Si ha salido a caminar y desea volver a casa, necesita tener una idea de dónde se encuentra en relación con su destino. Para ello, debe saber hacia dónde está mirando y también en qué dirección queda su hogar. Todo esto parece bastante instintivo en los seres humanos y otros animales, así que ¿cómo lo conseguimos?
Nuestra comprensión de esta pregunta, sorprendentemente difícil, acaba de dar un paso adelante en un nuevo artículo escrito por Michael Chadwick y sus colegas y publicado en la revista Current Biology, que señala dónde se encuentra en el cerebro nuestro sentido instintivo de la dirección hacia nuestro destino.
Una forma de orientarse con éxito desde cualquier punto hasta un destino es aprender y recordar información sobre el entorno y utilizarla para ubicarse. Pero el proceso de aprender esta información espacial sugiere que debe haber algún tipo de representación de esos datos almacenada en algún lugar del cerebro. Podría concebirse como una especie de mapa neuronal: una manera de codificar el espacio que traslada la información del entorno a las células cerebrales.
Un sentido de la orientación útil debe actualizarse cuando se cambia de dirección. Chadwick/Jolly/Amos/Hassabis/Spiers/Current Biology, CC BY
Un mapa así permitiría encontrar el camino: una capacidad vital para la supervivencia de cualquier animal. Determinar cómo almacena el cerebro información sobre el espacio y cómo esto nos permite orientarnos con eficiencia ha sido el objetivo de un esfuerzo sostenido durante las últimas décadas.
La búsqueda de mapas en el cerebro
A finales de la década de 1970, se descubrió en ratas la llamada «sede del mapa cognitivo», en una zona del cerebro denominada hipocampo. Se demostró que ciertas neuronas se activaban cuando una rata recorría una zona específica de un recinto experimental. Investigaciones posteriores mostraron que estas neuronas estaban estrechamente vinculadas al espacio: se las denominó células de lugar.
La pregunta pasó entonces a ser cuál era exactamente la naturaleza de la información que se aprende y recuerda. Mediante una ingeniosa serie de experimentos, se descubrió que las ratas codificaban y almacenaban información relacionada tanto con la distancia como con la dirección. La información sobre la distancia se almacena en una parte del hipocampo llamada corteza entorrinal, en las llamadas células de cuadrícula.
Estas células de cuadrícula se activan siguiendo un patrón teselado cuando un animal se desplaza y parecen funcionar un poco como el papel cuadriculado, proporcionando al animal una noción de la distancia recorrida. La información sobre la dirección se almacena en las células de dirección de la cabeza, que se activan cuando el animal mira hacia una dirección determinada (el norte, por ejemplo).
Toda esta información llega a las células de lugar, que la integran; por eso podemos considerar que el hipocampo contiene nuestro propio mapa espacial interno. Esto fue tan importante para comprender cómo funciona el cerebro que el Premio Nobel de Fisiología de 2014 se concedió a John O’Keefe, quien fue el primero en identificar las células de lugar, y a Edvard y May-Britt Moser, quienes descubrieron las células de cuadrícula.
Así pues, tenemos una idea de cómo los animales codifican un mapa mental y cómo saben hacia dónde están mirando. Pero, para aprovecharlo y seguir su sentido de la orientación, un animal también necesita saber en qué dirección queda su hogar. Los autores del artículo han determinado dónde se almacena esta información en el cerebro y cómo podría utilizarse para orientarse, ya sea un ser humano o un animal.
Una brújula interna
En su experimento, se proporcionó a los participantes humanos un entorno de realidad virtual para explorar y aprender; luego se les pidió que juzgaran en qué dirección se encontraba un destino basándose exclusivamente en la memoria. Al mismo tiempo, se escaneó el cerebro de los participantes mediante fMRI, que mide la actividad cerebral mediante el seguimiento de los cambios en el flujo sanguíneo.
Al analizar los patrones de activación neuronal en respuesta a la tarea de orientarse, los investigadores descubrieron que la actividad se concentraba en la corteza entorrinal, lo que indicaba que esta era la «brújula interna» del cerebro y el origen de este sentido de la orientación.
Curiosamente, el patrón de activación neuronal es notablemente similar cuando alguien mira en la dirección del objetivo y cuando simplemente imagina esa dirección. Los investigadores sugieren que el cerebro puede aprovechar esta propiedad de las neuronas para simular la dirección prevista sin moverse realmente. Suponen que las células de dirección de la cabeza pasan de una función a otra: primero intervienen en la representación del rumbo actual y luego pasan a simular la dirección del objetivo. De este modo, las neuronas pueden ayudar a planificar la ruta de vuelta a casa.
La intensidad de la actividad en esta región del cerebro está relacionada con las habilidades de orientación de una persona: una menor actividad implica un sentido de la orientación menos preciso. También es una de las primeras zonas del cerebro que dañan enfermedades como el alzhéimer, lo que podría explicar por qué perderse y desorientarse es un problema temprano frecuente entre quienes las padecen.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde estas opiniones.
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Autores: Theresa Burt de Perera es profesora asociada de Zoología en la Universidad de Oxford. Tim Guilford es profesor de Comportamiento Animal en la Universidad de Oxford.
Imagen: Se ven modelos de yeso frenológicos de cabezas, que muestran distintas partes del cerebro, en una exposición en la Wellcome Collection de Londres, el 27 de marzo de 2012. REUTERS.