¿Quiere limpiar su cerebro? ¡Muévase!

Una razón más para practicar la actividad física: puede mantener la salud cerebral. El movimiento ayuda a limpiar este órgano. Foto Public Domain

No es el cerebro por un lado y el resto del cuerpo por otro. Una nueva investigación muestra que están mucho más conectados de lo que se creía. Y es bien interesante.

Resulta que científicos utilizaron ratones y modelos informáticos para descubrir una posible explicación de porqué la actividad física beneficia la salud cerebral.

Esto fue lo que encontraron.

Los hallazgos sugieren que cuando los músculos abdominales se contraen, comprimen los vasos sanguíneos conectados con la médula espinal y al cerebro. Esta presión provoca un ligero desplazamiento del cerebro dentro del cráneo. Este pequeño movimiento parece facilitar la circulación de líquido cefalorraquídeo por el cerebro, así podría eliminar los desechos que interfieren con el funcionamiento normal del cerebro.

El profesor de ingeniería mecánica, neurocirugía, biología e ingeniería biomédica en Penn State, Patrick Drew explicó que el estudio se basa en investigaciones previas que demuestran que el sueño y la pérdida neuronal pueden afectar la circulación del líquido cefalorraquídeo por el cerebro.

El profesor Drew declaró que "Nuestra investigación explica cómo el simple hecho de moverse podría ser un importante mecanismo fisiológico que promueve la salud cerebral". Él agregó que "En este estudio descubrimos que cuando los músculos abdominales se contraen, impulsan la sangre desde el abdomen hacia la médula espinal, como en un sistema hidráulico, ejerciendo presión sobre el cerebro y provocando su movimiento".

Explicó el profesor Drew que "Las simulaciones muestran que este suave movimiento impulsa el flujo de fluidos dentro y alrededor del cerebro. Se cree que el movimiento de fluidos en el cerebro es importante para eliminar desechos y prevenir trastornos neurodegenerativos. Nuestra investigación demuestra que un poco de movimiento es beneficioso, y podría ser otra razón por la que el ejercicio es bueno para la salud cerebral".

El hallazgo se publicó en un artículo en Nature Neuroscience.

El alzheimer viene en dos fases

El devastador alzheimer se divide en dos fases según nueva investigación, Imagen CCNULL

Se deteriora el cerebro y las consecuencias son terribles, pero ahora científicos identificaron algo nuevo sobre el alzheimer: la enfermedad daña el cerebro en dos fases diferentes.

Sí, la primera se da de manera silenciosa y lenta -antes de que la persona experimente problemas de memoria- afectando solo unos pocos tipos de células vulnerables.

¿Y luego? En la segunda y tardía fase aparece un daño más destructivo del cerebro que coincide con la aparición de síntomas y la rápida acumulación de placa y los ovillos neurofibrilares.

Para Richard J. Hodes, director del Instituto Nacional del Envejecimiento de Estados Unidos "Uno de los retos para diagnosticar y tratar el alzheimer es que mucho del daño al cerebro ocurre antes de que ocurran los síntomas. La capacidad para detectar esos cambios tempranos significa que, por vez primera, podemos ver qué está sucediendo al cerebro de la persona durante los periodos tempranos de la enfermedad". Y agrega que "Los resultados fundamentalmente alteran el entendimiento científico de cómo la enfermedad daña el cerebro y guiará el desarrollo de nuevos tratamientos para este trastorno devastador".

Para el estudio, publicado en Nature Neuroscience, se analizó el cerebro de 84 personas y sugiere que el daño de un tipo de célula, la neurona inhibitoria, durante la fase temprana puede accionar los problemas del circuito neuronal de la enfermedad. El estudio además confirma previos hallazgos sobre este mal e identificó otros cambios que se pueden dar durante la enfermedad,

La fase inicial se da con cambios graduales y lentos, cambios que incluyen la lenta acumulación de placas, la activación del sistema inmunitario del cerebro, daño del aislamiento celular que ayuda a las neuronas a enviar señales y la muerte de otro tipo de células.

Para John Ngai, director de la Iniciativa Cerebro, "El nuevo conocimiento aportado pro este estudio puede ayudar a los científicos y desarrolladores de medicinas alrededor del mundo a desarrollar diagnósticos y tratamientos orientados a las etapas específicas del alzheimer y otras demencias".

Hallan sustancia que hace que nos decidamos a hacer ejercicio

Una joven en calentamiento para trotar. En la decisión sobre hacer ejercicio o no, hay sustancias involucradas en nuestro cerebro. Foto Public Domain Pictures 

La situación es bien común. Creo que a casi todos nos ha sucedido: ¿hacemos ejercicio o... mejor no y nos comemos un postre y tomamos un café? Sí o no, la disyuntiva que tiene lugar en el cerebro cuando se trata de tomar una decisión sobre este caso.

De hecho, es uno de los propósitos de cada año que más fracasan: este año sí hago ejercicio. Y científicos en ETH Zurich parecen haber hallado al responsable de que se decida por el ejercicio o no.

Les explico: Descifraron qué químico y cuáles neuronas median en la decisión.

Y hay más:

Pero respondamos de una la inquietud: los responsables son la sustancia mensajera orexina y las neuronas que la producen.

Se sostenía que en esta decisión estaban implicadas otras sustancias como la serotonina y la dopamina, que fueron halladas hace mucho tiempo. La orexina es de hallazgo reciente.

"En neurociencias, la dopamina es una explicación popular de porqué elegimos hacer unas cosas y evitamos otras", explicó Denis Burdakov, profesor en aquella institución, pero "Nuestro conocimiento actual acerca de la dopamina no explica con facilidad porqué decidimos ejercitarnos en vez de comer", y eso se debe a que "Nuestro cerebro libera dopamina tanto cuando comemos como cuando nos ejercitamos, lo que no explica porqué elegimos una sobre la otra".

Para averiguar qué sustancia estaba implicada, los investigadores ingeniaron un experimento con ratones, que tenían para elegir una entre ocho opciones en pruebas de diez minutos, opciones entre las que estaba una rueda donde podían correr y una barra de dulce que también les gusta (como a nosotros porque contiene mucho azúcar, grasa y sabe bien).

Prosigo:

Había ratones normales y un grupo al que se le había bloqueado la orexina. Si se les ofrecía solo una opción de aquellas, no había diferencia. Pero cuando se les daban las dos al tiempo el asunto cambiaba.

El científico Burdakov comentó que "Esto significa que el rol primario del sistema orexina no es controlar cuánto se mueven o comen los ratones". ¿Entonces? Agregó que "Más bien, parece que es central a hacer una decisión entre una y otra (opción), cuando ambas están disponibles".

Es que cuando no tenían intacto el sistema orexina la decisión se inclinaba hacia comer la barra con el dulce.

¿Qué seguirá?

Esperen les cuento:

Se trata de validar en humanos los hallazgos, que pueden ser similares pues las funciones cerebrales son prácticamente las mismas en ambas especies. Para eso a las personas se les suministraría una droga que bloquea la orexina, que está autorizada para el insomnio, o examinar pacientes que sufren de narcolepsia, uno en  2000, que por razones genéticas tienen el sistema restringido.

De confirmarse, ¿Qué sigue?

No sería descabellado pensar en ofrecer una solución, para que hagan ejercicio, a quienes tienen alterada la orexina. 

El estudio fue publicado en Nature Neuroscience.

Increíble: dos sistemas de IA hablaron uno con el otro

Los científicos lograron que un sistema de IA transmitiera su conocimiento a otro para realizar una tarea. Foto Wikipedia Commons

¿Llegará el día cuando la inteligencia artificial remplace o domine a los humanos? Para muchos es una enorme posibilidad. Y los avances día a día no dejan de sorprender. En un nuevo logro, científicos presentaron en Nature Neuroscience algo sorprendente.

Ejecutar una tarea sin entrenamiento previo, solo con instrucciones verbales o escritas es algo que solo logran los humanos. Y una vez realizada, podemos describírsela a otra persona para que la haga. Es una característica única, que no logran cumplir las demás especies.

Un equipo de científicos de la Universidad de Ginebra (Suiza) tuvo éxito al modelar una red artificial neuronal capaz de hacer ese proceso. Luego de aprender y ejecutar una serie de tareas básicas, este sistema de inteligencia artificial fue capaz de una descripción lingüística a un sistema hermano de inteligencia artificial, que luego la ejecutó. Un desarrollo importante para la robótica.

"Comenzamos con un modelo existente de neuronas artificiales, S-Bert, que tiene 300 millones de neuronas y está pre entrenado para entender el lenguaje. Conectamos uno con otro simple de unos pocos de miles de neuronas", explicó Reidar Riveland, estudiante de doctorado en aquella universidad. 

En la primera parte del experimento los neurocientíficos entrenaron la red para simular el área de Wernicke, la parte del cerebro que nos permite recibir e interpretar un idioma. En la segunda fase la red fue entrenada para reproducir el área de Broca, que bajo la influencia de la de Wernicke es responsable de producir y articular palabras. Esto se hizo en laptops convencionales.

Luego se transmitieron instrucciones en inglés a la inteligencia artificial, que aprendió una tarea. Una vez aprendida la describió a otra red para que la reprodujera.

Llegará entonces el día cuando humanoides podrán hablar entre ellos sin problemas y crear nuevas cosas.

Avance: corrigen en el cerebro trastorno del comportamiento

Al inyectarles en el cerebro el sistema de edición genética desarrollado, en los ratones desaparecían los síntomas relacionado con el espectro del autismo. Foto Wikipedia

A veces con medicamentos y asesoría médica, pero muchas veces es imposible lograrlo. En un avance sorprendente, científicos chinos editaron en vivo el genoma de ratones para corregir una mutación de una sola letra asociada al trastorno del espectro del autismo en el roedor, una demostración de que en un futuro podrá corregirse de la misma manera problemas de conducta en humanos y otras anormalidades neurológicas.

En un artículo en Nature Neuroscience, los investigadores de la Academia China de ciencias detallaron cómo fue posible el logro. El estudio se enfocó en una sola mutación en el gen MEF2C, asociado con aquel trastorno en humanos, gen que tiene alta expresión en regiones específicas del cerebro (corteza, hipocampo y amígdala)que tiene un rol crucial en el desarrollo neural y la plasticidad sináptica.

En los experimentos los ratones con la mutación exhibían comportamientos anormales, semejantes a aquel trastorno en humanos, presentando hiperactividad, conducta repetitiva y anomalías sociales. Los investigadores desarrollaron un sistema de edición, que inyectado al cerebro con un adenovirus para traspasar la barrera cerebral, corrigió la mutación, restaurando los niveles de una proteína relacionada con el problema, reversando las anomalías en el comportamiento.

Los hallazgos parecen prometedores para acciones terapéuticas para el tratamiento de trastornos del cerebro provocados por una sola mutación.

Con inteligencia artificial ahora leen el cerebro

Los estudios seguirán para perfeccionar la máquina que lee el cerebro. Foto Pixabay

Un nuevo sistema de inteligencia artificial, el decodificador semántico, lee la actividad cerebral y la traduce en las palabras que está pensando la persona, bien sea leyendo una historia o en silencio imaginando que está diciendo la historia. todo lo traduce en un texto continuo. Es un desarrollo de investigadores de The Univerity of Texas en Austin (Estados Unidos).

Un avance que puede servir a personas conscientes pero con incapacidad para hablar, como aquellos afectados por un derrame cerebral.

Publicado en Nature Neuroscience, el sistema dirigido por Jerry Tang y Alex Huth, a diferencia de otros en desarrollo, no requiere implantes quirúrgicos, siendo no invasivo. Además las personas no necesitan usar palabras de una lista determinada. La actividad cerebral es medida mediante imágenes de resonancia magnética funcional luego de un extenso entrenamiento del decodificador en el cual los individuos escuchan durante horas podcasts en el escáner. Más tarde, conociendo que está abierto a que le lean el pensamiento, escuchan una nueva historia o se imaginan contándola permitiendo que la máquina genere el texto correspondiente.

"Para un método no invasivo, este es un real salto adelante comparado con lo que se ha hecho antes, simples palabras o frases cortas", dijo Huth."Estamos teniendo el modelo para decodificar lenguaje continuo por periodos extensos de tiempo e ideas complicadas".

El resultado no es una transcripción palabra a palabra. En vez de eso, los investigadores lo diseñaron para que capture la esencia de lo que se está diciendo o pensando, aunque imperfectamente. Cerca de la mitad del tiempo, cuando el decodificador ha sido entrenado para monitorear la actividad cerebral del participante, la máquina genera texto que caza muy cerca (o algunas veces precisamente) el significado intencional de las palabras originales.

Por ejemplo, en experimentos, un participante escuchando a alguien dice "yo no tengo mi licencia de conducción todavía", las palabras fueron traducidas como "ella no ha comenzado a aprender a manejar todavía". Al escuchar las palabras "No sabía si gritar, llorar o escapar. En vez de eso dije déjeme sola", lo cual fue decodificado como "Comencé a gritar y llorar, y luego ella justo dijo le dije que me dejara sola".

El estudio se hizo con participantes que querían participar para entrenar el decodificador. Los resultados de individuos con los cuales el decodificador no había sido entrenado eran ininteligibles, o no se entendían si el participante que colaboró en el entrenamiento pensaba en otras cosas.

Hoy el sistema solo se puede usar en laboratorio porque requiere la máquina para las resonancias, pero la idea es poderlo hacer con sistemas portables de fácil operación y manejo. Los investigadores son además conscientes de que el desarrollo podría ser usado con fines poco éticos.

El sistema funciona en parte en un modelo transformador, similar al que activa ChatGPT de Open AI y Bard de Google.