Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/259/12
México, D.F., 26 de octubre de 2012

• Un estudio reciente de Ranulfo Romo, explica cómo interactúan distintas regiones cerebrales para convertir una decisión en un acto motor voluntario

El equipo que encabeza Romo, colocó microelectrodos en el cerebro de monos macacos adultos entrenados para discriminar la diferencia entre dos estímulos.
Foto: Luis Contreras/AMC
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Estás caminando distraído en la calle y de pronto chocas contra alguien. Volteas para disculparte y te alegras al ver el rostro de tu interlocutor: es un amigo de la infancia. Le das un efusivo abrazo y le pides te ponga al tanto sobre su vida. ¿Qué ocurrió en tu cerebro en ese breve periodo de tiempo? En apariencia no mucho; sin esforzarte y de manera inmediata supiste de quién se trataba; en seguida no hiciste más que extender los brazos.

Hoy se sabe que en toda la tarea –que incluye la percepción de estímulos (ver un rostro), su discriminación (reconocer a tu amigo), la toma de decisiones (abrazarlo) y la acción (moverse)- participan varias áreas de la corteza cerebral, el tejido más externo del cerebro. El doctor Ranulfo Romo Trujillo dirige desde hace varios años un grupo de investigación en el Instituto de Fisiología Celular de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), que se ha dedicado a estudiar la actividad neuronal en cada una de dichas operaciones o pasos cognoscitivos. En agosto de este año publicó sus más recientes avances en The Journal of Neuroscience.

“El trabajo muestra por primera vez cómo los grupos de neuronas de distintos circuitos corticales se coordinan en un instante para hacer toda la tarea”, dijo Romo, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias. Lo que él y sus colaboradores hicieron fue registrar simultáneamente la actividad de varios grupos de neuronas en distintos lóbulos corticales somatosensoriales (zona de recepción sensorial principal del tacto) y frontales (zona asociada con un tipo de memoria que usamos en periodos muy cortos para discriminar entre estímulos, conocida como memoria de trabajo) al realizar una tarea de discriminación de estímulos vibrotáctiles.

“Previamente habíamos estudiado sistemáticamente cada uno de los circuitos. Sin embargo, el proceso (la discriminación de los estímulos) ocurre en un instante de tiempo y no en distintos. Entonces, lo que nos interesaba saber es cómo las neuronas de distintos circuitos corticales coordinan su actividad para sentir, memorizar y tomar una decisión”.

El equipo colocó microelectrodos (dispositivos más delgados que un cabello que registran directamente los pulsos eléctricos de las neuronas) en el cerebro de dos monos macacos adultos entrenados para discriminar la diferencia de frecuencia entre dos vibraciones mecánicas, aplicadas de manera consecutiva a la punta de un dedo. A continuación se les pedía reportar sus percepciones mediante una decisión: oprimir uno o dos botones. Los animales eran recompensados con jugo si la discriminación había sido correcta.

Para ampliar el análisis, los investigadores dividieron las pruebas de acuerdo con su grado de dificultad; en las fáciles, la diferencia entre un estímulo y el otro siempre era la misma; mientras que en las difíciles era variable, lo cual dificultaba su discriminación.

El estudio muestra que el almacenamiento de la decisión es un proceso colectivo dinámico: las neuronas de cada circuito presentan transiciones conjuntas – todas pasan de un estado estacionario a otro dinámico continuamente-, de manera diferida respecto a otros grupos de neuronas, y a continuación se coordinan con grupos de neuronas de otros circuitos. Esto da como resultado que la actividad de los grupos neuronales fluya a través de dos diferentes vías dependiendo de la decisión del animal y con cursos de tiempo variables dependiendo de la dificultad de cada prueba; en las pruebas difíciles las transiciones son más retardadas y variables que en las fáciles.

Además de las aportaciones al conocimiento de las funciones cerebrales, el estudio es valioso por los avances metodológicos que reporta. “Esta es la primera vez que se tiene acceso a todos los circuitos. Se puede estudiar fácilmente una neurona o hasta dos en un circuito, pero tener varias neuronas de un solo circuito y luego varias de distintos circuitos representó un trabajo técnico muy complejo, que involucró entre cinco a seis personas trabajando al mismo tiempo”.

El trabajo ha sido complejo, pero Ranulfo Romo, quien es también miembro de El Colegio Nacional, sostiene que sus resultados son confiables pues, junto con el grupo de investigadores que encabeza, lleva varios años diseñando, construyendo y validando sus técnicas de registro, de control de los animales; así como de almacenamiento, análisis e interpretación de la información.

El investigador reconoció que a pesar de los varios avances en el campo de las neurociencias, nuestro conocimiento sobre el funcionamiento del cerebro es aún modesto, “nadie en este momento en el mundo puede darme una idea mecanística de cómo hace el cerebro para generar un acto motor voluntario”.

De ahí que uno de sus objetivos de fondo sea “resolver el mecanismo per se de la percepción, la toma de decisiones y la memoria de trabajo. Nosotros hemos aportado pruebas muy contundentes y directas sobre dónde y cómo ocurren en el cerebro los procesos celulares asociados con esas tareas; los tenemos, pero queremos profundizar más en ellos hasta poder generar modelos que puedan ser prácticamente únicos, que describan cómo hace el cerebro desde el punto de vista físico para generar procesos cognoscitivos de alto orden”.

Los resultados que se logren en ese momento podrían, según Romo, ayudar a recrear ‘el mundo perdido’ a través de la manipulación directa de las neuronas, por ejemplo, si se perdiera la capacidad motora o hubiera disfunciones en el procesamiento de la información que llega al cerebro.

Alejandra Monsiváis Molina