¿Cómo hacemos para saber dónde estamos y para llegar de un punto a otro?

El Nobel de Medicina o Fisiología 2014 se otorgó ayer a tres científicos que comenzaron a contestar esta pregunta y revolucionaron el mundo de las neurociencias.

El británico-norteamericano John O'Keefe, del University College London, recibirá la mitad del premio de 1,1 millones de dólares por su descubrimiento de las "células de lugar" (place cells), un tipo específico de neuronas del hipocampo que sólo se activan en ciertas ubicaciones, como el marco de una puerta o la esquina de una habitación.

Los noruegos Edvard y May-Britt Moser compartirán la otra mitad por su descubrimiento de las "neuronas grid" [células "grilla" o "reticulares"], ubicadas en un área cercana al hipocampo y conocida como corteza entorrinal, que proveen al cerebro de una suerte de patrón o geometría espacial endógena, independiente del medio ambiente.

Ambas, las neuronas de lugar y las células grid constituyen una especie de GPS cerebral que nos permite navegar por el mundo y elaborar mapas internos. Se piensa que la desorientación característica de ciertas demencias indica precisamente la existencia de daños en este sistema cerebral.

"Es un premio muy justificado -dice Mariano Sigman, director del Laboratorio de Neurociencia Integrativa de la Universidad Di Tella-. Percibo un gran regocijo de la comunidad neurocientífica, porque tanto O'Keefe como los Moser pudieron ir de la fenomenología a explicar la mecánica de un proceso cerebral. Descubrieron cómo sabemos dónde estamos y lo describieron con gran detalle. Lo que ellos hicieron fue entender un problema importante de principio a fin, algo muy raro. Sus trabajos son emblemáticos."

"Son tres científicos brillantes, extraordinarios", confirma el doctor Pablo Argibay, director del Instituto de Ciencias Básicas y Medicina Experimental del Hospital Italiano.

John O'Keefe trabajaba en psicología experimental cuando se trasladó de la Universidad Mc Gill, donde obtuvo su doctorado, al University College London. A comienzos de los años setenta se habían desarrollado las técnicas que permitían registrar la actividad de neuronas individuales y O'Keefe empezó a estudiar qué ocurría en ciertas regiones del hipocampo con electrodos implantados en el cerebro de roedores.

El patrón de actividad de estas células resultó diferente de todo lo que se conocía. En 1971, publicó un trabajo en el que mostraba que este tipo de células, que él llamó "de lugar", siempre se activaba cuando el roedor estaba en cierto punto de un espacio especialmente preparado.

"En el laboratorio -explica Argibay-, cuando uno pone a una rata sobre una cuadrícula, hay neuronas que siempre se «encienden» cuando pasa estrictamente por un lugar en particular. Por ejemplo, la neurona X se prende siempre que la rata pasa por el casillero A4, y la Y, cuando pasa por el B16. Podría pensarse cada uno de esos casilleros como el correlato de señales que el animal en libertad encuentra en su camino al nido. Es decir que O'Keefe había explicado cómo el cerebro codifica una función cognitiva compleja. Eso ya de por sí justificaba el Nobel."

Los Moser todavía eran dos impulsivos estudiantes de psicología cuando ya habían decidido casarse, tener hijos y dedicarse a la investigación en neurociencias. Más específicamente, a la intersección entre la fisiología y la conducta.

Habían nacido y se habían criado en entornos bucólicos (May-Britt, en una granja), en islitas escandinavas con largos días de verano e inviernos oscuros. Idílicas... pero alejadas del ambiente académico de los grandes centros urbanos.

Se conocieron en la Universidad de Oslo y desde entonces, hace 30 años, viven y trabajan juntos, fascinados por el desafío de explicar cómo sabemos hacia dónde caminar, dónde tenemos que doblar, cómo encontramos rutas alternativas y por qué, en definitiva, no estamos permanentemente perdidos.

Edvard y May-Britt trabajaron con O'Keefe hasta que, a pocos meses de comenzar su posdoctorado, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Trondheim, a 350 kilómetros del Círculo Polar Ártico, les ofreció dos puestos en el mismo centro y en la misma área de investigación.

"En un sentido académico, se podría decir que están en el fin del mundo -comenta Sigman-, lo que demuestra que se puede hacer ciencia de gran nivel incluso en condiciones adversas."

Instalados en el nuevo centro, decidieron avanzar en el conocimiento de las neuronas de lugar. ¿De dónde les llegaba la información que las hacía entrar en actividad?

Estudiando animales de laboratorio con la misma técnica de electrodos individuales que había utilizado O'Keefe, constataron que cuando pasaban por ciertos puntos se activaban las neuronas de lugar, pero también otras que estaban en una zona cercana del cerebro, la corteza entorrinal.

Al dejar que las ratas recorrieran espacios más grandes, el patrón de activación de estas neuronas, que ellos bautizarían grid, adquiría el aspecto de una trama de hexágonos similar a la de los panales de abejas.

"Y lo más sorprendente es que esta estructura no estaba vinculada con ninguna señal externa: estaba dentro del cerebro de la rata y se imponía sobre el medio ambiente", explica Alison Abbott en Nature.

"O'Keefe fue el padre de esta disciplina -afirma Emilio Kropff, un joven científico argentino que trabajó cuatro años en el laboratorio de los Moser y que hace poco volvió al país-. Cuando un animal corre en un ambiente, por ejemplo, las neuronas de lugar eligen una posición y se encienden cada una únicamente ahí; puede ser en una puerta o una ruedita de su jaula. Las neuronas grid elaboran una idea mucho más abstracta del espacio. A las grid les importan muchomenos los detalles del ambiente, es como si aportaran un sistema de coordenadas. Todavía no se sabe cuál de estos subsistemas le habla al otro y cuándo, pero sí que no hay ninguno que sea dominante."

Aunque todavía quedan muchos engranajes por develar, los trabajos realizados a lo largo de cuatro décadas por O'Keefe y los Moser están respondiendo preguntas que desvelaron a científicos y filósofos desde hace siglos.

Por Nora Bär