Este hallazgo, considerado trascendental para el sistema neuronal de geolocalización y que podría tener implicancias tecnológicas y terapéuticas a nivel mundial, permitió que el físico y neurocientífico Emilio Kropff fuera incluido en el ranking de las 25 historias científicas del año de la revista especializada «Science News».
El cerebro humano tiene un GPS que permite orientarnos en el espacio, y hasta el 2014 se habían identificado tres aspectos claves. Emilio Kropff, investigador del CONICET en el Laboratorio de Plasticidad Neuronal del Instituto Leloir de Argentina, decodificó la pieza faltante: las neuronas encargadas de la velocidad. «Se trata de un circuito extremadamente complejo del que solo conocemos una parte, como las place cells (neuronas de lugar) y que nos permiten representar mapas de los lugares que visitamos. También estaban las grid cells (células grilla) que forman una especie de mapa de coordenadas que facilitan la orientación mientras nos desplazamos. Pero faltaban las speed cells, que no habían sido identificadas hasta el momento. Sin embargo, ahora con los resultados obtenidos podemos decir que son las neuronas que codifican con mucha precisión la velocidad”, explicó el físico y neurocientífico.
Las declaraciones se realizaron en Chile, durante la participación de Kropff en la IV jornada de NeuroSur, encuentro realizado en la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile y que busca promover el intercambio de conocimiento, generar colaboraciones entre países vecinos y optimizar recursos en el campo de la neurociencia.
Durante el simposio “The Living Brain” (El Cerebro Vivo), el investigador trasandino se refirió a la importancia de su descubrimiento, el cual le consiguió identificar neuronas que “miden” la velocidad a las que se mueven animales de laboratorio. Un hallazgo trascendental para el sistema neuronal de geolocalización y que podría tener implicancias tecnológicas y terapéuticas a nivel mundial, lo cual permitió que Kropff fuera incluido en el ranking de las 25 historias científicas del año de la revista especializada Science News
Para llevar a cabo los análisis Emilio Kropff trabajó en Noruega con los doctores May-Britt y Edvard Moser, dos de los galardonados con el Nobel de Medicina del año 2014 y que además aparecen como coautores del trabajo del latinoamericano. El trabajo le llevó más de 5 años. Realizó los experimentos en el laboratorio del matrimonio Moser, ganadores del Nobel, y el análisis de datos, en Argentina.
Para demostrar la existencia de estas neuronas responsables de la velocidad, los científicos diseñaron un novedoso dispositivo, inspirado en el troncomóvil de Los Picapiedras, que les permitió controlar la velocidad a la que corrían los roedores, tal como lo explica el Dr. Kropff. «Es un carrito sin piso que se desplaza a lo largo de una vía controlado por un motor y que puede controlar con gran precisión la velocidad a la que debe correr una rata. Cuando el animal acompañaba el movimiento del vehículo, recibía una recompensa”.
Los investigadores encontraron que aproximadamente el 15% de las neuronas de una zona de la corteza cerebral que participa de la memoria y la orientación, se dedica exclusivamente a determinar la velocidad de desplazamiento. Por lo tanto, las speed cells habían sido identificadas.
En 1971, el británico-estadounidense John O´Keefe y tercer ganador del Premio Nobel de Medicina 2014, descubrió las place cells, neuronas involucradas en la elaboración de un mapa espacial. “Adoptan una posición dentro de un ambiente y se activan cada vez que pasamos por ahí, sin importar lo que estemos haciendo, es decir, se relacionan con la memoria de los ambientes que vamos recorriendo», complementa Kropff.
Por su parte, el año 2004 el matrimonio Moser descubrió las grid cells que codifican el espacio como un eje de coordenadas aplicables a cualquier ambiente. Desde ese momento el equipo de investigadores comenzó a suponer que para saber dónde estamos se necesitan neuronas que se encarguen del movimiento.
Las head direction cells, descubiertas en 2006 en el laboratorio de los Moser, cumplen el rol de una brújula, permitiendo indicar la dirección. “Sin embargo, era necesario conocer no sólo la dirección de cada paso que damos, sino también su velocidad, entonces las speed cells indican al sistema a qué velocidad nos movemos”, detalla el neurocientífico.
Ahora, con la investigación de Emilio Kropff, la estructura del GPS cerebral descrito por los doctores O’Keefe, Moser incluiría cuatro clases principales de neuronas.
Este descubrimiento permite reconstruir de a poco los circuitos cerebrales de la memoria y la orientación espacial, dos capacidades íntimamente ligadas que se ponen en juego en algunas patologías como la enfermedad de Alzheimer. «Pero si bien hoy tenemos todas las piezas necesarias para completar la compleja maquinaria del GPS interno, nos falta todavía entender cómo están ensambladas. Por otro lado, es posible también que estos descubrimientos sean una fuente de inspiración para el diseño de las futuras generaciones de sistemas de navegación, que puedan ser a la vez artificiales e inteligentes», agregó Kropff.