área identifica las características de la calle. Con los dos elementos, el cerebro puede simular las distintas rutas mientras el córtex prefrontal ayuda a decidir cuál escoger para llegar al destino. 

En los enfermos de Alzhéimer esas dos áreas del encéfalo sufren daños. Por eso, los pacientes tienen problemas para orientarse y llegan a perderse. 

El Alzhéimer es una enfermedad neurodegenerativa, ocasionada por una destrucción progresiva de las neuronas cerebrales. Esto produce fundamentalmente por la acumulación en el cerebro de ovillos neurofibrilares de proteína tau y de placas de proteína beta-amiloide, altamente tóxicos para las neuronas. 

El resultado es que los afectados padecen una disminución de sus funciones cognitivas, muy especialmente de la memoria. Y asimismo, y ya desde las primeras fases de la enfermedad, de la orientación espacial. 

En definitiva, parece que los ovillos neurofibrilares de proteína tau destruyen las células rejilla excitables pero no así las inhibitorias, creando así un desequilibrio en la corteza entorrinal que provoca la desorientación espacial característica de la enfermedad. 

Tal vez, la clave para revertir el proceso estaría en encontrar la restauración de este equilibrio, ya sea a través de la estimulación transcraneana, la estimulación cerebral profunda o las terapias lumínicas. 

Pero el descubrimiento del posicionamiento en el cerebro supone un cambio de paradigma para entender cómo un grupo de células especializadas se encargan de tareas cognitivas complejas y abre una vía para entender la memoria, el pensamiento y nuestra capacidad de planear. 

Además, estos hallazgos sugieren que es posible desarrollar test cognitivos basados en la orientación para el diagnóstico del Alzhéimer en sus fases iniciales. De esta manera, al detectar la enfermedad precozmente, sería factible administrar antes los tratamientos, en la búsqueda de un mayor impacto sobre los pacientes.


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