30 de abril de 2014

Can Whales and Dolphins Make Mental Maps?

By William Skaggs

The brains of cetaceans—dolphins and whales—differ from those of other mammals in a number of ways, but one of the most striking differences is the size of the hippocampus.  As a general rule, the larger the size of a mammal’s brain, the smaller the fraction of it that the hippocampus occupies, so dolphins and whales would be expected to have a small hippocampus in any case. But the cetacean hippocampus isn’t just small; it is so tiny that it barely exists.

The relative size of the cetacean hippocampus was recently quantified by a group of researchers led by Paul Manger (Patzke et al, 2013). They examined data on the size of the hippocampus in several hundred species of mammals, including several species of whales and dolphins. They found that a plot of hippocampus volume versus total brain volume yields points that are almost all clustered tightly around a smooth curve—but the points for cetaceans are outliers. Their hippocampal volumes are only 8 percent to 20 percent of what would be expected on the basis of total brain size. No other type of mammal comes close to matching that. Even the hippopotamus—the nearest living relative of cetaceans—has a hippocampus size close to what the main trend line predicts


Log-log plot of hippocampal volume versus total brain volume, for 375 species of mammals from a wide variety of groups. Used with permission from Patzke et al, 2013.


Manger’s group also found another striking difference between the hippocampus of cetaceans and other mammals. The hippocampus is one of only two brain areas that are known to show neurogenesis (creation of new neurons) in adult mammals (the other is the olfactory bulb). Manger and his colleagues examined the hippocampus of 71 species of mammals and found evidence for adult neurogenesis in all of them except the ones from cetaceans.

Manger has long been known as a skeptic about the intelligence of dolphins and whales, and he interprets the data as additional evidence that their brains are not as sophisticated as the brains of other mammals. It is interesting, though, to think about the findings in light of current theories of hippocampal function. At a general level, the small size of the cetacean hippocampus and the absence of adult neurogenesis both suggest the same conclusion: whatever function the hippocampus performs, dolphins and whales don’t have as much need for it as other mammals.

But what function is that, exactly? Executive summary of the answer: we can guess but we don’t know. There are two main functions that theorists associate with the hippocampus, and both involve memory. The first is long-term episodic memory; the second is spatial memory. I will consider each in turn.

Credit: Gregory "Greg" Smith via Flickr


In humans, destruction of the hippocampus causes inability to form new memories and major loss of memories from the recent past, but memories from the distant past, such as childhood, are usually intact. A patient with this type of amnesia can meet with the same doctor daily for years without ever learning the doctor’s name or even knowing that he had met this person before.

It is important to clarify that hippocampal amnesia does not affect all types of memory. Procedural learning (the ability to learn new tasks) and working memory (the ability to hold information in mind briefly) remain intact. The signature of hippocampal amnesia is an absence of conscious awareness of having experienced an event, not an absence of memory in general.

So what about dolphins and whales? Is it possible that their diminutive hippocampus means that they lack conscious memory of past events? Unfortunately there is not enough data to answer the question. There have been several experimental studies of memory in dolphins, but not the right sort of memory.

There is one sort of memory that dolphins clearly possess to a high degree (Herman, 2010). A dolphin can be instructed, using a gesture-language, to perform a series of actions, and then a short time later it can be instructed to “repeat” them. Dolphins are quite good at that. But the delay between the first performance and the repetition is generally only a matter of seconds, so this has to be classified as working memory rather than episodic memory.

Credit: Jay Ebberly via Flickr

As far as episodic memory is concerned, the most relevant information comes from a study last year that found that dolphins are capable of recognizing the vocal calls of other dolphins they have previously known, even after an absence of decades (Bruck, 2013). If recognizing a vocal call is equivalent to learning a person’s name, then this ability would be unexpected in hippocampal amnesia. But it would be dangerous to draw strong conclusions from a single piece of information such as this.

In summary, dolphin episodic memory is a fertile area for future experimental work, and we can’t yet predict how it will turn out.

What about spatial memory?


One of the most popular theories of hippocampal function over the years has been the “cognitive map hypothesis” (O’Keefe and Nadel, 1978), which says that the hippocampus plays a central role in the formation of mental maps, allowing the brain to represent the layout of an environment and the location of objects and features.

It is interesting to note that cetaceans in their natural environment probably have less need for cognitive maps than any other type of mammals. They are the only mammals that spend most of their lives at the surface of the open sea. On the open sea there is no meaningful concept of a “place”. Spatial relationships are very important, of course, but they are relationships between pairs of objects, not between an object and a place in a stable environment. (I am talking about small-scale maps here. Dolphins and whales clearly would benefit from being able to learn the general features of a large area of space—the layout of coastlines, the locations of islands, reefs and river outlets, etc. But there are reasons to believe that large-scale maps of that type rely on different neural mechanisms from small-scale cognitive maps.)

Credit: Réunion Underwater via Flickr

The question, then, is whether dolphins and whales are able to form mental maps of an environment and remember the locations of objects. It should be reasonably straightforward to test that experimentally, because even though the natural environment of free dolphins is unstructured, captive dolphins spend their lives in tanks with limited size and fixed features. It makes sense to ask how well they understand the spatial layout of the tanks they live in. Unfortunately here too experimental data is almost entirely lacking. Scientists who study spatial cognition have worked out a number of systematic ways of testing spatial memory, but none of them have been attempted using dolphins.

Practically the only relevant information comes from a study carried out by Kelly Jaakkola and her colleagues (Jaakkola et al, 2010). They wanted to know the extent to which a dolphin could maintain a memory of the location of a hidden object. Their procedure involved a small stuffed toy and three buckets spaced a foot apart at the edge of the dolphin’s pool. The toy was either (1) placed in one of the buckets in full view of the dolphin; (2) placed in one of the buckets and then moved to a different bucket; (3) placed in a container and then invisibly transferred to one of the buckets; (4) placed in a bucket, after which that bucket was transposed with another one. The general finding was that the dolphins succeeded in conditions 1 and 2 at above-chance levels, but not in conditions 3 and 4. Even where they succeeded, performance was erratic and a great deal of careful training was required. The authors concluded that dolphins have only a limited ability to mentally track the locations of hidden objects—roughly as good as dogs, but not as good as great apes.

Beyond that, the only information available is anecdotal. Louis Herman and Paul Forestell carried out an experiment in the 1980s in which they asked dolphins to report the presence or absence of named objects in their pool (Herman and Forestell, 1986). In many cases the dolphins would take time to explore the pool before responding. In some cases the dolphins would respond in a way that suggested awareness, including awareness of what part of the pool the object was located in, but that aspect was not examined formally.

The bottom line is that we really have no solid information at this point about whether dolphins can form cognitive maps. And the cumulative bottom line is that we can speculate about whether the tiny hippocampus of dolphins and whales brings about a weakness in episodic memory or spatial memory, but at this point we just simply don’t know the answer.

Tomado de: http://blogs.scientificamerican.com/guest-blog/2014/04/24/can-whales-and-dolphins-make-mental-maps/

Reír, igual a meditar

La risa desencadena unas ondas cerebrales parecidas a las asociadas con la meditación, según un pequeño estudio reciente, informó HealthDay News.

Otra investigación también halló que el humor y la risa podrían ayudar a combatir la pérdida de la memoria en los adultos mayores, según la misma fuente.

El primer estudio constató que otras formas de estimulación producen diferentes tipos de ondas cerebrales que las que generan la risa.

Los investigadores observaron a 31 personas a las que se monitorizó las ondas cerebrales mientras veían videoclips de humor, espirituales o perturbadores. Mientras veían los videos de humor, los cerebros de los voluntarios tenían niveles altos de ondas gamma, que son las mismas que se producen durante la meditación.

Durante los videos de espiritualidad, los cerebros de los participantes mostraron niveles más altos de ondas cerebrales alfa, parecidas a las que aparecen cuando una persona descansa. Los videos perturbadores provocaron bandas de frecuencia de ondas cerebrales planas, parecidas a cuando una persona se siente desapegada, cuando no reacciona o no quiere estar en una situación dada.

Los investigadores fueron dirigidos por Lee Berk, profesor asociado de la Facultad de Profesiones Relacionadas con la Salud, y profesor de investigación asociado de patología y anatomía humana en la Facultad de Medicina de la Universidad de Loma Linda, en California, Estados Unidos.

El estudio se presentó el domingo pasado en la reunión de Biología Experimental en San Diego. Los datos y las conclusiones deben ser considerados como preliminares hasta que se publiquen en una revista revisada por profesionales.

"Lo que hemos descubierto en nuestro estudio es que el humor asociado con la risa alegre mantiene oscilaciones de la banda de frecuencia de las ondas gamma de gran amplitud. La gamma es la única frecuencia que se encuentra en todas las partes del cerebro", señaló Berk en un comunicado de prensa de la universidad.

"Lo que esto significa es que todo el cerebro participa realmente en el humor. Se trata de una experiencia cerebral integral con la banda de frecuencia de las ondas gamma, y el humor, de forma parecida a la meditación, se produce allí; decimos que esto es estar 'en la zona'", explicó Berk.

Afirmó que la risa "es como si el cerebro hiciera ejercicio". Este efecto es importante porque "permite los estados subjetivos del sentimiento de ser capaz de pensar más claramente y tener pensamientos más integradores", dijo Berk.

Memoria

Entretanto, el otro estudio tomó como antecedente investigaciones previas que hallaron que la hormona del estrés, el cortisol, podría dañar la memoria y la capacidad de aprendizaje en los adultos mayores. Se investigaró si la risa podría reducir el daño provocado por el cortisol.

Los investigadores mostraron un video humorístico de 20 minutos a un grupo de personas mayores sanas y a un grupo de personas mayores con diabetes. Se comparó a esos grupos con un grupo de adultos mayores que no vieron el video.

Los dos grupos que vieron el video gracioso mostraron reducciones significativas de cortisol, y unas mayores mejoras en las pruebas de memoria, en comparación con el grupo que no vio el video.

Tomado de: http://www.lostiempos.com/vida-y-futuro/salud/salud/20140430/reir-igual-a-meditar_253284_553963.html

24 de abril de 2014

Ratones con alzhéimer recuperan la capacidad de memorizar

Científicos españoles logran eliminar las manifestaciones tempranas de la enfermedad con una terapia génica. Estudian su eficacia en la fase avanzada.

En las primeras etapas de la enfermedad de alzhéimer, los afectados empiezan a perder la capacidad de aprender y de memorizar. Así, uno puede no recordar dónde está su casa, por dónde se va a la panadería del barrio, dónde se casó... Unos científicos españoles han logrado revertir, en ratones de laboratorio, esa pérdida de memoria en la fase inicial de la enfermedad de manera que, con su terapia génica, los animales recuperan la capacidad de recordar. No saben aún si su estrategia terapéutica será efectiva en estadios avanzados de la enfermedad, pero ya están pensando que, tal vez, se pueda desarrollar algún fármaco que active el gen que, al dejar de funcionar correctamente, disminuye la capacidad cognitiva de los afectados. Solo en España hay unas 400.000 personas afectadas por esta forma de demencia.

Carlos Saura y sus colegas del Instituto de Neurociencias de la Universidad Autónoma de Barcelona, han hecho su investigación con unos ratones modificados genéticamente para que produzcan niveles elevados de la proteína beta-amiloide que se acumula en el cerebro de los pacientes de alzhéimer en forma de placas. Con ellos han descubierto que el gen Crtc1, un activador de cientos de otros genes implicados en las conexiones neuronales, está alterado en estadios iniciales de la enfermedad, en los ratones y en muestras cerebrales humanas. Además, han aplicado una nueva terapia génica directamente en el hipocampo, “la región del cerebro donde se procesa y almacena ese tipo de memoria de situaciones, tiempo, lugares...”, señala Saura.

Sus experimentos son sencillos de explicar: en una piscina de un metro cuadrado hay una plataforma sumergida pero somera que alivia a los ratones que están nadando y a los que no les gusta el agua. En las paredes hay referencias que les ayudan a recordar dónde esta el islote y en pocos días de aprendizaje, los ratones sanos aprenden a encontrarlo sin dificultad. Sin embargo, los que tienen alzhéimer pueden dar con la plataforma un día, pero al siguiente no recuerdan dónde estaba y vuelven a buscarla. “Con la terapia génica que les aplicamos, inyectándoles el gen no defectuoso en el hipocampo, los ratones con alzhéimer recuperan la capacidad de aprender y memorizar como los sanos”, afirma el investigador. La prestigiosa revista de la Sociedad de Neurociencia de EE UU The Journal of Neuroscience, destaca en su portada del último número la investigación de estos científicos españoles.

¿Sería posible recuperar también los recuerdos? “Dudo de que llegue a existir un tratamiento para recuperar lo olvidado, porque la memoria reside en cambios estructurales y celulares en las neuronas, y si se ha olvidado porque se han perdido esas conexiones neuronales, no hay forma de reponerlas...”, apunta Saura.

Su terapia para los ratones transgénicos consiste en inyectar, mediante cirugía, el gen Crtc1 directamente en el hipocampo, de manera que su función se puede reponer en las neuronas en las que no funciona. Así, con la proteína que produce el gen sano, se restituyen los genes implicados en las conexiones neuronales y el ratón recupera la memoria a largo plazo. El animal ya es capaz de dirigirse directamente a la cómoda plataforma de la piscina de ensayos que el día anterior había encontrado, en lugar de empezar de nuevo a buscarla.

En humanos, comenta Saura, sería complicado traducir esta forma de terapia génica con inyección en el hipocampo. “La idea es aplicar estos conocimientos para diseñar fármacos que activen el gen defectuoso en el paciente, de manera que recupere la capacidad de aprender y memorizar”, explica. “Estamos trabajando en las etapas de la enfermedad en las que se producen alteraciones celulares patológicas iniciales, antes de que se formen las placas amiloides y una terapia que influya en esas etapas podría prevenir la pérdida cognitiva”.

El siguiente paso que estos neurocientíficos planean en sus experimentos es hacer el seguimiento a más largo plazo de los ratones con la terapia génica para ver si se frena el desarrollo de la enfermedad a más largo plazo y, por otro lado, averiguar qué efecto tiene esta terapia cuando el alzhéimer está muy avanzado.

Tomado de: http://sociedad.elpais.com/sociedad/2014/04/23/actualidad/1398282568_688574.html

22 de abril de 2014

¿Por qué seguimos perdiendo las llaves?

Los genes, la vida frenética y el exceso de información tienen la culpa de que cada vez sea más difícil recordar dónde colocó la cartera, el móvil o las gafas de sol.

Móviles, llaves y carteras, pero también dentaduras, tablas de surf o sillas de ruedas. Basta con echar un vistazo a las oficinas de objetos perdidos para descubrir el carácter frágil de la memoria humana. Pero esto es solo lo que perdemos fuera de casa. ¿Y aquellos objetos cotidianos que extraviamos en nuestro propio hogar o lugar de trabajo? No se desesperen: pasa en las mejores familias y tiene una explicación.

Según algunas investigaciones al respecto, este olvidadizo y extendido hábito es común independientemente de la edad y nada tiene que ver en su forma habitual con enfermedades relacionadas con la memoria. De media, una persona extravía hasta nueve artículos al día y gasta unos 15 minutos diarios en encontrarlos, inciden esos estudios. Gran parte de la culpa de estos lapsos de memoria reside en nuestra herencia genética; a lo que habría que sumar el estrés, la fatiga, la multitarea y, en los casos particularmente graves, enfermedades como la depresión o los trastornos de déficit de atención.

“Es la ruptura en la interfaz de la atención y la memoria”, explica el profesor de Psicología de la Universidad de Harvard y autor de Los siete pecados de la memoria Daniel L. Schacter. Y ¿qué significa esto? Pues básicamente una falla entre el momento en el que dejamos el objeto en un lugar y no somos capaces de activar nuestra memoria y codificar lo que estamos haciendo y el momento en que intentamos recuperar esa memoria. Cuando ponemos las gafas de sol en la entrada, nuestro hipocampo toma una suerte de instantánea o imagen de ese momento que después nos sirve como recordatorio o post it mental. Es importante prestar atención a esas acciones para poder codificarlas. Si no recuperamos el momento, habremos perdido el objeto. ¿Y qué puede contribuir al fracaso de la memoria? Pues, por ejemplo, un cambio en el estado de ánimo entre el momento de codificación y el de recuperación, según Kenneth Norman, profesor de Psicología de la Universidad de Princenton. Una escena familiar: Llega a casa hambriento, suelta las llaves o las gafas y cuando va a buscarlas, ya saciado, no tiene ni idea de dónde las dejó. Un consejo: intente rememorar la voracidad de horas atrás.

De acuerdo con un estudio realizado en la Universidad de Bonn (Alemania), la mayoría de las personas olvidadizas presenta una variación en el gen receptor de dopamina D2 (DRD2) que las hace más propensas a los fallos de memoria. “El despiste es bastante común”, asegura Sebastian Markett, autor principal del estudio e investigador en Psicología de la Neurociencia, quien matiza que alrededor de la mitad de los motivos del olvido observados en el estudio estaban relacionados con causas genéticas.

La enfermedad de la vida ocupada

Hasta aquí la genética y el funcionamiento de nuestro cerebro, pero también estos lapsos de memoria tienen que ver con nuestro estilo de vida moderno. Y, parece ser, que cada vez son más normales entre la gente joven. Investigadores del CPS Research de Glasgow (Escocia), que han llamado a este tipo de desmemoria “síndrome de la vida ocupada” y que en el mundo científico se conoce como "trastorno de discapacidad cognitiva subjetiva" (SCI), constataron que cada vez somos más olvidadizos por nuestro estilo de vida frenético y la sobrecarga de información. “La desmemoria es un proceso normal de la vejez, pero tenemos evidencia anecdótica que sugiere que está ahora afectando a gente cada vez más joven como resultado de múltiples ocupaciones en el hogar o el trabajo y por el exceso de información proveniente de los varios medios de comunicación que consumimos hoy en día", explicaba el doctor Alan Wade.

El primer paso, y más evidente, para solucionar el problema pasa por encontrar un lugar para cada objeto, que además tenga algo de sentido para nosotros. Poner las llaves siempre en el colgador tras la puerta, las gafas de leer en la mesita de de noche o el cargador del móvil en el cajón del salón, es una ayuda.

Otra técnica, apunta Marcos McDaniel, profesor de Psicología de la Universidad de Washington en St. Louis y coautor del libro Fitness Memory: Una guía para el envejecimiento exitoso, es pensar e incluso decir en voz alta la acción que estamos haciendo. Repita en voz alta: “Voy a poner la cartera en la cómoda”. También sirve visualizar la acción que queremos hacer en un futuro cercano. Imagine los tomates, la lechuga y el pollo antes de plantarse en el supermercado.

Michael Solomon nos da una docena consejos en su web, así como en el libro How to Find Lost Objects (¿Cómo encontrar objetos perdidos?). Antes de buscar, primero ha de tener una idea sobre dónde hacerlo; si no está ahó el objeto, deshaga sus pasos, piense en lugares con tendencia a camuflar (¿tras el cojín del sofá?) y siempre mire exhaustivamente, con un orden y no al azar, y piense en ese pequeño radio de 18 pulgadas por el que vagan los objetos una vez depositados (la zona eureka).

Una última pista de regalo: existe un gadget llamado Tile que, una vez adherido al objeto de marras, nos permite poder localizarlo a través de una aplicación de smartphone y en un radio de alcance de hasta 30 metros. Eso sí: cuidado con traspapelar el iPhone.

Tomado de: http://elpais.com/elpais/2014/04/21/icon/1398092843_426990.html

21 de abril de 2014

Proteínas malformadas pueden ser claves en el diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer

Un estudio ha revelado la eficacia de una nueva técnica para localizar unos fragmentos proteicos que podrían ser claves en el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer (EA). Los autores indican que el nuevo método puede suponer una mejora en la valoración de la EA, que ahora se detecta en etapas muy avanzadas principalmente a través del examen clínico, técnicas de neuroimagen y análisis del líquido cefalorraquídeo.

El estudio se basa en la detección de los oligómeros Aβ que son los precursores de las placas amiloides típicas de la EA, estructuras que se considerada que producen el daño neuronal en el cerebro de los pacientes. Se trata de una tecnología denominada PMCA (protein misfolding cyclic amplification), que detecta la presencia de proteínas malformadas características de este tipo de patologías.

El uso de este método en pacientes con EA mostró una alta eficacia para localizar los oligómeros Aβ en concentraciones muy bajas y, según los autores, fueron capaces de discernir entre pacientes con EA o con otras patologías neurodegenerativas con un bajo porcentaje de error.

El siguiente paso en la investigación consistiría en adaptar el uso de esta tecnología en muestras de sangre y orina para conseguir un método mucho menos invasivo.

Tomado de: http://www.neurologia.com/sec/RSS/noticias.php?idNoticia=4548

ARTÍCULO COMPLETO: Detection of Misfolded Aβ Oligomers for Sensitive Biochemical Diagnosis of Alzheimer’s Disease 

8 de abril de 2014