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¿Por qué dormimos?

“No se sabe aún, pero estamos trabajando en ello” es quizás la respuesta más frecuente que te vas a encontrar cuando preguntas sobre ciertos aspectos del cerebro. No iba a ser menos en lo relacionado con dormir. Pero no todo es tan negativo. Hay algunos aspectos que sí pueden ser respondidos.

Gracias a los avances en neurociencia, hoy sabemos que dormir está muy relacionado con la memoria. La privación de sueño afecta notoriamente a la memoria y a la acumulación de β-Amiloide entre las neuronas, que es una de las principales características patológicas del Alzhéimer (1). Para entender esto un poco más en profundidad, hay que ahondar un poco en los mecanismos básicos de la memoria a nivel neuronal. Una sola neurona puede conectarse con entre 10.000 y 50.000 neuronas. Centrémonos en una sola conexión entre dos neuronas. Esta conexión es la famosa sinapsis, y aquí reside la magia de la memoria.

sinapsis-neuronal1

Los mecanismos que hay detrás de una sinapsis son muy complejos, y hoy se siguen haciendo grandes esfuerzos e inversiones para poder entender en profundidad cómo se forman, cómo se mantienen y cómo se destruyen las sinapsis. De manera muy resumida: una vez se genera una sinapsis (el vínculo entre dos neuronas), la relación establecida es débil y susceptible de ser eliminada al cabo de unos pocos días. Estamos empezando a comprender qué provoca que una sinapsis se refuerce o se destruya (2). Pero lo que sí sabemos es que estos procesos ocurren en un área cerebral muy especial durante el sueño. Este área es el hipocampo y está enormemente relacionado con la memoria.

hippocampus

Durante el día adquirimos nuevas experiencias y conocimientos de manera consciente y no consciente. Es durante esos momentos en los que el hipocampo se vuelve muy activo. Esta actividad implica dos mecanismos:

  1. Activación de redes de neuronas que ya están conectadas entre sí y adquisición de un patrón de actividad específico.
  2. Formación de nuevas conexiones entre neuronas que serán integradas en una red neuronal existente.

Cada experiencia, cada vivencia, tiene su propio patrón de actividad en el hipocampo. Gracias a técnicas de electrofisiología podemos observar que durante ciertas etapas del sueño el hipocampo se vuelve especialmente activo. Lo curioso de su actividad es que se pueden reconocer los mismos patrones de actividad neuronal que se podían observar durante el día mientras estamos despiertos. Esta reactivación tiene como fin hacer más fuerte las nuevas conexiones (sinapsis) que se han producido en la memoria.

Hay que tener en cuenta que el hipocampo es un almacén limitado para la memoria, y este tiene sistemas de eliminación de sinapsis muy complejos que aún estamos comenzando a entender. 

Entonces, ¿dónde se almacena la memoria a largo plazo? Si bien es cierto que una parte es almacenada a largo plazo en el hipocampo, otra pasa a formar parte de otras redes de neuronas que se encuentran en la corteza cerebral, que es la región del cerebro más próxima al cráneo. Aún no se sabe muy bien cómo viaja esa memoria en forma de actividad cerebral y se distribuye por la corteza cerebral, pero se sabe que es un proceso que ocurre igualmente durante el sueño, ya que otra vez vemos cómo cuando el hipocampo se activa y repite ciertos patrones de excitación neuronal, ciertas áreas cerebrales de la corteza le imitan con el mismo patrón (3). Se cree que ciertas neuronas del tálamo (en rojo en la imagen); una región que podría considerarse como la gasolinera del cerebro, donde gran parte de las conexiones neuronales paran a repostar (aquí ocurren complejos procesos de regulación de actividad neuronal), podrían estar regulando esta gran orquesta de sincronía neuronal entre el hipocampo y la corteza cerebral.

Imagen1

Todos estos procesos, y algunos que estoy seguro de que quedan por descubrir, participan en la formación y en la consolidación de la memoria. Pese a ello, quiero recalcar que el cerebro funciona en forma de red. Dos neuronas conectadas hacen poca cosa. Es el conjunto de muchas neuronas formando una red y un patrón de activación específico lo que crea funciones más complejas. Al principio de este artículo me he centrado en la descripción de una sola sinapsis entre dos neuronas por motivos de simplificación. Pero hay que entender que la eliminación de una sinapsis en el cerebro no genera consecuencias negativas en el 99,99% de los casos, ya que el cerebro es muy flexible, y las redes neuronales son capaces de suplir esa ausencia con otras nuevas conexiones que son capaces de generar vías alternativas para cumplir la misma función. Lo mismo ocurre con la formación de nuevas sinapsis. Varios miles de conexiones neuronales son generadas a lo largo del día y reactivadas a lo largo de la noche en ciertas fases del sueño. Pero una sola sinapsis poco aporta de nuevo a una red neuronal. Es el conjunto de nuevas sinapsis y remodulación de las redes las neuronales las que provocan cambios significativos en la memoria.

  1. SHOKRI-KOJORI, Ehsan, et al. β-Amyloid accumulation in the human brain after one night of sleep deprivation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018, vol. 115, no 17, p. 4483-4488. 
  2.    NORIMOTO, Hiroaki, et al. Hippocampal ripples down-regulate synapses. Science, 2018, vol. 359, no 6383, p. 1524-1527.
  3. FELL, Juergen, et al. Rhinal–hippocampal theta coherence during declarative memory formation: interaction with gamma synchronization?. European Journal of Neuroscience, 2003, vol. 17, no 5, p. 1082-1088.
Naturaleza y Biología

Algas verde – azuladas

El verano ya casi está tocando a su fin, pero todavía quedan algunos días para disfrutar del calor…

Este fin de semana ha hecho sol, he ido al lago, a falta de mar, pero no me he podido bañar. El cartel que llevaba todo el verano prohibiendo el baño seguía allí: “Debido a la proliferación de algas verde-azuladas, el baño está prohibido, bajo su propio riesgo”.

¿Pero qué son estas algas verde-azuladas, por las que no nos podemos bañar?

Contrariamente a lo que el nombre y la apariencia podrían sugerir, no son algas, sino bacterias sin núcleo celular. Su color también puede variar dependiendo de la especie; a menudo aparecen más verdes que azules.

El Instituto Leibniz para la Investigación del Mar Báltico en Warnemünde, Alemania, escribe que las bacterias probablemente pertenecen al grupo más antiguo de organismos. “Tienen burbujas de gas en sus células que les dan flotabilidad para que floten en la superficie cuando el mar está en calma.

La mayoría de las más de mil especies diferentes de cianobacterias son inofensivas para la salud, y sólo huelen un poco cuando se descomponen. Sin embargo, algunas forman toxinas. Por esta razón, los bañistas deben tener cuidado cuando las algas verde-azuladas proliferan a gran escala en un lago o en el mar.

¿Qué problemas de salud pueden causar?

Si las algas verde-azuladas entran en contacto con la piel y las mucosas, las personas sensibles pueden experimentar irritación, urticaria, conjuntivitis o dolor de oídos. Si se ingiere el agua, también existe el riesgo de síntomas como náuseas, vómitos, diarrea, fiebre, pero también enfermedades respiratorias. El riesgo aumenta si el cuerpo entra en contacto con las toxinas durante varios días seguidos.

¿Qué aguas están especialmente amenazadas?

Las algas verde-azules encuentran condiciones de vida particularmente buenas en aguas ricas en nutrientes, de flujo lento, estancadas o rezagadas.

Se pueden encontrar en el agua durante todo el año, pero en invierno permanecen en hibernación. Las cianobacterias no comienzan a crecer adecuadamente hasta que alcanzan una temperatura de 10 grados centígrados.

Si hay mucho sol y las temperaturas permanecen muy cálidas, las bacterias pueden multiplicarse repentinamente y a gran escala. Este fenómeno se conoce como floración de algas verde-azuladas, o “bloom”. El alto contenido de fósforo y nitrógeno también favorece su desarrollo masivo. Cuando se produce la “floración”, las bacterias flotan en colonias en la superficie del agua y, por lo tanto, se asemejan a una alfombra….y el baño está prohibido.

¡Buen inicio de semana!

Curiosidades, Naturaleza y Biología

EUSOCIABILIDAD

Hoy vamos a hablar sobre la eusociabilidad en el reino animal.

La eusocialidad es el nivel más alto de organización social que se da en ciertos animales.

Esta evolución de los comportamientos sociales incluyen la crianza cooperativa y los trabajadores no reproductivos, por eso las sociedades eusociales se definen por incluir las siguientes características:

  • División reproductiva del trabajo (con o sin castas obreras estériles)
  • Cuidado cooperativo de los jóvenes.

Es interesante remarcar que los trabajadores no reproductivos no tienen que ser estériles y, por lo tanto, podrían reproducirse en una etapa posterior de su vida, como cuando la hembra reproductiva dominante (a menudo conocida como la reina) muere.

Los ejemplos más conocidos del reino animal incluyen a los himenópteros, avispas, abejas y hormigas. Pero hoy vamos a hablar del único mamífero eusocial que existe: la rata topo desnuda (Heterocephalus glaber).

Como ya hemos visto, los animales eusociales cumplen una serie de características; en nuestro caso, la rata topo posee una casta especializada en la reproducción, mientras que el resto de individuos de la colonia son estériles.

Estos animales viven en África, en sistemas de túneles subterráneos excavados por la propia colonia. Se alimentan de raíces y tubérculos subterráneos, por lo que toda su vida transcurre en estos túneles.

La colonia está formada por una reina, cuya orina posee la capacidad de hacer que el resto de las hembras, y la mayoría de los machos, sean estériles, hasta el momento en el que ella muera y se anulen los efectos de su orina. En este momento se produciría una lucha a muerte entre las hembras para decidir quién será la sucesora.

En el momento en el que una hembra llega a reina se producen una serie de adaptaciones a su nuevo estatus: tras su primer embarazo la parte inferior de la espina dorsal se alarga hasta alcanzar un tercio más de longitud. En un parto normal suele tener entre tres y doce crías, aunque es capaz de albergar hasta veintisiete fetos. Sólo entre uno y tres machos se aparean con ella, mientras que el resto de individuos de la colonia (entre veinte y trescientos) se convierten en trabajadores que se dedican a cavar túneles, buscar comida, defensa, limpieza, etc.

Este sistema social tan evolucionado quizá haya evolucionado asociado al cuidado prolongado de las crías y a la construcción de nidos complejos.

Alimentación, Curiosidades

Capuchinos

¿Somos los humanos los únicos que aprendemos por imitación?

Si has respondido que sí, lee atentamente lo que tenemos que contar hoy; os presentamos a los monos capuchinos (Cebus capucinus), una de las primeras especies de monos, a juzgar por los fósiles.

Estos monos presentan una característica que les proporciona una ventaja frente a otro tipo de especies: sus grandes cerebros.

Si hay algo que es característico de los monos, es su capacidad para detectar oportunidades y luego explotarlas, y eso es especialmente cierto en los capuchinos. Son las oportunidades para alimentarse lo que motiva a estos monos, buscan comida por todos lados.

Aunque su visión del color es excelente, su sentido del olfato no es mejor que el nuestro, por lo que para encontrar alimentos ocultos a la vista, utilizan el cerebro, no la nariz.

En América del Sur, donde viven, suelen adentrarse en zonas de manglares. Donde la mayoría de los mamíferos no encontrarían mucho para comer, los grandes cerebros de los monos les permiten encontrar cosas que otros ni se imaginarían: almejas.

Estas almejas son muy duras. Abrirlas supone una dificultad y un reto, pero son sus cerebros los que entran en juego. Estos monos han aprendido que si golpean las almejas con la fuerza suficiente, la almeja se relaja, y las conchas se pueden abrir.

Aunque ahora pueda parecer una conclusión sencilla, es una solución a un problema. De hecho, lleva años aprender la técnica (por imitación), y los monos jóvenes necesitarán de mucha práctica y paciencia para aprenderla. Los capuchinos, al igual que nosotros, tienen personalidades y habilidades variadas, y algunos nunca llegarán a solucionar el problema, ya que no tendrán la habilidad necesaria, o la paciencia, para conseguir que la almeja se relaje y se abra.

Aquí un pequeño vídeo sobre los capuchinos

¡Feliz semana!

Curiosidades, Naturaleza y Biología

El debate de la aleta dorsal en orcas

Quizá ya hayáis visto el documental “Blackfish” (ahora en Netflix) sobre las orcas en cautividad, pero si no es así, es posible que no os suene el debate sobre el colapso, es decir, la caída hacia un lado, de la aleta dorsal.

Contrariamente a la creencia popular, el colapso de las aletas no solo afecta a las ballenas cautivas.

Aunque la literatura sobre este tema es escasa, hay estudios publicados sobre el colapso de la aleta dorsal también en ballenas en libertad.

Aunque durante mucho tiempo se ha creído que sólo afecta a los individuos cautivos, se ha visto que esto no es así. El fenómeno sí es más común en cautiverio, pero también se han documentado casos de orcas en libertad con la misma característica. Por lo tanto, la causa no puede ser el cautiverio solo.

Ingrid N. Visser publicó un estudio, documentando que el 23 % de los machos adultos de la población de orcas estudiadas en aguas de Nueva Zelanda presentaba esta característica. La explicación es poco clara, argumentando que es “simplemente una característica común en la población de orcas estudiadas”.

Otros estudios atribuyen el colapso de la aleta dorsal a la edad del individuo, ya que con la edad la aleta dorsal va perdiendo fuerza y estabilidad, llegando a colapsar total o parcialmente (Bigg, 1982).

Las últimas explicaciones parece que tratan de argumentar que en última instancia, lo que sucede es que el colágeno en la aleta dorsal se descompone. Una razón por la que esto puede suceder es por la temperatura. Las temperaturas más cálidas pueden alterar la estructura y la rigidez del colágeno. Lo que podría explicar por qué las ballenas cautivas tienen aletas curvas, al nadar más tiempo sobre la superficie, estando más expuestas a la luz del sol, es decir, a temperaturas, en muchos casos, más cálidas.

Si bien la temperatura es una teoría líder, algunos expertos piensan que la velocidad también podría ser un factor. En la naturaleza, las orcas nadan en promedio de 3 a 4 mph y pueden correr a velocidades de hasta 34 mph. A esas velocidades, el agua crea una fuerza considerable contra la aleta, que podría mantener la aleta fuerte y vertical. Las ballenas cautivas no tienen suficiente espacio para alcanzar estas velocidades.

En última instancia, la aleta dorsal curvada sigue siendo un misterio.

Naturaleza y Biología

Plantas de interior para la contaminación interior

Nuestro entorno se ha deteriorado notablemente en los últimos años debido al rápido aumento de la contaminación ambiental. La disminución de los bosques, el crecimiento de la población, las emisiones de los coches y las industrias,  y otras actividades humanas indeseables, son los principales responsables de este escenario. Los que vivís en las ciudades sabréis de lo que hablo, sobre todo.

A la vista de este escenario, ahora es esencialmente recomendable convertirse en protector, productor y cuidador del medioambiente,  y no en depredador, contaminador y consumidor de la Tierra. Sigue leyendo “Plantas de interior para la contaminación interior”

Naturaleza y Biología

Plantas vigilantes

Es muy probable que muchos de vosotros tengáis alguna plantita en casa. Además del componente estético, tener vegetación en el interior de los edificios puede resultar beneficioso, ya que las plantas metabolizan el dióxido de carbono resultante de la respiración humana y aumentan la concentración de oxígeno. Sin embargo, como nos cuentan Stewart y colaboradores en un artículo publicado recientemente en la revista Science, las plantas podrían hacer mucho más por nosotros

Sigue leyendo “Plantas vigilantes”