lunes, 13 de abril de 2015

Individualidad de gemelos idénticos

Los gemelos son esenciales para comprender la influencia de la herencia y el ambiente en el desarrollo. Un estudio con ratones ha mostrado cómo con la experiencia se modifica el cerebro. Los animales, genéticamente idénticos, nacen iguales pero pronto se van diferenciando. Es la emergencia de la individualidad.



Francis Galton acuñó el término nature and nurture para explicar los efectos de la herencia y el ambiente. Desde entonces el debate continúa de forma fructífera.
Para cada rasgo de un ser vivo, ¿en qué medida influye el ambiente y en qué medida influyen los genes? En los extremos las cosas están claras: por muy buena alimentación que tengamos, nadie puede medir cuatro metros. Así mismo, si alguien no oye nunca hablar, no aprenderá el lenguaje. Necesitamos una dotación genética y un ambiente en el que desarrollarnos.
Galton fue también pionero en los estudios con gemelos. Si podemos controlar una de las variables, podremos estudiar la influencia de las otras. Dos gemelos tienen idéntica dotación genética. Podemos, por tanto, atribuir las diferencias entre ellos a los factores ambientales.
Los gemelos humanos son una fantástica fuente de información. Pero también los gemelos de otros animales. En concreto, lo son las cepas de ratones. Si disponemos de una cepa de ratones idénticos, podemos descartar los efectos de la genética. Las cepas de ratones genéticamente idénticos se han convertido en un instrumento imprescindible en la investigación. ¿Cómo se consiguen?
La forma de lograr una cepa de ratones genéticamente idénticos es cruzarlos hermano con hermana durante generaciones. Con más de 20 generaciones de apareamiento de hermanos se consigue una cepa en la que prácticamente todos los genes son iguales. Cuando los cruces alcanzan las 150 generaciones, se consideran 100% homocigóticos. Los ratones se aparean en auténticas fábricas. Existen más de 450 cepas de ratón y 230 de rata.
La primera parte del desarrollo de un ser vivo es independiente de la actividad. Es decir, los genes se expresan de forma automática. Alcanzada una cierta madurez, en el caso de los mamíferos aún sin haber nacido, el desarrollo sigue mediado por los genes pero también por la actividad. Es decir, desde muy pronto, el ambiente empieza a influir.
En el presente estudio, los científicos pusieron a un grupo de ratones genéticamente idénticos en una jaula con todo tipo de atractivos. Los ratones se movían libremente y podían jugar con múltiples juguetes. Los ratones tenían una etiqueta de radiofrecuencia RFID de modo que todos sus movimientos fueron grabados.
Incluso en gemelos idénticos criados juntos, hay siempre diferencias observables que reflejan la influencia de las respuestas individuales. Estas diferencias se manifiestan en el desarrollo neuronal del cerebro.
40 ratones idénticos criados juntos manifestaron conductas que iban divergiendo con el tiempo. Unos exploraban más y otros menos. Existe un área del cerebro llamada hipocampo donde se forman nuevas neuronas de adulto, la llamada neurogénesis. Los resultados mostraron que los ratones más activos tenían una mayor neurogénesis.
A pesar de un entorno común y genes idénticos, los ratones mostraron patrones de comportamiento altamente individualizados, reaccionando a su entorno de manera diferente.
Estas discrepancias se asociaron con diferencias en la generación de nuevas neuronas en el hipocampo, una región del cerebro que apoya el aprendizaje y la memoria.
Los resultados sugieren que la experiencia influye en el envejecimiento de la mente humana, que un ambiente enriquecido fomenta el desarrollo de la individualidad
Estos resultados son compatibles con los del famoso estudio de los taxistas de Londres: obligados a conocer todas las calles de su ciudad, los taxistas tienen un hipocampo más grande de lo habitual.
Quizá algún día acabemos de resolver la ecuación herencia-ambiente. El uso de gemelos es una herramienta esencial.

lunes, 6 de abril de 2015

Si copiasen nuestro cerebro y lo pusiesen en un clon ¿seguiríamos siendo nosotros?

Me siento siempre yo. El mismo yo. Cambio pero no en esencia. Si se realiza una copia de mi mente ¿sigo siendo yo? ¿hay más de un yo?



El yo es la esencia de la conciencia. Soy yo desde que nací. Es cierto, he cambiado, pero básicamente soy el mismo. Solo hay un yo. No hay otro como yo. Y no hay dos yo dentro de mí. El yo es único y es constante en el tiempo. A su vez la distinción entre yo y el mundo es nítida, una frontera clara.
El yo es un concepto psicológico fundamental. Cuando el yo se rompe, la enfermedad mental es devastadora. En la esquizofrenia, los sujetos no tienen claro si son el mismo yo de siempre. Sienten que algo esencial ha cambiado. A su vez se ven influidos por el exterior, oyen voces que les condicionan y obligan. La experiencia es siempre aterradora. Lo más esencial se hunde y no hay a qué agarrarse. Están enajenados, alienados, no son yo, son otro.
Si analizamos bien el yo, veremos que es una ilusión. Una ilusión que el cerebro necesita. Un conjunto de procesos mentales separados que parecen otorgar una unidad a la conciencia, a mí mismo.
¿Es continuo el yo? Es antigua pregunta filosófica que se puede actualizar con las nuevas tecnologías.

¿Soy siempre yo?


Cuando duermo y despierto ¿soy el mismo yo? ¿hay una continuidad? La apariencia es que hay una ruptura. Y podríamos pensar que una persona se duerme y otra distinta se despierta. Sin embargo, es claro que la continuidad está en el cerebro, no en la conciencia. El cerebro se mantiene, la continuidad física existe, aunque la mental se pierda (aunque poco sabemos del sueño y deberíamos considerarlo un estado especial de conciencia).
Con el paso del tiempo ¿sigo siendo yo? La pregunta puede referirse a cualquier cosa. La formularon los filósofos griegos en el llamado barco de Teseo o paradoja de Teseo. Si una vela se rompe en el barco de Teseo y se reemplaza por otra nueva, deberíamos seguir considerándolo el mismo barco ¿no? Y si con el tiempo hemos cambiado todas sus partes ¿seguirá siendo el barco de Teseo? En el caso humano comer significa, entre otras cosas, aportar sustancias que reemplazan a las deterioradas. Cada ciertos años hemos cambiado todo nuestro cuerpo. ¿Seguimos siendo nosotros mismos? El filósofo griego Heráclito postuló que no. "Nada es, todo fluye". No podemos bañarnos dos veces en el mismo río porque ni nosotros ni el río somos ya los mismos.
El ejemplo tecnológico más usado para cuestionar la continuidad del yo es el famoso transportador de la nave Enterprise en Star Trek. Un individuo se introduce en una cabina, desaparece y aparece en otro lugar. En la ficción la continuidad se mantiene. El mismo yo en otro sitio.

Copias y originales


Supongamos que los átomos se destruyen en el origen y se crean en el destino. ¿Hemos muerto y revivido? En ese caso, ¿no se trata de una copia y la destrucción del original? Y si es así, ¿se podría mantener el original y la copia? Entonces ¿quién es yo?
El problema de la copia y el original casi ha pasado a ser inexistente en el mundo digital. ¿Qué es un original? Si dos copias son idénticas ¿cuál es la buena? Y si tenemos dos clones de las misma persona ¿cuál es el original? Me temo que tendremos que admitir que son dos seres distintos y ninguno tiene más derechos que el otro.
En el proceso de datos de las grandes empresas, los servidores son críticos y no pueden detenerse. Para evitarlo se usan herramientas de "Alta Disponibilidad" ¿En qué consisten?
En un primer momento se usaron las cintas. El servidor se paraba, se realizaba una copia de los datos, esta copia se enviaba a otro centro y el servidor se rearrancaba. Es importante considerar varios puntos. Hay que parar el servidor o hacer un foto fija de él, un snapshot. En cuanto el servidor reanuda su actividad, la copia está desactualizada. Si se restaura la copia en otro servidor, tenemos dos copias activas, dos ordenadores distintos que pretenden ser el mismo.
Los métodos de respaldo han mejorado mucho, pero los problemas básicos son los mismos. Puedo realizar una copia cada segundo, pero siempre estará un segundo desactualizada. Si arranco los dos ordenadores, tengo que resolver el problema de identidad ya que los ordenadores clientes pueden dirigirse por error a la copia y no al original.
"El problema de la copia y el original casi ha pasado a ser inexistente en el mundo digital"
¿Es todo esto distinto del transportador del Enterprise? No, en esencia el problema es el mismo. Pero vayamos un poco más allá.
¿Podremos descargar un cerebro y cargarlo en otro? La respuesta es no. Aquí el problema es otro. No hay hardware ni software en el cerebro. El cerebro no es un hardware en el que cargo la experiencia vital que es el software. El cableado del cerebro es la experiencia. El harware lo es todo. De forma que un cerebro no está vacío. Trasplantar la experiencia de un cerebro a otro es recrear el cerebro por completo.
Si algún día podemos simular el cerebro, ¿podremos descargar el cerebro y cargarlo en un ordenador? En este caso la situación cambia. Si fuéramos capaces es porque el ordenador sería igual funcionalmente aunque materialmente distinto. Supongamos que podemos. ¿ Tendríamos dos yos? El problema es muy parecido a las copias de seguridad de los servidores. Serían dos yos distintos, uno biológico y otro digital y, a menos que pudiéramos controlar la copia continua, el yo digital reclamaría su existencia y comenzaría a ser autónomo. Quizá nos dijera, "no hagáis caso de ese cerebro biológico, yo soy el auténtico yo".
Naturalmente esto plantea el tema de la inmortalidad. Trasplantar el cerebro y sus vivencias a un cuerpo nuevo o a un ser digital. O a un ser híbrido, un cyborg. Entonces, ¿seguiría manteniendo la ilusión del yo? ¿Seguiría siendo yo?

lunes, 23 de marzo de 2015

La ciencia del sabor

El gusto no es elegante. Pertenece más bien a los bajos instintos. La vista o el oído han sido profusamente estudiados y modelados por la ciencia y la tecnología. Recientemente el sentido del gusto ha empezado a atraer a la tecnología de los ordenadores.



Alimentarse es esencial para los seres vivos. Los animales estamos dotados del sentido del gusto de forma que nos acercamos a las sustancias que son buenas para nosotros y nos alejamos de las malas. Unas tiene buen sabor y las otras repugnan.
La vista es un sentido muy complejo y muy estudiado. Formular un modelo matemático y una simulación por ordenador de un sistema visual atrae a cualquier programador. Otros sentidos como la audición corren igual suerte. Pero el gusto y el olfato están olvidados por la ciencia. Aunque no por la industria.
El gusto y el olfato son sentidos químicos. Detectan sustancias químicas que se encuentran a nuestro alrededor o que nos llevamos a la boca. El gusto se percibe por las papilas gustativas que se encuentran en la boca. El olfato por neuronas olfatorias situadas en la nariz.
Tenemos papilas gustativas que detectan tan solo cuatro sabores: amargo, dulce, ácido y salado. Sin embargo distinguimos muchos más sabores. Aunque en realidad, más que sabores son olores. Al masticar y tragar, se desprenden múltiples olores que son detectados por el olfato. Resulta sin embargo que estos olores no se perciben en la nariz sino en la boca y no en forma de olor sino de sabor. Se cree que podemos distinguir miles de olores distintos. Un componente adicional es el tacto. La textura es esencial en los alimentos y así distinguimos algo duro o esponjoso o crujiente.
La expresión del gusto y el olfato en el cerebro es limitada. Otros sentidos tienen una representación mucho mayor en la corteza cerebral. Los sentidos químicos por el contrario se representan en zonas más profundas y antiguas del cerebro y están muy cercanos a los centros emocionales. Una característica del olfato es que es uno de los pocos lugares donde se crean neuronas toda la vida mientras que en el resto del sistema nervioso no se crean mas neuronas a partir de la primera infancia.
Este mundo antiguo y primitivo de los sabores y los olores es, además de vital, objeto de atención de la tecnología y la ciencia desde hace poco.
Sin olvidarnos de la industria. El negocio de los perfumes lleva siglos en marcha. La comida es esencial y resiste cualquier crisis. La producción, conservación, elaboración y distribución de los alimentos es un negocio que nunca acabará mientras existan humanos. Y en todos esos pasos se ha aplicado la ciencia. Quizá la elaboración sea el campo más reciente. Infinidad de productos precocinados están en las tiendas de alimentación. Hace unos años existían solo las sopas y poco más. Hoy hay decenas de nuevos productos.
La comida es fuente de noticias permanente. Por ejemplo en relación a la dieta. Comer bien, barato y sano está en el foco de muchas informaciones y noticias científicas. Hay incluso quien considera que no es necesario comer alimentos y ha fabricado un brebaje con lo necesario para subsistir. Pese a los enormes controles sanitarios, los fraudes alimentarios son constantes, como el de la carne de caballo.
¿Distinguimos los ingredientes de la la comida? ¿Somos unos excelentes gourmets? ¿Y el vino? Muchas personas se consideran expertas. Pero hay mucho de ficción y una auténtica cata a ciegas deja en evidencia a los mejores sumiller.
Pero si algo ha triunfado son las recetas por Internet. Cientos de páginas con miles de recetas pueblan la web y están entre las más visitadas. Además, muchas de ellas contienen vídeos con la forma de preparar la "receta de la abuela".
Hace algún tiempo IBM publicó sus 5 predicciones para los próximos 5 años. Esta vez estaban dedicadas a los sentidos. Respecto del gusto se decía:
Los ordenadores sabrán descomponer la química de los sabores y encontrar su conexión con la psicología del placer que nos lleva a consumirlos. Entonces podremos conseguir nuevas combinaciones hasta ahora inexploradas. Y más importante aún, conseguirán que la comida más saludable sea la más apetitosa mejorando los hábitos de alimentación del mundo. La comida es algo tan serio que los ordenadores van a tener que ocuparse de ella.
El caso es que la carrera ya ha empezado. James Briscione es un chef que trabaja codo con codo con un ordenador que le sugiere los mejores ingredientes para nuevos e innovadores platos. El objetivo no es almacenar el conocimiento existente, sino crear algo nuevo. La mezcla de sabores que maneja alcanza los millones de combinaciones. Desde luego muchas son detestables. El truco está en combinar la química y la psicología del sabor para averiguar qué combinación es placentera. Debe de ser un programa que aprende con los juicios de los comensales. Además debe de usar información no estructurada ya que hay que decirle cosas tan ambiguas como rico, amargo, soso o extraño referidas al sabor. Por lo pronto parte de 20.000 recetas para empezar. El sistema no solo no es perfecto sino que carece de elementos básicos como la forma de preparación, la presentación, la cocción...
Recientemente, Watson, el software que ganó el concurso de TV Jeopardy, se ha metido en la cocina en forma de un producto llamado Cheff Watson, una alianza de IBM y la empresa Bon Appétit
El gusto es química y ambos son ciencia. La tecnología ha llegado para innovar la cocina. Quizá pronto además del horno, la vitrocerámica, el frigorífico o la olla presión, tengamos una ayuda adicional en los fogones. Puede que la próxima gran cocinera sea una máquina.

lunes, 16 de marzo de 2015

Capturando el cerebro completo de un pez cebra a nivel neuronal


Un equipo de investigadores ha logrado el reto de registrar la actividad del 80% de las neuronas del cerebro de la larva de un pez cebra de forma simultánea. Esto abre el camino para entender el cerebro en su totalidad. El estudio coincide con el lanzamiento del Brain Activity Map, la multimillonaria iniciativa de la administración estadounidense de conocer el cerebro en 10 años.




Somos capaces de registrar la actividad de una neurona individual desde hace décadas. Para ello introducimos un electrodo en su interior y observamos cuando se dispara la neurona. Ello es esencial para conocer el ingrediente básico de la cognición: la célula, la neurona.

Pero el cerebro es la actividad de miles o millones de neuronas. La actividad coordinada. De modo que si queremos entender cómo funciona el cerebro, necesitamos registrar la actividad de todas sus neuronas. Obviamente no podemos introducir un electrodo en cada una de ellas de modo que se nos escapa por completo la actividad de conjunto, que es esencial. Un método usado para paliar este problema es la resonancia funcional magnética fMRI que nos da una idea del conjunto, pero que no tiene la resolución necesaria para captar neuronas individuales y además es un método indirecto y lento.
La optogenética es una técnica que está llamada a cambiar este panorama. Modificamos genéticamente una o más neuronas de modo que o bien se excitan con la luz (cuando reciben un pulso de laser y así las controlamos) o bien emiten luz cuando se excitan (y así las observamos).


En el presente estudio se han modificado genéticamente las neuronas de un pez cebra de modo que emiten luz fluorescente cuando se excitan. El pez cebra es un animal muy usado en experimentación. Es un pez de agua dulce y conocemos muchas cosas de él. Su larva es transparente de modo que podemos registrar la luz emitida por sus neuronas modificadas genéticamente.
El resultado es una captura del 80% de sus neuronas cada 1,3 segundos. Algunas neuronas están en áreas más inaccesibles y no pueden registrarse. Además se ha usado un nuevo tipo de microscopio. El resultado grabado tiene un tamaño superior al terabyte.
Para hacer más futurista el experimento, se ha usado realidad virtual. La larva está inmóvil en un pequeño tubo e interactúa con un mundo virtual de modo que modifica su conducta motora de acuerdo con la realidad virtual que se le proyecta.
Por primera vez se puede ver la actividad coordinada de todo el cerebro de un vertebrado y se observa por ejemplo como el cerebro se ilumina en algunos momentos en que todas las neuronas se activan de forma síncrona.
El pez cebra es un animal de unas 100.000 neuronas. El desafío de trabajar con otros animales es enorme. El cerebro de un ratón es mucho mayor, no es transparente y tiene cráneo. El del hombre es aún mucho más complejo con 85.000.000.000 neuronas.
Este experimento coincide con el lanzamiento de la iniciativa más ambiciosa de conocimiento del cerebro. Estados Unidos está a punto de lanzar el Brain Activity Map (que compite con el europeo Human Brain Project). Una de sus ambiciones es "registrar cada disparo neuronal de cada neurona en un circuito".
Registrar cada neurona en un pez cebra es un enorme avance que nos acerca al objetivo de registrar cada neurona en un cerebro humano.

lunes, 9 de marzo de 2015

Astrocitos humanos hacen que los ratones sean más listos



Un estudio publicado en la revista Cem Stem Cell muestra el trasplante de células progenitoras de soporte humanas (astrocitos) en ratones. Los astrocitos se desarrollaron en la forma humana dentro del cerebro de los ratones. Como resultado de tener estas células humanas en sus cerebros, los ratones se mostraron mucho más rápidos en el aprendizaje de numerosas tareas.





Según la mitología griega, la quimera (animal fabuloso) es un monstruoso animal compuesto de partes de otros animales. En algunas versiones tenía cuerpo de cabra, patas de dragón y cabeza de león. Con la aparición de la ingeniería genética, las quimeras se han convertido en realidades. Todas las células de un organismo (menos las reproductoras) tienen la misma información genética. Una quimera es un animal con células que contienen distinto ADN. Se consigue insertando unas células de un animal en otro.

Esto es lo que han hecho en el presente estudio. Insertaron células humanas en ratones creando una quimera y observando su comportamiento.

El sistema nervioso está formado por neuronas. La señal eléctrica está generada y transmitida por las neuronas. Además de estas, hay un conjunto de células llamadas de glía que se supone que son el soporte de las neuronas. De entre las células de glía, las más notables son los llamados astrocitos. Ya Santiago Ramón y Cajal habló de ellos en 1913: "la corteza cerebral humana discrepa de la de los animales no sólo por la cantidad enorme de células de tipo glandular que contiene, sino por la pequeñez de éstas (en animales) y la riqueza del plexo gliomatoso intersticial".

Es decir, que los astrocitos en los humanos son muy diferentes a los de las otras especies. Las neuronas por el contrario son muy semejantes en humanos y ratones. Los astrocitos humanos son hasta 20 veces más grandes que los de los ratones. Son más abundantes y diversos y como decía Cajal, sus ramificaciones son muy grandes y complicadas. Los astrocitos ayudan a que la unión de las neuronas, las sinapsis, funcionen. Los astrocitos humanos se conectan con cientos de miles de neuronas a las que ayudan a transmitir la señal nerviosa.

¿Qué pasa si trasplantamos astrocitos humanos a los ratones? Es lo que ha hecho el equipo de investigación. Implantaron células madre progenitoras de los astrocitos humanos en ratones recién nacidos. Estos astrocitos estaban además marcados con una proteína fluorescente de modo que se podían distinguir con claridad en el cerebro del ratón. Según el ratón iba creciendo, los astrocitos humanos se iban desarrollando hasta adquirir la forma que tienen en el cerebro humano. Eso significa que eran más grandes que los originales de los ratones y tenían muchas más ramificaciones.

Con frecuencia se olvida que el objeto principal de la neurociencia es la conducta. ¿Qué efecto tiene en la conducta una droga, una lesión o un tratamiento? Y en este estudio concreto ¿qué efecto tiene el trasplante de los astrocitos humanos en la conducta del ratón?

La conclusión es que el efecto es muy notable. Se potenció una forma de aprendizaje bioquímico llamado potenciación a largo plazo LTP. Esto se tradujo en una gran mejora en tareas de aprendizaje a las que fueron sometidos como la navegación en laberintos, la memoria de localización de objetos o el condicionamiento al miedo. Los ratones quiméricos aprendieron mucho más rápido que los normales.

Las enseñanzas y aplicaciones son múltiples. De un lado sabemos que podemos crear ratones con varias líneas celulares. Además sabemos que los astrocitos trasplantados se comportan como si estuvieran en un cerebro humano aunque estén en un ratón. Reconocemos también la importancia de estás células antes consideradas secundarias. Podemos crear ratones con astrocitos de personas con enfermedades mentales como la esquizofrenia y ver si son ellos los responsables de la enfermedad.

Todo ello tras perseguir una quimera.

lunes, 2 de marzo de 2015

Fecha de publicación de la Ilíada, desvelada por genetistas

El lenguaje evoluciona. Producto de esta evolución son los miles de lenguas habladas en la tierra. Rastreando los parecidos entre los distintos vocablos de dos lenguas se puede poner fecha a una lengua común a ambas. De igual forma que hacen los genetistas con las mutaciones y el genoma. Así, unos genetistas han puesto fecha al famoso poema homérico, la Ilíada. Se publicó el 762 A.C.

El lenguaje es un producto humano fascinante. A la vez tremendamente sencillo y sumamente complejo. Cualquier bebé en circunstancias normales lo aprende sin esfuerzo. A su vez, otros idiomas resultan incomprensibles. Todos los idiomas son muy parecidos. Y muy distintos. Hay miles de lenguas en la tierra. Quizá todas provengan de una única ancestral y por una suerte de torre de Babel bíblica se separaron hasta llegar a la rica variedad actual.
Desde el punto de vista psicológico, el lenguaje es muy atractivo. Es la ventana más accesible de la mente. Sabemos lo que ocurre en la mente de los otros porque nos lo cuentan, porque hablan. Aún siendo tan accesible es muy costoso saber cómo se genera. Los gramáticos llevan siglos lidiando con verbos, nombres y pronombres. Nuevas técnicas se suman y el panorama, lejos de aclararse parece oscurecerse.
Empecemos por la cuestión más fundada aunque no siempre parezca obvia. Las lenguas son equivalentes. Hace décadas, el gran lingüista Noam Chomsky lanzó la idea de que existen dos estructuras, la profunda y la superficial. La profunda es común a todas las lenguas y la superficial varía. Todos decimos lo mismo pero de distintas maneras. Esto concuerda con la evidencia. El cerebro está precableado para el lenguaje. Cualquier niño puede aprender cualquier lengua. Cualquier texto puede traducirse (aunque se pierdan matices).
Pero vayamos a la genética. El genoma de todos los humanos es casi idéntico. Pequeños cambios nos hacen muy diferentes. Es probable que todos descendamos de unos antecesores comunes, una madre y un padre. Pequeños cambios en el genoma, pequeñas mutaciones se van acumulando durante generaciones y siglos.
Las lenguas evolucionan e incorporan pequeños cambios que se acumulan. Los genomas evolucionan e incorporan pequeñas mutaciones. Comparando dos genomas podemos saber cuál es el antecesor común. Sabiendo la tasa de mutaciones en el tiempo podemos saber cuando existió ese antecesor común. ¿Se pueden aplicar técnicas genéticas al lenguaje?
Es lo que ha hecho un grupo de biólogos. No han sido lingüistas sino biólogos los que han datado la Ilíada. El resultado coincide con lo que los lingüistas suponían: es del octavo siglo A. C.
Para lograr la datación han comparado palabras del griego moderno, el lenguaje del autor, Homero, y de los hititas, el pueblo existente cuando se produjeron los hechos. Han buscado palabras comunes y significativas que aparecen todos los idiomas como partes del cuerpo, colores y relaciones como padre e hijo. Esta técnica es en realidad más antigua y fue empleada en los 50's por el lingüista Morris Swadesh.
El estudio del genoma ha sido facilitado por la brutal fuerza de cálculo de los ordenadores. Aunque el lenguaje se resiste a someterse el imperio del Big Data, el camino es irreversible. Los traductores son un gran ejemplo. Pura estadística. Todo avanza y puede decirse que los ordenadores como Watson están empezando a comprender el lenguaje. Pero, entretanto, la pura estadística es muy útil. Hace poco supimos que científicos lograron reconstruir lenguas antiguas mediante software.
Esto nos lleva a acercarnos a un sueño largamente anhelado y complejo. ¿Cómo transcurrió la evolución humana? Una nueva especie capaz de usar el lenguaje, el homo sapiens, se expandió gradualmente por la tierra. Según se separó en distintos grupos, su genoma incorporó distintas mutaciones, su lenguaje nuevas palabras y sus actos dejaron distintas evidencias fósiles. ¿Podrá la estadística del Big Data mostrarnos todo el subyugante recorrido? Quizá, comenzando con la obra más antigua de la literatura occidental, la Ilíada.

lunes, 23 de febrero de 2015

Reserva cognitiva, hábitos mentales saludables y Alzheimer

La reserva cognitiva es la capacidad de minimizar el deterioro mental asociado a la edad en enfermedades como el Alzheimer. La reserva cognitiva se adquiere ejercitando el cerebro. Un componente esencial es tener hábitos mentales saludables.

El Alzheimer es la enfermedad del siglo XXI. Conforme aumenta la esperanza de vida aumenta el número de casos afectados por esta terrible demencia. No hay curación actualmente, aunque la investigación es constante. Ni siquiera sabemos si es una forma extrema de un deterioro normal o es una enfermedad distinta. En determinados casos aparece en torno a los 40 años, aunque lo normal es que se manifieste al final de la vida. Las consecuencias son devastadoras para la persona, para sus familiares y para la sociedad en la que vive. A falta de curación, los hábitos saludables y en especial la reserva cognitiva parecen ser la mejor prevención.
Llamamos reserva cognitiva a la diferencia entre el daño cerebral y su manifestación clínica. Podemos resumirla en una ecuación:
Demencia observable = daño cerebral - reserva cognitiva o
Daño cerebral = demencia observable + reserva cognitiva.
Es decir, en dos personas con el mismo daño cerebral, aquella con mayor reserva cognitiva tiene menos demencia observable, se encuentra mejor. Inversamente, en dos personas con la misma demencia observable, el daño cerebral es mayor cuanto mayor reserva cognitiva.
La reserva cognitiva protege del daño cerebral. Las personas a las que se les supone una mayor reserva cognitiva (mejor entrenamiento mental) manifiestan signos de demencia más tarde.
Pero la evaluación definitiva del daño cerebral en la enfermedad de Alzheimer es post mortem: el estudio del cerebro después de muerto.
En 2005 la revista Neurocase publicó un caso notable. Un jugador de ajedrez presentaba síntomas leves de Alzheimer. Poco después murió por otras razones. Tras examinar su cerebro, descubrieron que estaba mucho más dañado de lo que era de suponer. Su Alzheimer era muy avanzado, pero apenas se notaba. Como jugador de ajedrez, su reserva cognitiva era muy alta.
Un caso similar se ha descrito con pacientes bilingües. Los cerebros de los bilingües manifiestan mucho más daño cerebral del esperado por sus síntomas.
El número de casos crece y la reserva cognitiva se ha convertido en el santo grial de la lucha contra el deterioro mental asociado a la edad.
Hace años conocí a un cojo. Le habían amputado una pierna, pero con la otra hacía más cosas que muchos con dos, como jugar al tenis. La reserva cognitiva es algo parecido. Mueren muchas neuronas, pero las que quedan tienen muchas conexiones y suplen la falta de las muertas.
¿Cómo se consigue aumentar la reserva cognitiva?
Existe una abundante información sobre los hábitos corporales saludables o la higiene física. Una dieta equilibrada, ejercicio moderado, no fumar, no beber en exceso... Su eficacia está ampliamente demostrada. Los obesos viven menos, los fumadores viven menos, la vida sedentaria es perjudicial ... Hay pocas dudas sobre cómo tratar el cuerpo.
¿Existen hábitos saludables para la mente? Sí, los hábitos mentales saludables, la higiene mental es tan necesaria como la corporal.
La vida moderna está repleta de posibilidades para lograr una buena higiene mental, pero también está llena de riesgos.
En el equilibrio está el secreto. Comer grasa no es malo. Tomarla en exceso sí. Igual ocurre con los dulces o la comida basura. Tomar un día patatas fritas no conlleva riesgo. Hacerlo a diario es letal. El ejercicio es saludable, pero el deporte profesional tiene riesgos.
Lo mismo sucede con la vida mental. La televisión es positiva, en ocasiones maravillosa. Ver 3 horas diarias de televisión es muy desaconsejable. Los videojuegos estimulan la mente, pero jugar 20 horas semanales no ayuda mucho.
Las posibilidades que están a nuestro alcance son muy numerosas. Internet, practicar la lectura, jugar casi a cualquier cosa, hacer deporte, ver cine, conversar.
La vida social es un capítulo muy importante. Somos seres sociales. Encerrarnos en casa es limitar nuestra vida. Precisamente, uno de los problemas de los ancianos (y más acentuado en los hombres) es su limitada vida social. Salir, conversar, relacionarse es clave.
El ejercicio físico también aumenta la reserva cognitiva. Por ejemplo bailar.¿Bailar? Sí, requiere una enorme demanda de recursos cognitivos. Si no me crees, pruébalo: busca una coreografía de cualquier programa de televisión e intenta repetirla. Tienes que colocar el cuerpo en una posición muy precisa. Tienes que cambiar a la siguiente posición, tienes que hacerlo en el tiempo adecuado, es decir, manteniendo el ritmo. Y tienes que acordarte de toda la secuencia. Bailar es un excelente ejercicio mental.
Mención especial requiere una lacra social de nuestro tiempo: el paro, el desempleo. Estoy parado, me siento inútil, también me siento culpable (estoy desempleado porque no merezco el empleo), no busco trabajo porque he perdido la esperanza, me quedo en casa, veo la televisión, trasnocho, bebo, no me relaciono... Desde luego, estoy exponiendo un caso extremo, pero posible.
Estar desempleado es negativo, pero no debería ser incompatible con la felicidad. Unos hábitos saludables ayudan mucho. Aumenta tu autoestima. Ten un pensamiento positivo. Piensa en los problemas para resolverlos, no para atormentarte. De vez en cuando sal de la zona de confort. Plantéate retos a tu alcance, deja lo imposible para los que quieren salvar el mundo. Duerme bien. Come bien. Haz ejercicio. Valora lo que tienes. Aunque no te sirva para encontrar empleo, estudia algo solo porque te gusta. Cuida tus amistades. Sal de casa, relaciónate. Disfruta.
¿El dinero da la felicidad? Parece que en buena medida es así. Pero lo sorprendente es que lo contrario también parece cierto. La felicidad da el dinero. Las personas más felices tienen más oportunidades en la vida y a la larga ganan más dinero.
Los hábitos mentales saludables son imprescindibles. Si no tienes problemas. Si los tienes. Si eres joven. Si eres adulto. Si eres anciano.

lunes, 16 de febrero de 2015

¿Seremos todos ciborg?

¿Qué queda de original en tu cuerpo?
De la película “Ghost in the Shell”


La ciencia ficción plantea escenarios imposibles hoy en día que podrían darse en un futuro más o menos lejano. Es el caso de la película de animación “Ghost in the Shell” que transcurre en el año 2029 y en la que la Mayor Motoko Kusanagi, perteneciente a la sección 9, compuesta de cíborgs con capacidades que superan a los humanos convencionales, se enfrenta a un ser nacido de la red, “una entidad viva pensante creada en el mar de la información”. Al fin y al cabo, “si un cerebro cibernético puede generar un espíritu, ¿dónde está la importancia de ser humanos?”¿Seremos todos ciborg? es el capítulo que he escrito para el libro La aventura del cerebro. El libro es una interesante divulgación sobre el cerebro que incluye una docena de capítulos escritos por diferentes personalidades del mundo de la neurociencia y tratan sobre organización del cerebro, conciencia, sensaciones, pensamiento, amor o enfermedad. El capítulo del que soy autor versa sobre la relación hombre máquina, tan próxima a la computación cognitiva.
En 1780 el científico italiano Luigi Galvani realizó un descubrimiento fundamental debido en gran parte al azar. Se hallaba disecando la pata de una rana que colgaba de un gancho de bronce. Por error tocó el gancho con el bisturí y la pata de la rana se contrajo. Había descubierto la naturaleza eléctrica del impulso nervioso. Pensó con acierto que la electricidad venía del interior de los cuerpos y que el órgano que la producía era el cerebro. Más aún: los cuerpos muertos conservaban en buena medida las propiedades eléctricas. Para comprobarlo sometió a cadáveres a descargas eléctricas y observó en ellos lo que llamó “danza de las convulsiones tónicas”.
Desde entonces, la idea de conectar máquinas al cuerpo humano ha excitado la mente de literatos y científicos. ¿Seremos todos ciborg? Obviamente no, pero aunque la ciencia y la tecnología están lejos de proporcionar la cognición aumentada que aparece en la ciencia ficción, cada día hay más ejemplos esperanzadores de la tecnología llamada BCI, Brain Computer Interface.
Es una tecnología esperanzadora no porque pretenda mejorar a los humanos sanos sino porque viene a ayudar a todos aquellos con deficiencias congénitas o fruto de un accidente o enfermedad que les impiden llevar una vida plena.
Utilizamos artilugios que permiten superar los límites de nuestro cuerpo desde el comienzo de la humanidad, empezando por el vestido y calzado. El bastón es una prótesis ancestral y las gafas son mucho más modernas y sofisticadas. Desde hace unos años existe un empalme cable nervio muy extendido: es el implante coclear. Más de doscientas mil personas en el mundo llevan un aparato en el que el oído es sustituido por un aparato que enlaza directamente con el nervio auditivo. El implante coclear ha cambiado la vida de miles de personas, en especial los sordos de nacimiento. Hasta hace poco tiempo estas personas estaban condenadas a una vida muy limitada mentalmente. Al no escuchar, no podía formar las estructuras cerebrales del lenguaje. Sin apoyo educativo no llegaban a hablar ni entender ni leer. Pasada la infancia, el daño era irreversible. Los niños con implante coclear, aunque siguen oyendo mal, tienen pleno acceso al lenguaje, hablan, entienden y leen. Una diferencia abismal.
El mundo de los implantes y en general de la tecnología BCI sigue en rápida evolución. Personas con miembros amputados, víctimas de accidentes de tráfico o de una gran variedad de enfermedades están viendo una mejora de sus condiciones de vida.
Un ciborg es un organismo biológico al que se han añadido mejoras artificiales para aumentar sus capacidades. ¿Existe algo similar próximo a nosotros hoy en día? Desde luego. Se trata del aumento de nuestra cognición a través de una aparato que todos llevamos encima: el teléfono inteligente. Los smartphones no muy inteligentes, pero nos ponen en contacto con el mundo de la computación cognitiva que reside en la nube. A través de estos dispositivos (y pronto a través de los wearables) tenemos la supercomputación en el bolsillo.
No, no seremos todos ciborg. Pero la tecnología nos acompaña y es de una incalculable ayuda para todos y en especial para las personas mayores y aquellos con problemas de salud neurológica y mental.
Artículo publicado originalmente en el blog La construcción de un planeta más inteligente

lunes, 2 de febrero de 2015

Ventajas cerebrales del ser bilingüe

Más de la mitad de la población mundial es bilingüe. Hablar más de una lengua tiene ventajas obvias en la comunicación. Numerosos estudios muestran que las ventajas son también mentales. Separar lo irrelevante de lo importante o cambiar con facilidad de tarea se da mejor a los bilingües desde la infancia. Pero también en la vejez tiene ventajas; los cerebros bilingües son más resistentes al paso de la edad y a enfermedades como el Alzheimer.

El lenguaje es una facultad humana fascinante. Permite compartir los contenidos mentales con otras personas. Es la ventana de la mente. A pesar de ser una de las expresiones mentales más accesibles, es sumamente compleja y está muy lejos de ser comprendida.
Hay 6.800 lenguas en el mundo. Muchas personas en el mundo hablan más de un idioma. En la actualidad el 66% de los niños del mundo son bilingües. El 56% de los europeos lo son. El bilingüismo es una realidad, no una rareza.
Hablar más de un idioma es, desde luego, útil para su función primordial, la comunicación. Pero también tiene ventajas cognitivas. Aunque no se puede decir que los bilingües sean más inteligentes, varios aspectos cognitivos parecen mejorar. La antigua idea de que el bilingüismo produce confusión está hoy descartada.
Alguna de las desventajas parecen claras. El rendimiento en vocabulario en un idioma concreto es menor en un bilingüe. Pero el número total de palabras es muy superior. Otra desventaja es que se tarda más en nombrar objetos. Es más fácil que la palabra se quede "en la punta de la lengua". Pero las ventajas compensan sobradamente.
Recibimos sonidos en secuencia y tenemos expectativas de las palabras que esperamos oír. Si oímos pat, pueden seguir pato o patata o patada. También los sonidos de otras lenguas se activan como patrol o patriot. Esto es cognitivamente demandante, cuesta esfuerzo y recursos cognitivos. El cerebro se entrena para ello permanentemente y obtiene beneficios. Mejora la atención y el cambio de tareas (multitarea). Disminuye también el deterioro cognitivo asociado a la edad.
El bilingüismo proporciona una mejor respuesta a situaciones confusas o conflictivas. Ello es debido a la habilidad para descartar los estímulos del otro lenguaje. Si presentamos una tarea que consiste en responder con la mano derecha a un estímulo que aparece en el lado izquierdo del campo visual, el rendimiento de los bilingües es superior. Otra prueba clásica es la tarea de Stroop. Consiste en leer un color que está escrito en otro color. Por ejemplo, se presenta la palabra "rojo" escrito en color azul. De nuevo los bilingües puntúan mejor.
A esto se llama control inhibitorio (separar lo importante de lo que no lo es). En el cerebro bilingües se da un mejor manejo de la memoria de trabajo y de las funciones ejecutivas superiores en condiciones exigentes. También proporciona una mejor respuesta en situaciones de ruido ambiental.
Pero las ventajas no solo se aplican a tareas lingüísticas sino a otros tipos de tareas. Bebés de 7 meses aprendieron que cuando se oía una campana, un muñeco aparecía en la parte derecha de la pantalla. A mitad del experimento el muñeco apareció en la parte izquierda. Los bebés monolingües tardaron más en darse cuenta que los bilingües. El cambio de estrategia sobre la marcha es mejor.
La plasticidad cerebral tiene unas ventanas de tiempo. Cuanto antes se aprende una segunda lengua, mejor. Pero nunca es tarde para aprender y beneficiarse. Aunque también sabemos que los bilingües pueden aprender una tercera lengua mejor que los monolingües la segunda.
Además el bilingüismo tiene beneficios en la vejez y en concreto en la enfermedad de Alzheimer.
Se llama reserva cognitiva a la diferencia entre el daño cerebral y su manifestación clínica. Con el mismo daño cerebral, una persona con mayor reserva cognitiva tiene menos síntomas. Se adquiere con la práctica mental, los estudios, los conocimientos y experiencias... Los estudios indican que la reserva cognitiva es mayor en las personas bilingües.
En un estudio con 200 pacientes de Alzheimer, los primeros síntomas aparecieron 5 años después en los bilingües (77,7 frente a 72,6) y el diagnóstico se produjo 4 anos más tarde (80,8 frente a 76,5).
Cuando se examinan los cerebros de personas muertas que han padecido Alzheimer, el daño cerebral de los bilingües es muy superior que el de los monolingües con los mismos síntomas. Es decir, los bilingües soportan mucho mejor que los monolingües el mismo daño cerebral.
Esto ocurre también en las personas que no se criaron en un entorno bilingüe sino en las que aprendieron un segundo idioma de adultos.
Aunque las personas bilingües tienen alguna dificultad mayor en ciertas tareas, los beneficios cognitivos se extienden desde la niñez a la vida adulta. Ser bilingüe es una gran ventaja para la comunicación. Pero también para el cerebro.