El cerebro necesita crear mapas de lo que nos rodea para orientarnos, desplazarnos de un sitio a otro, reconocer atajos entre los lugares que frecuentamos o memorizar. Un equipo de investigadores del Centro de Neurociencias Cajal (CNC-CSIC), en colaboración con el Imperial College de Londres, ha revelado nuevos detalles sobre cómo el cerebro codifica la información espacial y experiencial. Según informó la revista científica Neuron, donde se publicó el estudio, el hallazgo se centra en el papel del hipocampo, una región cerebral clave para la orientación y la memoria. Este avance podría abrir nuevas vías para entender trastornos neurológicos relacionados con la memoria, como el alzhéimer.
De acuerdo con los resultados obtenidos en ratones, dos subpoblaciones de neuronas piramidales en el hipocampo, denominadas superficiales y profundas, desempeñan roles complementarios en la creación de mapas espaciales. Las neuronas piramidales profundas responden a cambios locales, como la posición de los muebles en una habitación, mientras que las superficiales se enfocan en aspectos globales del entorno, como la orientación de puertas y ventanas hacia puntos cardinales. Esta dualidad permite al cerebro generar representaciones geométricas más sofisticadas y flexibles de lo que se pensaba anteriormente.
Un sistema neuronal que combina estabilidad y flexibilidad
El estudio, liderado por Liset M. de la Prida, investigadora del CNC-CSIC, muestra que ambas subpoblaciones de neuronas trabajan de manera independiente, pero complementaria. Las neuronas superficiales proporcionan una representación estable del espacio, esencial para mantener una referencia constante del entorno, mientras que las profundas se ajustan a los cambios locales, permitiendo al cerebro actualizar su mapa espacial en tiempo real.
“Las neuronas del hipocampo crean representaciones espaciales abstractas que funcionan como un mapa. Esto nos permite orientarnos y recordar las experiencias vividas”, explicó De la Prida. Según la investigadora, este descubrimiento arroja luz sobre cómo estas representaciones surgen de la actividad colectiva de las neuronas, comparándolo con una orquesta en la que cada músico tiene un papel específico en el resultado final.
La capacidad del cerebro para actualizar mapas en entornos cambiantes
Uno de los aspectos más destacados del estudio es cómo el cerebro actualiza sus mapas espaciales ante cambios en el entorno. Por ejemplo, al mover o girar los muebles de una habitación, las neuronas piramidales profundas y superficiales reaccionan de manera diferente, lo que permite al cerebro mantener una representación coherente y flexible de la posición y orientación.
Según explica Julio Esparza, ingeniero biomédico y primer autor del estudio, estas representaciones espaciales globales y locales coexisten en paralelo en el hipocampo. “Los mapas generados por estas dos subpoblaciones conviven enhebrados entre sí para representar la información global (por ejemplo, la habitación donde estamos) y local (los muebles que hay en ella)”, señala Esparza.
El equipo también utilizó técnicas quimiogenéticas para manipular los mapas neuronales, logrando silenciar temporalmente tipos específicos de células. Esto permitió observar cómo los mapas y los anillos tridimensionales podían girar al alterar la actividad de las neuronas superficiales o profundas, lo que demuestra la flexibilidad del sistema de representación espacial del cerebro.
Implicaciones para la memoria y los trastornos neurológicos
El estudio no solo amplía el conocimiento sobre cómo el cerebro procesa la información espacial, sino que también tiene implicaciones prácticas. Según los investigadores, esta capacidad representacional del hipocampo podría ser clave para mejorar técnicas de memorización, como el “palacio de la memoria”. Este truco mental, que utilizan muchos opositores, consiste en imaginar un itinerario a lo largo de diferentes lugares de un entorno familiar, como nuestra casa, donde los conceptos a recordar se sitúan imaginariamente a lo largo de ese itinerario para memorizarlos y recordarlos después con más facilidad.
Además, los hallazgos podrían contribuir al desarrollo de tratamientos para trastornos neurológicos relacionados con la memoria y la orientación, como el alzhéimer. Según informó el CNC-CSIC, la investigación fue financiada por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Fundación La Caixa, lo que subraya la importancia de este tipo de estudios para avanzar en la comprensión del cerebro humano.
Un avance que complementa investigaciones previas
Este trabajo se enmarca en una línea de investigación que fue reconocida en 2014 con el Premio Nobel otorgado a May-Britt y Edvard Moser, junto con John O’Keefe, por sus descubrimientos sobre las células de lugar y en rejilla, que constituyen las bases del sistema de posicionamiento del cerebro. Según destacó el CNC-CSIC, la investigación liderada por De la Prida complementa y amplía estos hallazgos, proporcionando una comprensión más profunda de cómo el hipocampo codifica y procesa la información espacial utilizando distintos marcos de referencia.
En definitiva, este estudio no solo refuerza el conocimiento sobre las funciones del hipocampo, sino que también abre nuevas perspectivas para explorar cómo el cerebro humano crea y actualiza mapas espaciales, un proceso esencial para la orientación, la memoria y la adaptación a entornos cambiantes.
