Cómo el reloj cerebral controla a diario los estados de ánimo

Un profesor de matemáticas en la Universidad de Michigan encabezará un proyecto internacional de un millón de dólares que examinará la conexión entre el trastorno bipolar y las anormalidades en el ciclo circadiano, es decir el ritmo cotidiano en el reloj interno de los mamíferos. En los humanos, este cronómetro con el tamaño de un grano de arroz contiene 20.000 neuronas y está ubicado justo detrás de los ojos. Se denomina núcleo supraquiasmático (NSQ) en el hipotálamo del cerebro, y es responsable de la sincronización de nuestro organismo con el día de 24 horas del planeta. Los científicos creen que este reloj está fuera de sincronía en los pacientes con trastorno bipolar, o condición maníaco depresiva. Algunos de los genes implicados en la enfermedad son los mismos que regulan el reloj biológico. Se sabe que el tratamiento común con el compuesto de litio modifica el período de ese reloj, y que cuando a los pacientes maníaco depresivos se les fuerza a permanecer en un programa de 24 horas muchos experimentan un alivio del episodio, dijo el investigador principal Daniel Forger, profesor asociado en el Departamento de Matemáticas de la UM. La forma en que el reloj cerebral controla el estado de ánimo sigue siendo un misterio. Este nuevo proyecto busca cambiar eso mediante complejos modelos matemáticos y experimentos con ratones. “Observaremos de forma continua el estado del reloj interno de los animales. Cuando veamos una variante usaremos las matemáticas para comprender su función y para probar en qué manera controla el estado de ánimo”, añadió Forger. [Img #7880] (Foto: U. Michigan) Los investigadores examinarán los cerebros de ratones deprimidos y ratones normales y buscarán las anormalidades de la actividad eléctrica. Los científicos procuran determinar cuáles son las regiones del reloj que corresponden con diferentes estados de ánimo en los animales. “Aprenderemos mucho acerca del ritmo circadiano, el cual, además, podría desempeñar un papel en el mal de Alzheimer, el cáncer y los ataques cardiacos aparte de la depresión en sí”, dijo Forger. También participan en este proyecto Toru Takumi, un profesor en el Laboratorio de Biociencias Integrativas de la Universidad de Japón en Hiroshima; y Hugo Piggins, profesor de Ciencias en la Universidad de Manchester (Inglaterra). El proyecto obtiene sus fondos de una donación del Programa competitivo internacional de la Frontera de Ciencias Humanas, que sustenta la investigación básica de ciencias de la vida con financiación de 13 países y la Unión Europea. (Fuente .U. Michigan)

Ansiolítico administrable en forma de espray nasal

Los medicamentos que actúan sobre el cerebro, como por ejemplo los ansiolíticos empleados para mitigar estados exacerbados o persistentes de ansiedad, deben superar numerosos obstáculos en el difícil camino para llegar hasta este órgano. Por ejemplo, si un paciente toma una píldora, el fármaco debe pasar por el sistema digestivo, el hígado y la barrera hematoencefálica. Esto provoca a menudo efectos secundarios que pueden llegar a ser problemáticos. Además, se pierde o queda alterada una gran cantidad de la sustancia activa necesaria, si no es que queda del todo destruida. El Neuropéptido S, una sustancia ansiolítica descubierta recientemente, no sería capaz de llegar al cerebro de esta manera. El tratamiento con esta sustancia sólo sería posible mediante una inyección en el cerebro, un proceso no concebible para un paciente. Sin embargo, en una nueva investigación se ha explorado una vía alternativa de administración, no invasiva, en forma de espray que se inhala por la nariz, y los resultados son prometedores. El equipo de la psiquiatra Ulrike Schmidt, del Instituto Max Planck de Psiquiatría en Alemania, examinó, con la ayuda de experimentos en ratones, si el Neuropéptido S podría llegar al cerebro a través de la mucosa nasal y surtir efecto del modo deseado. Apenas 30 minutos después de haberlo administrado a través de la mucosa nasal, ya habían llegado pequeñas cantidades del Neuropéptido S al cerebro de los ratones. El efecto ansiolítico apareció cuatro horas más tarde: Se pudo observar que efectivamente los ratones estaban menos ansiosos. [Img #7686] Células del hipocampo que han absorbido el Neuropéptido S. (Foto: © Max Planck Institute of Psychiatry) Esto demuestra la eficacia del Neuropéptido S cuando es administrado por vía intranasal. El mecanismo molecular exacto de acción del Neuropéptido S todavía no está claro. Sin embargo, como han mostrado las pruebas electrofisiológicas, influye claramente en las vías de transmisión de señales entre las neuronas del hipocampo, una estructura cerebral importante para el aprendizaje y la memoria. Los investigadores sospechan que el Neuropéptido S tiene un efecto atenuante en ciertas señales del centro cerebral de las emociones, y que como resultado el individuo experimenta menos ansiedad. Estos resultados confirman que el Neuropéptido S es un prometedor fármaco para el tratamiento de pacientes que sufren trastornos de ansiedad.

Cada idioma natal tiene una distinta carga intrínseca de trabajo para el cerebro

Para una persona resulta más difícil leer en su idioma natal si éste es el árabe que si es el hebreo o el inglés, debido a que cuando el cerebro procesa el árabe los dos hemisferios cerebrales dividen el trabajo de modo distinto a lo que hacen cuando es el hebreo o el inglés el idioma procesado. Éste es el llamativo resultado de un nuevo estudio realizado por dos especialistas de la Universidad de Haifa, Israel. De estos resultados se deduce que la contribución de las dos mitades del cerebro al procesamiento del lenguaje escrito depende de la estructura lingüística y gráfica del idioma. Por tanto, cada idioma natal tiene una distinta carga intrínseca de trabajo para el cerebro. Los dos hemisferios del cerebro gobiernan tipos diferentes de actividades: El hemisferio derecho se especializa más en el procesamiento de tareas espaciales y el procesamiento holístico (de patrones) en los mensajes, mientras que el hemisferio izquierdo es responsable del procesamiento de mensajes verbales y del procesamiento localizado de mensajes. Para poder examinar la interacción entre los dos hemisferios mientras se lee en hebreo, inglés y árabe, Raphiq Ibrahim y Zohar Eviatar realizaron dos experimentos con sujetos que fueron asignados a uno de tres grupos de acuerdo a su idioma natal: árabe, inglés o hebreo. Cada grupo realizó el test en su idioma natal. Una comparación entre los resultados de ambos experimentos estableció el grado de interacción entre los dos hemisferios durante el procesamiento cerebral de cada idioma utilizado. [Img #7827] Para una persona resulta más difícil leer en su idioma natal si éste es el árabe que si es el hebreo o el inglés. (Foto: Amazings / NCYT / JMC) Los resultados muestran que para quienes leyeron en hebreo e inglés, los dos hemisferios cerebrales trabajaron de forma independiente en la tarea de lectura, por lo que cada hemisferio podía hacer su trabajo sin verse afectado por las dificultades con las que se topase el otro al hacer el suyo. Por el contrario, para quienes leyeron en árabe, el hemisferio derecho no pudo trabajar de forma independiente en las tareas de lectura, ya que necesitaba usar recursos del hemisferio izquierdo. Según Ibrahim, la conclusión más importante del hallazgo es que a pesar de las similitudes entre el árabe y el hebreo, cuando una persona lee árabe su hemisferio cerebral derecho no puede funcionar de forma independiente y la carga cognitiva se hace especialmente pesada, haciendo que resulte más difícil leer este idioma, incluso para las personas cuyo idioma natal es el árabe. Los resultados del estudio indican que en el ámbito de la lectura de palabras, la forma estructural de la ortografía árabe, es decir, los contornos gráficos de los signos escritos de este idioma, activa el sistema cognitivo de modo diferente a como lo hacen los contornos gráficos de los signos de otros idiomas. La cuestión que se plantea, por tanto, es si, en el mundo moderno, las personas que hablan ciertos idiomas tienen ya de entrada una ventaja, por el ahorro de recursos cognitivos, sobre quienes hablan otros idiomas.

Las personas nacidas en el invierno tienen más riesgo de sufrir esquizofrenia

Las personas nacidas durante la posguerra (considerada hasta el año 1959) y durante los meses de invierno (enero, febrero y marzo) tienen más posibilidades de desarrollar esquizofrenia en el comienzo de la edad adulta. El riesgo de padecer esta enfermedad mental está relacionado con el déficit de vitamina D, que en parte podría explicar la asociación observada entre nacer en invierno (estación con menos exposición a la luz solar y, por tanto, menor producción de vitamina D) y el mayor riesgo de esquizofrenia; y también la mayor prevalencia de esquizofrenia detectada en países más al norte, donde hay menos luz solar. Estos son algunos de los resultados de un artículo publicado en la revista Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry por científicos de la Universidad de Granada (España) sobre datos de personas que requirieron hospitalización psiquiátrica entre 1998 y 2006. El estudio confirma que entre quienes padecen esquizofrenia hay una elevada proporción de nacidos en invierno, especialmente en el mes de enero, comparada con la proporción en los otros meses del año. En el estudio ha colaborado Francisco Díaz Atienza, del Hospital Universitario Virgen de las Nieves, junto a José María Martínez-Ortega, María Dolores Carretero, Luis Gutiérrez-Rojas, Dolores Jurado y Manuel Gurpegui del Instituto de Neurociencias. El objetivo de esta investigación fue comparar las tasas de nacimiento en invierno entre 321 pacientes con esquizofrenia de Granada hospitalizados entre los años 1998 y 2006. Además, se analizó si la proporción de pacientes con esquizofrenia nacidos en invierno se distribuía por igual entre hombres y mujeres, y también si esta proporción fue distinta entre los nacidos durante la postguerra de la guerra civil española (un tiempo caracterizado por una mayor restricción alimentaria) y los nacidos después. El estudio mostró que la diferencia del exceso de nacimientos en invierno entre hombres y mujeres con esquizofrenia fue similar (aunque en mujeres la proporción observada no fue significativamente superior a la esperada debido al pequeño tamaño muestral). Estudios previos demuestran que los varones con esquizofrenia nacidos en invierno tienen un comienzo más temprano de la enfermedad, presentan menos antecedentes familiares y nacen con más frecuencia en zonas urbanas. Además, los hombres podrían ser más vulnerables que las mujeres al efecto de complicaciones obstétricas en el segundo trimestre de embarazo, debido a la menor maduración en útero y al mayor número de alteraciones estructurales cerebrales. Al comparar los nacidos durante la postguerra (hasta el año 1959) con los nacidos después, los investigadores observaron que la proporción de nacimientos en invierno en pacientes con esquizofrenia durante el período de postguerra fue del 40%, significativamente superior al 28% observado de 1960 a 1986. Se especula con que esa diferencia se ha acortado debido a una mejora en los cuidados obstétricos durante el embarazo y a la mejora nutricional materna (otros estudios han demostrado que hay mayor riesgo de desarrollar esquizofrenia cuando ha habido una privación nutricional prenatal, cuando la madre tiene bajo peso o cuando la madre tiene déficit de hierro o de vitamina D). [Img #7801] El riesgo de padecer esta enfermedad mental está relacionado con el déficit de vitamina. (Imagen: Skinner Photography) “Numerosas investigaciones han demostrado que nacer en invierno en países del hemisferio norte se asocia a una mayor posibilidad de desarrollar esquizofrenia en la edad adulta”, explica José María Martínez Ortega, del departamento de Psiquiatría de la Universidad de Granada, autor principal de este artículo. Aunque se desconoce el mecanismo que subyace a este hecho, “podría ser sólo una expresión del efecto de diversos agentes ambientales que actúen durante la gestación, tales como complicaciones obstétricas, infecciones virales (en particular durante el segundo trimestre de embarazo) o déficits nutricionales”. La hipótesis que se postula es la del neurodesarrollo por la que el cerebro del feto quedaría dañado, pero esa alteración sólo se manifestará cuando el sistema nervioso haya alcanzado un mayor grado de maduración y de complejidad funcional. “Se puede comprender mejor siguiendo el símil de un ordenador infectado por un virus: mientras no se utilicen determinadas funciones, el virus no tiene por qué manifestarse. Algo parecido ocurre con la esquizofrenia, que estaría latente pero no aparecería hasta la edad adulta”, concluye. (Fuente: UGR)

Efectos beneficiosos de las bayas para el cerebro

Un estudio reciente aporta más evidencias de que comer arándanos, moras, fresas y otras bayas tiene efectos beneficiosos sobre el cerebro y podría ayudar a prevenir la pérdida de memoria asociada al envejecimiento y otros cambios nocivos de esa clase en el cerebro. Los resultados de esta investigación se suman así a los de otros estudios que, en un número creciente durante los últimos años, señalan que comer bayas puede ejercer efectos beneficiosos en el cerebro de las personas mayores. Para evaluar la solidez de las evidencias previas sobre las bayas, los autores del nuevo análisis de resultados, Barbara Shukitt-Hale y Marshall G. Miller, examinaron de forma exhaustiva estudios sobre el tema efectuados con células, animales y humanos. Su trabajo sobre las consecuencias positivas de comer bayas se ha dado a conocer a través de la revista académica Journal of Agricultural and Food Chemistry, de la ACS (American Chemical Society, o Sociedad Química Estadounidense). Los datos revisados por Shukitt-Hale y Miller llevan a la conclusión de que las bayas ayudan al cerebro a mantenerse sano de varias maneras. Las bayas contienen altos niveles de antioxidantes, compuestos que protegen a las células contra los daños infligidos por las sustancias conocidas como radicales libres, que pueden resultar bastante peligrosas. [Img #7864] Comer arándanos, moras, fresas y otras bayas tiene efectos beneficiosos sobre el cerebro. (Foto: iStock) Las bayas modifican en algunos aspectos el modo en que se comunican las neuronas del cerebro. Estos cambios en la señalización pueden prevenir la inflamación que en el cerebro contribuye a que se produzcan daños neuronales, y mejoran tanto el control motor como la cognición. Las investigaciones posteriores mostrarán si estos beneficios son el resultado de compuestos individuales que poseen en común esas bayas o si las combinaciones únicas de sustancias químicas presentes en cada baya simplemente tienen efectos similares.

Einstein acertó de pleno sobre el Universo

La teoría de la relatividad del genial físico alemán es «increíblemente precisa», según una nueva investigación sobre la expansión del Cosmos.
Una nueva investigación que revisa la teoría de la expansión del Universo de Albert Einstein concluye que esta es "increíblemente precisa". El equipo de físicos y cosmólogos de la Universidad de Portsmouth (sur de Inglaterra) y del Instituto Max Planck de Astrofísica de Alemania han anunciado sus resultados en el encuentro nacional de astronomía que se celebra estos días en la Universidad de Manchester, en Inglaterra. Según los científicos, sus mediciones son las más ajustadas hechas jamás la aceleración del cosmos en sus comienzos.

Según los investigadores, la expansión del Universo podría explicarse mediante la teoría de Einstein y la constante cosmológica, una combinación que supone la respuesta "más sencilla" a este fenómeno. Además, los resultados pueden arrojar luz sobre el misterio de la energía oscura, de la que tan poco se conoce y que puede ser fundamental en este proceso.

En concreto, los investigadores se centraron en el período comprendido hace entre 5.000 y 6.000 millones de años, cuando el Universo era casi la mitad de antiguo que ahora, y llevaron a cabo mediciones con una precisión "extraordinaria". La teoría de la relatividad de Einstein, por la que éste recibió el Premio Nobel de Física en 1921, predice la velocidad por la que galaxias muy alejadas entre sí se expanden y se distancian, y la velocidad a la que el Universo debe de estar creciendo en la actualidad.

Estos resultados son, según la investigadora Rita Tojeiro, "la mejor medición de la distancia intergaláctica que se haya efectuado nunca, lo que significa que los cosmólogos estamos más cerca que en el pasado de comprender por qué la expansión del Universo se está acelerando".
Energía del vacío

En este proceso parece tener un gran protagonismo la energía del vacío, relacionada con el período inicial de la expansión, y según algunos astrofísicos también con la aceleración de la expansión del Universo. En opinión de Tojeiro, lo mejor de la teoría general de la relatividad de Einstein es que se puede comprobar y que los datos obtenidos en este estudio "son totalmente consistentes" con la noción de que esta energía del vacío es la responsable.

Según los expertos, esta confirmación ayudará a los científicos a comprender mejor qué es lo que causa este misterioso proceso y por qué sucede. También esperan avanzar en la investigación de la materia oscura, aquella que no emite suficiente radiación electromagnética para ser detectada con los medios técnicos actuales, pero cuya existencia se puede deducir a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible, tales como las estrellas o las galaxias.

"Los resultados no muestran ninguna evidencia de que la energía oscura sea simplemente una ilusión fruto de nuestro pobre entendimiento de las leyes de la gravedad", añadió Tojeiro. Una mejor comprensión de la energía y la materia oscura ayudaría a entender a su vez de qué están hechos los agujeros negros.

Habla artificial controlada con movimientos de las manos

Una nueva tecnología hace posible que una persona hable o cante usando tan sólo sus manos para controlar un sintetizador de voz. La tecnología de este sintetizador que convierte gestos en voz reproduce hasta cierto punto procesos anatómicos empleados por el ser humano al hablar.

Usar esta nueva tecnología es como tocar un instrumento musical que produce voz. Entre las aplicaciones, se pueden incluir la ayuda a personas con trastornos del habla y nuevas formas de expresión musical.

El sistema, desarrollado por el equipo de Sidney Fels, Robert Pritchard y Johnty Wang, de la Universidad de la Columbia Británica, en Canadá, consta de guantes especiales equipados con sensores que detectan la posición de la mano en el espacio. Ciertas posturas de los guantes están asociadas con ciertas áreas en el espectro sonoro.

Hay sensores que detectan las flexiones, de modo que cuando un usuario cierra su mano, se crean sonidos consonantes. Abrir la mano produce los sonidos de las vocales del mismo modo que el tracto vocal lo hace cuando se mueve la lengua.

Usando dos manos, y con un adecuado reparto de funciones entre ambas, se logra un control más preciso y rápido de la generación de sonidos del habla.

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La nueva tecnología hace posible que una persona hable o cante usando tan sólo sus manos para controlar un sintetizador de voz. (Imagen: Amazings / NCYT / JMC)

En el aspecto meramente artístico, hasta el momento de escribir estas líneas ha habido siete actuaciones internacionales de músicos que han tocado un conjunto de piezas escritas específicamente para las capacidades expresivas de este "instrumento" tan singular.

Aprender a controlarlo no es muy difícil. Se suele necesitar unas 100 horas para aprender a hacer hablar al sistema y para usarlo con eficacia.

Demuestran que la memoria reside en células específicas del cerebro

Nuestros recuerdos más dulces o temerosos, como el primer beso o una situación de pánico, dejan huellas en la memoria que pueden evocar el recuerdo detallado de cosas pasadas, incluyendo todas las sensaciones de la experiencia. Los neurocientíficos llaman a estas huellas de memoria, engramas.

Pero, ¿los engramas son conceptos o una red física de neuronas del cerebro? En un nuevo estudio del MIT, los investigadores utilizaron la optogenética para mostrar que los recuerdos residen realmente en células del cerebro muy específicas, y que simplemente activando una pequeña fracción de células del cerebro se puede rememorar un recuerdo completo