miércoles, 31 de diciembre de 2014

De fantasmas y alucinaciones

Un Robot que te hace sentir como si un fantasma estuviera cerca


En 2006, el neurocientífico cognitivo Olaf Blanke, de la Universidad de Ginebra en Suiza, estaba probando las funciones del cerebro de una paciente, antes de operarla para mejorar su epilepsia, cuando notó algo extraño. Cada vez que estimulaba eléctricamente la región de su cerebro, responsable de la integración de diferentes señales sensoriales del cuerpo, la paciente miraba hacia atrás como si una persona estuviera allí, incluso cuando ella sabía muy bien que no había nadie realmente presente.

Ahora, con la ayuda de robots, Blanke y sus colegas no sólo han encontrado una explicación neurológica de esta ilusión, sino que también han conseguido que gente sana detecte "fantasmas" según se informa hoy en Current Biology. El estudio podría ayudar a explicar por qué los pacientes con esquizofrenia a veces sufren alucinaciones de que sus movimientos son controlados por aliens.

http://bcove.me/dsy1psh1

"Es muy difícil tratar de entender los mecanismos implicados en algo tan extraño", dice el neurocientífico cognitivo Henrik Ehrsson, del Instituto Karolinska en Estocolmo, que no participó en el estudio. "Es muy alentador, muy impresionante, la forma en que este equipo está haciendo ciencia de esta cuestión."

Los fantasmas y las apariciones son un tema común en la literatura y la religión. En la vida real, los pacientes que sufren de esquizofrenia o epilepsia a veces parecen detectar una presencia cercana a ellos. Después de estudiar estos casos, Blanke dice que encontró algunas sorprendentes similitudes en la forma en la que los pacientes con epilepsia perciben estas misteriosas "apariciones". Casi todos los pacientes dijeron que la presencia se sentía como un ser humano situado justo detrás de la espalda, casi tocándolos, con intenciones maliciosas. Los pacientes con daño cerebral en el hemisferio izquierdo sintieron el fantasma en su lado derecho, y viceversa.

Para identificar las regiones del cerebro responsables de tales ilusiones, Blanke y sus colegas compararon el daño cerebral en dos grupos de pacientes. En el primer grupo, en su mayoría pacientes con epilepsia, todos dijeron sentir presencias fantasmales cerca de ellos. El otro grupo con una gravedad similar en sus enfermedades neurológicas y alucinaciones, no percibían ninguna presencia fantasmal. Las imágenes cerebrales revelaron que los pacientes que sintieron los "fantasmas" tenían lesiones en su corteza frontoparietal, una región del cerebro que controla los movimientos e integra señales sensoriomotoras del cuerpo, -tales como la del golpe y el dolor que acompaña a un puñetazo- en una imagen coherente.

Los investigadores sospechaban que los daños en esta región podrían haber alterado la forma en que el cerebro integra varias señales sensoriales y motoras para crear una representación coherente del cuerpo. Eso puede haber llevado a los pacientes a sentir erróneamente que estaba siendo tocados por alguien distinto de ellos mismos.

Así que el equipo construyó un robot para probar su teoría en personas sanas. La máquina consistía en dos brazos robóticos eléctricamente interconectados colocados delante y detrás de un participante, respectivamente. El brazo más pequeño en frente tenía una ranura en la que los participantes podían insertar su dedo índice derecho y moverlo dentro. Este movimiento provocaba que el brazo más grande situado a su espalda tocara en  diferentes posiciones en la espalda de los participantes, siguiendo el movimiento de su dedo. Durante los experimentos, los participantes llevaban los ojos vendados y auriculares para que se concentraran en lo que sentían. Se les dijo que sólo el robot les estaba tocando en la espalda, pero sin saberlo ellos, el toque en la espalda  a veces se sincronizaba con sus movimientos de los dedos, y a veces, se retrasaba medio segundo.

Cuando los participantes hablaron de cómo se sentían, un patrón claro surgió. Si el toque en la espalda estaba en sintonía con los movimientos de los dedos de los participantes, se sentían como si estuvieran tocando la espalda con su propio dedo. Pero cuando el toque en la espalda estaba fuera de sincronía, un tercio de los participantes sintió como si alguien les estuviera tocando. La sensación fue tan espeluznante que dos participantes les pidieron a los investigadores  detener el experimento.

Para verificar los resultados, los investigadores llevaron a cabo otro estudio en el que cuatro investigadores estaban en la habitación. A los participantes se les dijo que mientras estuvieran operando la máquina con los ojos vendados, algunos investigadores podrían acercarse a ellos sin llegar a tocarlos. Los investigadores les dijeron a los participantes que estimaran el número de personas que estaban cerca de ellos a intervalos regulares. En realidad, ningún investigador nunca se acercó a los participantes. Sin embargo, las personas que experimentaron un toque retardado sobre su espalda  sentían con más fuerza que otras personas estaban cerca de ellos, contando hasta cuatro personas cuando realmente no existía ninguna.

Los investigadores sospechan que cuando los participantes movían el dedo en la ranura del aparato, sus cerebros esperaban  sentir un toque en la parte posterior de inmediato. El retraso generaba un desajuste entre las expectativas del cerebro y las señales sensoriales reales que recibían, lo que alteraba la forma en que el cerebro integra las señales para crear una representación del cuerpo, y por lo tanto creaba la ilusión de que otro ser humano estaba tocándolos.

Los hallazgos podrían ayudar a los científicos a entender las alucinaciones de los pacientes con esquizofrenia, dice Blanke. Los científicos siempre han planteado la hipótesis de que los pacientes escuchan voces extrañas o sienten que no controlan su propio cuerpo porque sus cerebros no pueden integrar las señales corporales correctamente.

Los investigadores ahora están construyendo un sistema de robot equipado con imágenes de resonancia magnética MRI para estudiar lo que sucede exactamente en los cerebros de las personas sanas cuando sienten una presencia fantasmal y para estudiar cómo reaccionarían a los toques desajustados los pacientes con esquizofrenia.

Basado en:  Blanke O (2012) Multisensory brain mechanisms of bodily self-consciousness. Nature Reviews Neuroscience13: 556-571.

domingo, 21 de diciembre de 2014

Vamos a la caza del Claustrum




El Claustrum es “una fina e irregular lámina de neuronas” responsable de las interacciones entre los hemisferios del cerebro.


por Peggy Mason

traducción: Ana Toral

Del Blog The brain is sooooo cool!






Una imagen de un cerebro humano con cortes
 en el plano horizontal (bueno, casi horizontal).



Pelando la corteza cerebral


En esta edición de Vídeos de laboratorio, estudiaremos los cortes horizontales a través del cerebro humano. Al seccionar a través del cerebro, podremos ver todo el territorio interesante que normalmente se oculta por la corteza o córtex (sí, la palabra cortex deriva de la palabra latina para la corteza del árbol) del cerebro.

Si desea simplemente ver el vídeo, aquí está:



http://videos.videopress.com/4i6rdY06/2_-mason-10-14-2014-peggy-mason-edit-large-540p_fmt1.ogv

Si quiere profundizar en las estructuras analizadas en el video, continúe leyendo. Y, por supuesto, no dude en ir adelante o atras.


Una introducción a las direcciones y planos en los seres humanos vs cuadrúpedos


Si ya conoce los planos corporales y direcciones, pase directamente a los hemisferios cerebrales.

Cuando cortamos el cerebro, podemos hacerlo en cualquier plano. Los tres planos normalizados del cuerpo son coronal, horizontal (aka axial en términos de imágenes clínicas), y sagital.

. El plano coronal es el plano de una tiara y separa las regiones de la parte anterior de las regiones en la parte posterior.

. El plano horizontal es el plano del horizonte (en un individuo en posición vertical). Separa la parte superior de la parte inferior.

. El plano sagital es el plano de un peinado mohawk. El plano sagital en el centro de la cabeza, llamado sagital medial, separa izquierda y derecha.
Un par de notas sobre nomenclatura direccional que pueden ser de interés para los aficionados. 

Considere los cuatro pares:

Rostral - Caudal: hacia el hocico (rostrum en realidad deriva de la palabra latina rodere, roer, que se utiliza para referirse a los roedores en general y la parte delantera de los roedores más específicamente) o cola (cauda).

Anterior - Posterior: hacia el frente (ante o antes), o la parte de atrás (posterus o posterior)

Dorsal - Ventral: hacia la espalda (dorso o espalda) o el envés (ventrum)

Medial - lateral: cercana o lejana a la línea media, respectivamente

Estos términos tienen el mismo significado en todas las partes del sistema nervioso en prácticamente todos los animales. Pero los seres humanos, junto con algunos otros, como los canguros, son diferentes debido al giro a la derecha que el sistema nervioso tomó en apoyo del bipedismo. En cuadrúpedos, la parte inferior del cuerpo y de la cara están en planos paralelos, pero en bípedos, la parte inferior del cuerpo está en un plano vertical y la mandíbula inferior en un plano horizontal.

¿Por qué seguir hablando de esto? Bueno, pensar en el contraste entre una rata y un humano. En la rata, el plano coronal es transversal (u ortogonal) con respecto al eje del sistema nervioso central, en todos los niveles. Además, rostral y anterior son sinónimos tal como lo son caudal y posterior, y estas equivalencias son válidas en todo el sistema nervioso central. Ahora considere un ser humano. Para la médula espinal de un ser humano, nuestro envés está en el frente y la espalda está en la parte posterior del cuerpo. Por lo tanto, para la médula espinal humana, ventral es anterior y dorsal es posterior. Esta diferencia bípedo-cuadrúpedo tiene implicaciones lingüísticas porque los médicos  emplean la terminología anterior-posterior para la médula espinal y los científicos emplean la terminología dorsal-ventral. Así columna dorsal o posterior y cuernos ventrales o anteriores son versiones de lo mismo, según hable un clínico o un científico.

Las rodajas sagitales son muy divertidas de ver, muy informativas y también todo un reto particularmente para el principiante en neuroanatomía. Las rodajas coronales son la vista más comúnmente presentada y estudiaremos el cerebro en cortes coronales en un futuro video lab. Elegí comenzar con cortes horizontales, ya que son a la vez desafiantes y accesibles. Espero que, con un poco de ayuda de mi parte, puedan utilizar este tour de secciones horizontales para sintetizar su comprensión de 3 dimensiones de la anatomía del cerebro. Así que vamos a empezar.



Los dos hemisferios cerebrales




Una vista de arriba hacia abajo del cerebro humano muestra
 los dos hemisferios cerebrales que no están unidos,
 excepto en el cuerpo calloso, que sólo está presente
 en el margen ventral de los hemisferios mediales.


Vamos a examinar cortes horizontales del cerebro a partir de la parte superior y trabajando hacia la parte inferior. La primera cosa que se puede notar es que los dos hemisferios cerebrales aparecen como dos piezas separadas; que no están unidos. De hecho, los hemisferios cerebrales sólo aparecen unidos más ventralmente, por el cuerpo calloso. En las secciones horizontales a través del cuerpo calloso, los axones circulan en paralelo, de izquierda a derecha y de derecha a izquierda, y son evidentes incluso a simple vista. Impresionante, ¿no te parece?


Somos animales visuales


La corteza cerebral, evidente como una costra externa de  materia gris, tiene un patrón modular con diferentes campos corticales fundamentalmente asociados con diferentes funciones. Esta modularidad es más evidente en las grandes cortezas primarias somatosensoriales, auditivas, visuales y motoras. Las cortezas sensoriales primarias son necesarias pero no suficientes para la percepción normal. Así, la información visual llega de la retina a la corteza visual primaria, tras su conversión por el tálamo, y soporta la percepción visual. Muchos mamíferos, incluidos los humanos, son animales altamente visuales, lo que significa que la visión es la modalidad sensorial primaria utilizada para navegar por el mundo. En correspondencia con esto, el tracto de los axones que llevan la información visual a la corteza visual primaria (desde el tálamo) es tan grande que se ve fácilmente sin aumento. Este trazado se llama radiación óptica.

El destino de la radiación óptica es la corteza visual primaria, también llamada V1, que está presente a lo largo de la fisura calcarina (también denominado el surco calcarino), que adorna la superficie medial del lóbulo occipital. En la corteza de V1, hay una delgada línea blanca llamada la raya (o estría o línea) de Gennari. Esta raya, visible a simple vista, fue descubierta en 1776 por un estudiante de medicina italiano, Francesco Gennari, de quien toma su nombre en gloriosa perpetuidad. Ver esta franja usando las herramientas más simples - mis ojos, un cuchillo y un cerebro sin teñir - me conecta con los grandes anatomistas de antaño y me da una enorme patada. Tomen nota, todos ustedes estudiantes: todavía hay oportunidades para descubrimientos de baja tecnología. Sean inteligentes y estén atentos!






El surco calcarino está marcado por una línea roja discontinua
 en esta imagen de la superficie medial de la corteza.
 El banco superior de la corteza visual lleva información
sobre la mitad inferior del mundo visual contralateral 
(el otro lado)  y el banco inferior de la corteza visual
 lleva información sobre la mitad superior
 del mundo visual contralateral.



El UChicago C o cuerno de carnero


Cuando el telencéfalo en desarrollo (ver más abajo) se invagina a lo largo de la línea media para formar dos hemisferios, el lumen del tubo neural en desarrollo se divide en dos espacios que se convertirán en los ventrículos laterales adultos.

Sólo como información adicional: El término telencéfalo se refiere a la parte delantera del cerebro anterior. El cerebro anterior se deriva de una hinchazón o vesícula llamado el prosencéfalo. Pocos días después de su formación, el prosencéfalo se divide en dos vesículas hijas: el telencéfalo y el diencéfalo. El telencéfalo se convertirá en los cortes cerebrales, los componentes básicos de los ganglios basales (es decir, el cuerpo estriado y pallidum), y la amígdala (oh y el claustrum también ...). El diencéfalo se convertirá en el tálamo y el hipotálamo.

Así como los hemisferios cerebrales se expanden para acomodar mas corteza, los ventrículos laterales se expanden en paralelo. El hemisferio se expande arqueandose alrededor en forma de cuerno de carnero. Y también lo hacen los ventrículos laterales. En este video de laboratorio, empezamos cortando un trozo de la parte superior de cuerno de carnero. Así que nuestra primera vista del ventrículo es uno de "mirando el techo." A lo largo del borde de los ventrículos laterales, el plexo coroideo está presente. El Plexo coroideo filtra la sangre en el líquido cefalorraquídeo o LCR que llena los ventrículos y luego se filtra para llenar el espacio subaracnoideo que rodea el cerebro y la médula espinal. Doy las gracias a mi almohada de LCR cada día por salvarme de golpear mi cerebro cuando me dedico a  mi trabajo diario.

Del mismo modo que los ventrículos laterales siguen en forma de cuerno de carnero, también lo hace el caudado. El caudado es una parte fundamental de los ganglios basales. Junto con el putamen, el caudado forma el estriado. El caudado extiende sus alas alrededor de los ventrículos laterales y se compone de una cabeza más hacia delante, un cuerpo de tamaño considerable, y luego una cola disminuyendo dentro del lóbulo temporal.

A medida que nos sumergimos más profundamente en el interior del telencéfalo, vemos el putamen del que el caudado está separado por la cápsula interna. La cápsula interna contiene axones procedentes de la corteza cerebral destinados para el tronco cerebral y la médula espinal. Durante el desarrollo, la cápsula interna divide el caudado de su gemelo, el putamen, y ambos se derivan de las eminencias ganglionares en la base del telencéfalo en desarrollo. El término ganglios basales deriva del origen embrionario del cuerpo estriado (y globus pallidus) desde las eminencias ganglionares basales.


El diencéfalo 


El diencéfalo, que contiene el tálamo y el hipotálamo, me parece que esta como  encogido frente al fanfarrón del expansivo telencéfalo que aparece siempre a la búsqueda de nuevos territorios. Mamífero a mamífero, y vertebrado a vertebrado, el diencéfalo mantiene su tamaño modesto. Admiro al tálamo para llevar a cabo sus tareas con un parsimonioso uso  de espacio.

La forma más fácil de saber que  estamos mirando el diencéfalo es buscar la materia gris que rodea el tercer ventrículo. El tercer ventrículo es fácil de detectar ya que es una ranura orientada verticalmente en la línea media. Posiblemente, ningún otro espacio ventricular podría ser confundido con el tercer ventrículo:

. Los ventrículos laterales no son rendijas y no están en la línea media

. El acueducto cerebral es un agujero redondo y no una hendidura

. El cuarto ventrículo es un romboide orientado horizontalmente y no una hendidura





Esta es una sección horizontal a través del tálamo (T). 
En esta imagen, arriba es anterior. 
Muchas otras estructuras también son visibles,
 incluyendo los ventrículos laterales, el plexo coroideo, 
el caudado, la cápsula interna, el cuerpo calloso y más.

La materia gris a cada lado del tercer ventrículo es el tálamo y el hipotálamo. El límite lateral del diencéfalo es la cápsula interna, que es la unión física entre el di- y el tele-encéfalo. En otras palabras, si no fuera por la cápsula interna a cada lado, los hemisferios telencefálicos colgarían, como orejas de perro, de cada lado de la cara diencefálica.





Sólo una excusa desvergonzada para mostrar
 a Bam-Bam con sus orejas colgantes.



La cápsula externa, el claustrum, y la cápsula extrema


El término cápsula interna sugiere la existencia de una cápsula externa y de hecho hay una estructura de este tipo. Externo al putamen hay un tracto blanco delgado llamado la cápsula externa. Y justo fuera de la cápsula externa hay una isla delgada de materia gris llamado el claustrum, de reciente fama (ver más abajo). Por último, intercalado entre el claustrum y la corteza situada superficialmente  hay un tracto de sustancia blanca llamada cápsula extrema.

Recientemente, el claustrum ha sido noticia. Mohamad Koubeissi y sus colegas de la Universidad George Washington estaban estudiando un paciente con epilepsia. Este paciente había sido operado, años atrás, para eliminar un foco epiléptico (el lugar donde se inicia un ataque), pero, por desgracia, estaba experimentando convulsiones de nuevo. Para localizar el foco de los nuevos ataques, los neurocirujanos estimularon el cerebro mientras el paciente permanecía despierto.


La neurocirugía se realiza típicamente en pacientes despiertos para que las regiones perturbadoras puedan ser identificadas. Los pacientes pueden comunicar sensaciones o  necesidades de movimiento que son producidos por la estimulación. Lo más importante, a los pacientes se les pide que hablen para poder identificar las regiones donde la estimulación provoque una alteración en el habla. De esta manera, los neurocirujanos pueden evitar la eliminación de las áreas involucradas en el habla.

Por casualidad, los neurocirujanos estimularon en el claustrum. Publicaron que la estimulación "provocó  el deterioro inmediato de la conciencia, en 10 de 10 ocasiones, con la detención de la lectura, la aparición de ojos en blanco, la falta de respuesta a las ordenes auditivas o visuales, y la ralentización de los movimientos respiratorios espontáneos. El paciente regresó a su estado normal en cuanto la estimulación se detuvo, sin ningún recuerdo de los acontecimientos durante el periodo de estimulación "(Koubeissi et al 2014: Epilepsia y Comportamiento 37: 32-35). Llegaron a la conclusión de que "el claustrum - una región en la que los efectos de los estímulos eléctricos nunca se habían estudiado en el ser humano, que sepamos - podría ser un componente clave de la red que soporta la 'conciencia'". Este es el único informe de este hallazgo y está por verse si se acepta la interpretación de los autores de que el claustrum es "el interruptor de encendido y apagado de la conciencia”


El hipocampo


El hipocampo es una región de la corteza cerebral de tres capas. Aprendimos, por la famosa paciente HM, que el hipocampo es necesario para la formación de recuerdos explícitos. El  hipocampo se enrosca alrededor de la pared medial del telencéfalo y se desarrolla en el lóbulo temporal donde casi bordea el ventrículo lateral. Sin embargo, la corteza del hipocampo está separada del ventrículo por un delgado tracto de materia blanca llamado la fimbria. La fimbria crece en un tracto de materia blanca más grande llamado el fórnix (el fondo del saco). La fimbria-fórnix sigue el arco del ventrículo lateral, conectando el hipocampo con el tálamo medial y los cuerpos mamilares. Podemos ver el fondo el fórnix alrededor de los ventrículos laterales en la anterior imagen del tálamo.


Conclusión


Me he alargado demasiado y probablemente nadie habrá llegado realmente a este final. Pedimos disculpas por eso. Me parece estar en un modo tangencial de pensar y de escribir, con tendencia a tomar vías laterales sobre cada término neuroanatómico que estimula mi  imaginación. Y a decir verdad, no puedo pensar en un término neuroanatómico que no me produzca sentimientos. En cualquier caso, si quieres una rápida revisión de las estructuras, por favor ve este vídeo de corta duración:

http://videos.videopress.com/rPL7tR9U/4_-mason-10-14-2014-peggy-mason-edit-large-540p_fmt1.ogv