Vida y supernovas. -Alejandro Álvarez Silva-

Los restos de supernovas cercanas a nuestro Sistema Solar liberan gran cantidad de partículas de alta energía (rayos cósmicos -GCR) que tienen un impacto directo sobre nuestra atmósfera.

El profesor danés Henrik Svensmark ha estudiado los datos geológicos y astronómicos correspondientes a los últimos 500 millones de años.

Cuando el Sol pasa a través de los brazos espirales de la Vía Láctea, se encuentra con nuevos grupos de formación de estrellas llamados cúmulos abiertos que se dispersan con el tiempo y que abarcan un gran rango de edades y tamaños, por lo que las más masivas pueden explotar como supernovas. A partir de los anteriormente citados datos sobre cúmulos abiertos, el profesor Svensmark ha sido capaz de deducir el ritmo al que las supernovas explotan cerca del Sistema Solar. Comparando tal cifra con el registro geológico, encontró que la frecuencia de cambio de supernovas cercanas al Sol guardan relación con las condiciones de vida en la Tierra (la vida prospera aumentando la diversidad de géneros).

En palabras de Svensmark: “La biosfera parece contener un reflejo del cielo, en el que la evolución de la vida refleja la evolución de la galaxia”.

Las pléyades, por ejemplo, pudieron haber tenido un importante papel hace 135 millones de años sobre la proliferación de los ammonites.

Ver el artículo donde se explica esta sugerente hipótesis en PHYSORG.

La organización en hilos de los cromosomas. -Alejandro Álvarez Silva-

La organización tridimensional de los cromosomas permite que los elementos distales que se reúnen, puedan interactuar funcionalmente entre sí. En ciertos puntos durante el desarrollo, es posible orquestar la actividad de los genes que están lejos uno del otro en el hilo lineal de los cromosomas, pero que en realidad están en contacto físico. Entonces, una sola mutación que altera la organización en un hilo de cromosoma puede afectar a un grupo de genes.

El ADN de los genes individuales se envuelve alrededor de los nucleosomas para formar su clásica estructura de “cuentas-en-una-serie”. El nuevo estudio muestra que tales cuentas posteriormente se pliegan en forma de “hilos-de-una-cadena”, donde cada hilo es un grupo de genes (un nivel de plegado hasta ahora desconocido al que se considera un  principio fundamental de organización de los genomas).

Ver el artículo completo en PHYSORG.

Campos cerebrales “endógenos”.

Costas Anastassiou:

“Nuestro trabajo sugiere que hay un medio adicional de comunicación neuronal a través del espacio extracelular que es independiente de la sinapsis (acoplamiento efáptico)”.

Ver el artículo original en \”Ciencia Kanija\”.

Comunicación neuronal por ondas cerebrales.

“Las ondas cerebrales generadas por la actividad eléctrica de nuestras neuronas pueden ser incluso un mecanismo para comunicar diferentes áreas del cerebro entre sí.”

“La precesión de fase en el hipocampo.”

“La memorización de la onda de objetos es dependiente de la fase.”

“Es muy probable que fenómenos como éstos sean comunes en muchas zonas del cerebro, pero todavía no lo sabemos.”

“Es posible que en un futuro cercano las matemáticas de ondas nos ayuden a comprender cómo una sinfonía de neuronas sincronizadas genera distintos tipos de ondas que hacen que nuestro cerebro haga las maravillas que hace.”

                                                                                                                                                                                 Victoria Puig

(Ver el artículo completo aquí)

El libro de la vida.

(Del capítulo “Lo Accesible” de la obra del autor \”ACCESIBLE E INACCESIBLE\”)

“Para Denis Noble el genoma no vendría a ser una suerte de “plano” o “libro de la vida” sino, en sus palabras, “el libro de la vida es la propia vida”.

Si permitiésemos que en cada función biológica el número de genes implicados fuese el resultado de cualquier combinación posible de interacciones genéticas, el número que obtendríamos sería de más de 10 elevado a 72000, una cifra astronómica, así que no existiría materia suficiente en el universo para que la naturaleza hubiera podido ensayar todas las posibles interacciones, ni siquiera en todo el tiempo geológico de miles de millones de años.

Y para reconstruir de forma exhaustiva en términos moleculares la actividad de una única célula habría que simular las interacciones que tienen lugar entre más de 10 elevado a 12 moléculas, así que habrá que acudir claramente a alguna causa profunda.

Las estructuras y los procesos característicos de los niveles superiores no se ven a nivel molecular. Los genes y proteínas que integran el organismo son incapaces de “poner de manifiesto” su función en relación con los niveles superiores de este.

La estrategia “del medio hacia afuera” (ver la obra de Noble \”La música de la vida\”) refleja de forma bastante fideligna la manera en que se van construyendo los organismos a lo largo de su desarrollo. Cada una de las partes de los mismos desempeña la función para la que está diseñado, sin que el conjunto del sistema tenga consciencia de ello.

El cuerpo humano está compuesto por alrededor de doscientos tipos de células claramente diferenciadas.

El “yo” es el resultado de uno de los procesos integrativos que tienen lugar en el interior del organismo (el “yo” es un proceso). A la vez, el “yo” es una “metáfora” muy útil, aunque lo que podemos decir es que “las cosas suceden como si” existiera un yo que, en tanto que objeto virtual, estuviera haciendo todo lo que “yo hago”.

Para Noble, “en relación con el yo, lo realmente relevante es la coherencia y la racionalidad, y no tanto la posibilidad de que exista un grupo de neuronas con las cuales pueda identificarse. La causa por la que nos resulta tan natural concebir el yo como un objeto es simplemente que desde siempre se ha asociado con una determinada parte del cuerpo”.

La conciencia según Emilio Silvera.

“Ninguna explicación científica de la mente podrá nunca sustituir al fenómeno real de lo que la propia mente pueda sentir”. (Emilio Silvera)

“¡La conciencia!”. Excelente artículo que puede leerse aquí.

Comunicación celular eléctrica a distancia por nanotubos.

Científicos noruegos han descubierto esta comunicación a distancia por el intercambio de señales eléctricas a través de nanotubos. (Lo que haría mucho más fácil la formación de uniones gap caracterizadas porque el potencial de acción se transmite directamente sin necesidad de un mensajero químico en un espacio sináptico).

Esto significa que la comunicación intercelular no requeriría sólo del contacto directo entre células, sino que éstas podrían funcionar de manera coordinada gracias a una comunicación a distancia. En esencia, un nivel más de comunicación intercelular que explicaría el desarrollo embrionario, así como la extraordinaria complejidad de la actividad neuronal del cerebro.

Ver el artículo completo aquí.

El efecto placebo y sus fundamentos.

El efecto placebo consiste en la sensación analgésica que produce en un individuo la simple “creencia” de que se le ha administrado una sustancia sedante que le va a calmar un dolor.

Dicho efecto está comprobado, pero ¿cómo se produce? Ahora, una investigación publicada en la revista Neuron, ofrece pruebas de cómo se produce tal efecto (“Se estimularía la producción de opioides endógenos”).

Ver el artículo completo aquí.

CUÁNTICA Y ADN

Todos conocemos ya la importancia creciente de la cuántica en innumerables campos de nuestra realidad cotidiana. Hoy nos resultan familiares conceptos como la superposición de estados, el colapso de la función de ondas o las propiedades de la no localidad. Ocupa especial interés desde hace tiempo el llamado “entrelazamiento cuántico” que se espera tenga muchas aplicaciones técnicas, entre ellas la criptografía cuántica. El entrelazamiento cuántico es el responsable, por ejemplo, de que en dos partículas entrelazadas, si una de ellas presenta el “colapso de su función de ondas”, se determine instantáneamente el estado de la otra aunque ésta esté situada a kilómetros de distancia, sin que tal hecho vaya en contra de la teoría de la relatividad, al no “transmitirse” información.

Ahora, un equipo de científicos de Singapur sugiere que el entrelazamiento cuántico ayudaría a mantener la integridad de la molécula de ADN. Así que tendríamos otro fenómeno llamativo de aplicación del entrelazamiento, además de la fotosíntesis y la orientación magnética animal.

(Ver el artículo completo aquí)

La Física Cuántica y la orientación por el magnetismo terrestre.

Un equipo de físicos de la Universidad de Innsbruck (Austria) ha descubierto (ver Physical Review Letters) que el fenómeno de entrelazamiento cuántico podría tener un importante papel en la llamada magnetorrecepción animal (capacidad de ciertas especies animales -pájaros, tortugas, vacas, etc.- de detectar la dirección y sentido del campo magnético terrestre, lo que les ayuda a orientarse).

El mecanismo físico se basa en los pares de radicales libres producidos, por ejemplo, por fotones en los ojos de los animales; la interacción entre estos radicales libres y el campo magnético del entorno haría que tales animales pudieran “ver” el campo magnético.

El entrelazamiento cuántico de dichos radicales libres depende sustancialmente de su “tiempo de vida”.

(Ver la totalidad del artículo aquí)

LA CUÁNTICA DE LOS MÚSCULOS

Científicos del departamento de física de sistemas complejos del Instituto Max Planck, han sido capaces de construir un modelo matemático que describe el funcionamiento cuántico del músculo cardíaco y el comportamiento muscular de insectos en pleno vuelo.

El equipo dirigido por Tieyan Si se ha centrado en el estudio de la proteína miosina implicada en la contracción muscular. (Ver  el artículo completo aquí)

 

NEURONAS “ESPEJO” EN HUMANOS

Estas neuronas que se activan cuando realizamos una acción concreta pero, además, cuando vemos a otras personas realizar una acción, han sido registradas por primera vez en cerebros humanos, estando en más áreas cerebrales de lo que se creía.

Para muchos científicos el descubrimiento de las neuronas espejo constituye uno de los más importantes hitos en la neurociencia de la última década, ya que éstas nos permiten ciertas habilidades cognitivas sociales como la empatía o la capacidad de imitación.

Ver el artículo completo aquí.

La célula: neuronas y membranas (y VIII)

Por último, dada su utilidad práctica, me referiré a la onda P300. Dicha onda es un registro agregado de una gran cantidad de neuronas. En la práctica, la forma de la onda P300 se debe evocar utilizando un estímulo por algunas de las modalidades sensoriales. Un típico procedimiento es el paradigma Old-ball, en el que un estímulo diana se presenta estre estímulos de fondo más frecuentes.

Se ha sugerido que la onda P300 está compuesta por dos ondas secundarias conocidas como “señales P3a y P3b”. La onda P3a se originaría en los mecanismos de atención frontal dirigidos por estímulo durante el procesamiento de tareas. La P3b se originaría en la actividad parietal-temporal asociada con la atención y estaría relacionada con el consiguiente procesamiento en la memoria.

Sabemos que la presencia, magnitud, topografía y duración de la onda P300 se utiliza, a veces, en la medición de la función cognitiva en los procesos de toma de decisiones.

Desde mediados de los años ochenta, uno de los usos más discutidos de los potenciales evocados ha sido la detección de mentiras. En una propuesta de prueba para la detección de “conocimientos inculpatorios” se interroga a un sujeto a través de un paradigma old-ball de un modo similar a como lo sería bajo un típico detector de mentiras. Esta práctica ha recibido recientemente una mayor permisibilidad legal, mientras que la poligrafía ha visto como se reduce su uso.

Como dije, los estudios matemáticos han descubierto que la geometría fractal es el mejor medio para conseguir la máxima superficie (membrana) dentro de un espacio tridimensional (célula). Es por ello que la evolución se “ha convertido” en un asunto fractal. La repetición de patrones en la naturaleza es una necesidad (no una coincidencia) de la evolución “fractal”.

La geometría fractal recalca la relación entre los patrones de una estructura compleja y los patrones de las partes de una estructura. Por ejemplo, el patrón de los vástagos de una rama se asemeja al patrón de las ramas principales que nacen en el tronco. En el caso del pulmón humano, el patrón de la ramificación de los bronquios se repite en los bronquíolos.

Junto a la evolución “dura y lenta” darwiniana existe otra evolución lamarkiana de determinante ambiental puro, más rápida y con más capacidad de adaptación que es la de caracteres adquiridos.

Como vimos, la presión ambiental condujo hacia una nueva y extraordinaria etapa de la evolución, en la que las células individuales se agrupaban en “altruistas” comunidades multicelulares.

Y es que la historia de la evolución es ciertamente la historia del ascenso a un nivel superior de conciencia, y dicha expansión de conciencia físicamente podría definirse como el incremento del área de la “superficie de la membrana”, de aquí que la evolución se haya dirigido hacia la fractalidad.

Los patrones fractales y repetitivos de la evolución parecen indicarnos que los humanos encontraremos una forma de extender nuestra percepción a fin de ascender a otro peldaño más en la escala evolutiva.

(De la obra del autor “Vida y mente: ciencia y misterio”)

La célula: neuronas y membranas (VII)

En la superficie de nuestras células existe una familia de receptores de “identidad” que diferencian y distinguen a unos individuos de otros.

Un subgrupo de receptores, denominados autoceptores, antiguos leucocitarios humanos (HLA) o antígenos de histocompatibilidad para el reconocimiento tisular, está relacionado con las funciones del sistema inmunológico. Si se eliminaran estos receptores, las células ya no reflejarían nuestra identidad.

Y es que no son las proteínas receptoras lo que proporciona a los individuos su identidad, sino aquello que las activa. Cada grupo de receptores de identidad se localiza en la superficie externa de la membrana celular, donde actúa como “antenas” que se unen a las señales complementarias del ambiente. Así que, en cierto modo, estos receptores de identidad leen una señal del “yo” que no existe en el interior de las células, sino que procede del ambiente. Mi identidad sería un sello complejo dentro de la vasta información que forma en su conjunto el entorno.

Las hormonas del estrés, producidas por el eje “de protección” HPA (hipotalámico-hipofisario-suprarrenal), ante una amenaza del entorno, son tan eficaces a la hora de inhibir la función del sistema inmunológico, que los mismos médicos las recetan a los pacientes de trasplantes para que su sistema inmune no rechace los tejidos extraños trasplantados. O sea, una consecuencia secundaria de la activación del eje HPA es la reducción de nuestra capacidad para luchar contra las enfermedades, así mismo, disminuye la capacidad de pensar con claridad.

El subconsciente, que en realidad lleva a cabo todas nuestras funciones básicas para la vida (respiración, etc.), funciona sólo en el “ahora”, así que los posibles conceptos erróneos del mismo no son controlados, o más bien,  “monitorizados”, por lo que suelen llevarnos, en muchas ocasiones, a comportamientos desacertados y coartados.

La capacidad de la mente consciente de poder obviar la programación del subconsciente es la base del “libre albedrío”.

No obstante lo anterior, los yoguis, y hasta la “gente corriente”, pueden aprender a controlar conscientemente esas funciones “innatas” (del subconsciente).

Sabemos que los hipnoterapeutas reducen la actividad cerebral de sus pacientes hasta las ondas delta y theta (las delta están entre 0,5-4 Hertz, y las theta entre 4-8 Hz), porque estas frecuencias tan bajas los dejan en un estado más sugestionable.

Las ondas EEG (electroencefalográficas) son las ”imágenes eléctricas” del cerebro.

La actividad alfa (de 8 a 12 Hz) se corresponde con estados de relajación.

Mientras la mayoría de nuestros órganos sensoriales (como los ojos, etc.) observan el mundo exterior, la “conciencia” es como un órgano sensorial un tanto especial que se comporta como un espejo que refleja el funcionamiento interior de toda la comunidad celular que forma el cuerpo; diríamos que es una percepción del “yo”.

A los doce años, aproximadamente, el espectro encefalográfico del niño comienza a mostrar períodos de frecuencia más alta llamados ondas beta (entre 12-35 Hz). Estos estados cerebrales “beta” se caracterizan por una conciencia “activa o concentrada”, del tipo que se produce cuando leemos un libro. Habría un quinto estado de actividad encefalográfica de aún mayor frecuencia (>35 Hz) denominado ondas “gamma”, que correspondería, por ejemplo, al “rendimiento máximo” que presentan los cerebros de los pilotos al disponerse a aterrizar el avión.

(De la obra del autor “Vida y mente: ciencia y misterio”)

La célula: neuronas y membranas (VI)

Las unidades fundamentales de la inteligencia celular serían los complejos proteicos. Son como “unidades” de percepción. (Podemos definir la percepción como la apreciación de los elementos del entorno mediante sensaciones físicas).

Durante la evolución, las porciones de membrana que llevaban a cabo todas estas funciones se introdujeron en el interior de la célula, formando la membrana de los orgánulos característicos del citoplasma de la célula eucariota, lo que dejó más superficie de membrana libre para incrementar el número de proteínas receptoras.

Además, las células eucariotas poseen un tamaño miles de veces mayor que el de las procariotas, lo que supone un incremento notable en el área de superficie de membrana, o sea, muchísimo más sitio para las PIM. Todo ello se traduce en una mayor potencialidad de percepción exterior, lo que indirectamente representa una posible mayor supervivencia.

Así, a lo largo de la evolución la superficie de la membrana se ha ido extendiendo, pero hay un límite físico para tal expansión, pues la delgada membrana celular no es lo bastante fuerte para contener una gran masa de citoplasma.

Como ejemplo, en la célula individual la respiración se realiza en las mitocrondias; en un organismo multicelular, el equivalente mitocondrial para la respiración son los millones de células especializadas que componen los pulmones.

Otro ejemplo. En la célula individual, el movimiento se origina por medio de la interacción de las proteínas citoplasmáticas llamadas “actina” y “miosina”. En un organismo multicelular, las comunidades de células musculares encargadas de la contracción del músculo están dotadas de gran cantidad de actina y miosina.

Resumiendo: la interfase entre las señales ambientales y las proteínas citoplasmáticas que producen la respuesta es la membrana celular, o sea, la membrana recibe estímulos y desencadena las respuestas vitales apropiadas, es decir, actúa como el “verdadero cerebro” de la célula.

Es de reseñar que en el año 2000, un artículo de la revista “Nature” escrito por V. Pophristic y L. Goodman revelaba que eran leyes de la física cuántica, y no las de la newtoniana, las que controlaban los movimientos moleculares que hacen posible la vida.

Las simultáneas interacciones de las decenas de miles de movimientos reflejos proteicos que se producen en la membrana, cada uno de ellos en respuesta a una única señal ambiental, origina en su conjunto el comportamiento complejo de una célula viva.

Ocurre que los organismos individuales viven en comunidad cuando comparten su “conciencia”, coordinando su comportamiento mediante la liberación de moléculas “señal” en el ambiente.

Mediante un estricto control de la liberación y distribución de tales moléculas señal, las comunidades celulares pudieron coordinar sus funciones y actuar como “un único ser vivo”.

Pero es en las comunidades multicelulares donde el procesamiento “inteligente” de la membrana celular se lleva a cabo por células especializadas que constituyen los sistemas nevioso e inmunológico.

Aunque, en los organismos multicelulares más primitivos que carecen de un sistema nervioso especializado, el flujo de las moléculas señal entre los componentes de la comunidad proporciona una “mente” elemental, constituida por la información coordinadora que comparte cada célula. Cada célula, entonces, se encarga por sí sola de captar la información del medio y de ajustar su comportamiento. Pero esta unión “en comunidad” supone el establecimiento de una nueva política.

Evidentemente, los controles complejos del comportamiento necesarios para asegurar la supervivencia se incorporan al sistema centralizado de procesamiento de la información.

La función del cerebro sería coordinar el diálogo de moléculas señal entre los componentes de la comunidad.

En formas de vida más “conscientes” y evolucionadas, el cerebro posee un nivel de especialización que percibe que todo el conjunto de la comunidad se sintonice con el estado de las señales reguladoras.

El sistema límbico en su evolución llegó a la aparición de un mecanismo único que convertía aquella comunicación mediante señales químicas en sensaciones que todas las células de la comunidad podían ya experimentar.

En nuestra mente consciente esa experiencia, esas “señales” se “sienten” como “emociones”. O sea, no sólo se “interpreta” el flujo coordinado de moléculas señal, sino que se generan emociones, manifestadas a través de la liberación controlada de señales reguladoras por parte del sistema nervioso.

Candace Pert estableció claramente que la “mente” no estaba localizada en la cabeza, sino más bien distribuida a lo largo y ancho del cuerpo en la forma de moléculas señal. Y además tenemos la posibilidad, mediante la autoconciencia, de poder utilizar nuestro cerebro para generar “moléculas de emoción” y liberarlas en el sistema.

Hay dos tipos de complejos, H1 y H2, que responden a la misma molécula de histamina: H1 como respuesta de protección; H2 de crecimiento o desarrrollo.

Y también la adrenalina, molécula que desencadena una respuesta de alerta general en el organismo, tiene dos complejos de receptores diferentes llamados alfa y beta.

Resulta que las moléculas de adrenalina, que son liberadas por el sistema nervioso central, anulan a las de histamina, que se producen a nivel local

Las células inician su actividad cuando su cerebro (o la membrana celular en su caso) responde a las señales del entorno.

Como vimos, todas las proteínas de nuestro cuerpo son un complemento (físico o electromagnético) de algo presente en dicho entorno. Así que, puesto que somos máquinas compuestas de proteínas, somos por definición una verdadera imagen del entorno, esto es del mismo universo.

(De la obra del autor: “Vida y mente: ciencia y misterio”) 

La célula: neuronas y membranas (V)

Aún cuando los neurotransmisores son muy importantes para fabricar sustancias químicas que tienen gran influencia sobre el cerebro y el cuerpo, ahora sabemos que son los péptidos con mucho los más comunes, ya que constituyen más de un 95% del total; serían las sustancias químicas más importantes para la “conexión mente-cuerpo”. Es decir, los procesos bioquímicos que comienzan con ligandos como los péptidos y receptores correspondientes, son los verdaderos responsables de lo que hacemos y sentimos, ya sea inquietud, excitación sexual, depresión o entusiasmo.

Para la neurobióloga Candace Pert, los neuropéptidos (que son activados por las emociones) son pensamientos convertidos en materia.

Expresamos alrededor del 1,5 % de nuestro ADN genético; el 98,5 % restante se ha denominado ADN basura. Cuando las células fabrican proteínas, están expresando esos genes.

Diríamos que la expresión de la vida es la expresión de las proteínas.

El cerebro regula las emociones a través de una integración simultánea de circuitos “verticales” y “horizontales”. Las dos amígdales se encargan de la respuesta emocional que está impresa o preimpresa con carácter instantáneo, y los dos lóbulos frontales de las reacciones emocionales que se basan en un análisis racional y cognitivo; ambas respuestas se combinan en los circuitos frontoamigdaloides, lo que sería la integración vertical de las emociones. A la vez, la interacción entre circuitos frontoamigdaloide izquierdo (positivo) y derecho (negativo), a través del cuerpo calloso y de las comisuras anteriores, produce la integración horizontal de dichas emociones.

También se observa una progresión de las estaciones de la mente, desde la preponderancia del hemisferio derecho durante la juventud, hasta la del hemisferio izquierdo durante la vejez.

Ya comenté que el cambio de la derecha a la izquierda del centro de gravedad cognitivo y del centro de gravedad emocional van de la mano.

Gracias a los trabajos de Elizabeth Gould y otros, se ha demostrado la existencia, en contra de la opinión sostenida hasta entonces, de la proliferación neuronal continua en varias especies de simios. También se demostró el continuo crecimiento de neuronas durante toda la vida en el hipocampo.

Hoy sabemos, que aún cuando envejecemos se desarrolln nuevas neuronas a partir de células madre.

En la bibliografía científica, es muy conocido el descubrimiento del científico sueco Peter Eriksson de la aparición de nuevas neuronas en el hipocampo de adultos humanos.

Pero es más, el ejercicio cognitivo aumenta la tasa de aparición de nuevas neuronas en un gran número de estructuras cerebrales como la corteza prefrontal, y los hipocampos (tan importantes para la memoria).

Muy interesante al respecto es la obra de Jeffrey Schwartz y Sharon Begley, “The mind and the brain”.

La actividad de los genes está “controlada” o regulada por la presencia o la ausencia de las proteínas reguladoras, que a su vez están controladas por señales del entorno. Más explícitamente: “El flujo de información biológica comienza como una señal del entorno, que se transmite a una proteína reguladora y sólo en último lugar llega al ADN y al ARN, dando como resultado una proteína”.

Ya sabemos que cada proteína es una cadena lineal compuesta por moléculas de aminoácisos (hay una veintena de moléculas de aminoácidos utilizados por las células).

En el cuerpo humano hay más de cien mil tipos diferentes de proteínas.

Las células están compuestas de cuatro tipos de grandes moléculas: polisacáridos (azúcares complejos), lípidos (grasas), ácidos nucleicos (ADN y ARN) y proteínas.

El “movimiento” que impulsa la vida, es el continuo cambio de forma de las proteínas (que puede ocurrir miles de veces por segundo).

Diversos estudios sobre la síntesis de proteínas revelan que los “sintonizadores” epigenéticos (que controlan la genética) pueden crear más de dos mil variantes de proteínas partiendo de un mismo molde genuino.

La única estructura celular organizada que puede ser considerada como candidato a “cerebro” de la célula procatriota es la membrana.

Diríamos que los procariotas (cuyo ácido desoxirribonucleico no está dentro de un núcleo, sino extendido en el citoplasma) demuestran “cierta” inteligencia.

Las membranas celulares sólo tienen de grosor siete millonésimas partes de un milímetro, y están compuestas de fosfolípidos y proteínas.

En los fosfolípidos, la parte “fosfato” de la molécula tiene tendencia a buscar agua, mientras que la “lípida” aborrece el agua y busca su equilibrio disolviéndose en grasa.

Las Proteínas Integrales de Membrana, PIM, pueden ser proteínas receptoras (o receptores) y proteínas efectoras.

Los receptores son los órganos sensoriales de la célula, equivalentes a nuestros ojos, oídos, nariz, etc. Las proteínas receptoras funcionan como “nanoantenas” moleculares sintonizadas con señales específicas del medio extracelular. Algunas de tales proteínas se extienden por la superficie interna de la membrana para captar el “ambiente” del citoplasma. Otras se extienden en la superficie exterior de la membrana con el fin de captar las señales externas.

Como en otras proteínas, las receptoras tienen una conformación activa y otra inactiva, saltando de una a otra cuando se alteran las cargas eléctricas.

Cuando una proteína receptora se une a una señal del medio exterior se produce una alteración en su carga eléctrica que origina un cambio en la forma de su esqueleto proteico, pasando a su conformación “activa”. Y las células poseen una única proteína receptora  “sintonizada” con cada señal del medioambiente que precisa interpretar.

También los receptores (antena) pueden percibir campos de energía ondulatoria (luz y ondas de radio). Las antenas de estos receptores de “energía” vibran como “diapasones”.

La combinación de proteínas receptoras y efectoras forman un mecanismo de estímulo-respuesta que puede compararse a las pruebas de reflejos realizadas por los médicos en sus exploraciones físicas.

El estudio de las PIM es un campo científico llamado “transducción de la señal”.

Las proteínas transprotadoras forman una extensa familia de proteínas canal que permiten el paso de moléculas e información de un lado a otro de la membrana celular. (Por ejemplo, la proteína ATP conocida como “bomba de sodio y potasio”).

Un tipo de proteínas efectoras, las proteínas del citoesqueleto, o citoesqueléticas, regulan la forma y motilidad de la célula. Otra variedad, llamadas enzimas, descomponen o sintetizan moléculas.

Contrariamente a lo que se creía antes, los genes no controlan su propia actividad, pues son las proteínas efectoras de membrana, las que operan en respuesta a las señales del entorno captadas por los receptores de membrana, las que verdaderamente regulan la “lectura” de los genes con el fin de que las proteínas deterioradas por el uso puedan ser reemplazadas, o puedan crearse nuevas proteínas.

Esta función de la membrana al interactuar de “forma inteligente” con su entorno para generar una respuesta, la convierte en el “verdadero cerebro” de la célula.

(De la obra del autor: “Vida y mente: ciencia y misterio”)

La célula: neuronas y membranas (IV)

El hipocampo crea una memoria de sucesos personales asociados a cosas que nos suceden en un lugar y un tiempo determinado.

Gracias a la memoria asociativa podemos utilizar lo que sabemos para entender o comprender lo que no sabemos.

Estudios relacionados con el hipocampo indican que para muchas especies de animales, el “hecho de aprender” nuevas cosas es una recompensa en sí misma.

La amígdala también es la responsable de alertar el cuerpo en situaciones en las que peligra la supervivencia. Además, almacena las cuatro emociones primitivas más importantes: agresividad, alegría, tristeza y miedo.

Los ganglios basales asocian pensamientos y sentimientos en acciones físicas.

Los lóbulos temporales están muy implicados en el almacenamiento de ciertos recuerdos, facilitando la creación de la memoria a largo plazo, siendo los responsables del lenguaje, la audición, el pensamiento conceptual y la memoria asociativa.

Pero el lóbulo frontal es el asiento de nuestra percepción consciente, puesto que cuando nuestra conciencia y nuestra percepción están a su máximo nivel, dicho lóbulo muestra cuotas de actividad muy alta. Tal lóbulo frontal es el punto de origen de la conciencia de uno mismo, y como tal el área más evolucionada del cerebro, el lugar donde puede expresarse el “yo”.

Gracias al lóbulo frontal podemos dar significado a las emociones, y también dar significado al mundo exterior. Sería el asiento del “libre albedrío”.

Por supuesto que la corteza prefrontal contiene los mecanismos cerebrales necesarios para el establecimiento de la relación entre “antes” y “después”. De este modo, por su capacidad para establecer relacione stemporales, se ha hecho imprescindible para el siguiente nivel de abstracción que establece las más complejas relaciones causales.

El cerebro es más simétrico que asimétrico.

A nivel cortical, las vías que conectan los dos hemisferios, derecho e izquierdo, se organizan en una gran estructura denominada “cuerpo calloso” y “comisuras anterior y posterior”.

Entre las pocas partes del cerebro que escapan del imperativo de la dualidad, se cuentan las glándulas endocrinas pineal y pituitaria.

La glándula pineal también es la que produce la melatonina, que ayuda a regular el ciclo sueño-vigilia. La glándula pituitaria regula la secreción y liberación de varias hormonas.

A nivel de la neuroanatomía macroscópica, la lista de diferencias entre los dos hemisferios incluye una mayor profusión (desplazamiento hacia adelante) del hemisferio izquierdo (la llamada “torsión yakovleviana”) y diferencias en el tamaño del plano temporal y del opérculo frontal (ambas mayores en el hemisferio izquierdo).

A la escala más fina de los microcircuitos (“citoarquitectura”) se han revelado diferencias en el número de las “células fusiformes”, mucho más abundantes en el lóbulo frontal izquierdo que en el derecho.

Existen más vías de dopamina en el h.izquierdo y más vías de norepinefrina en el derecho. A nivel molecular se han encontrado asimetrías en la distribución de las subunidades microscópicas de los receptores de NMDA (que desempañan un importante papel en la memoria y el aprendizaje) en los hipocampos izquierdo y derecho.

Se ha confirmado como una metáfora la imagen de considerar al hemisferio izquierdo “analítico” y al derecho “holístico”.

En realidad, el hemisferio derecho es el hemisferio de la novedad, el explorador de lo desconocido, de lo ignoto. El izquierdo es el repositorio del conocimiento sintetizado como reconocimiento de patrones.

En el derecho parece favorecerse la corteza de asociación heteromodal, mientras en el izquierdo se favorece la corteza de asociación de modalidad específica (que desmonta en representaciones separadas el mundo que nos rodea).

Por el contrario, la corteza de asociación heteromodal se encarga de integrar la información que viene a través de los diferentes canales sensoriales, volviendo a construir la imagen sintética del entorno.

También, el hemisferio izquierdo favorece las conexiones locales entre regiones corticales adyacentes, mientras que el h. derecho favorece las conexiones a larga distancia entre regiones corticales alejadas.

Todo proceso de formación de un nuevo patrón, descriptivo o preceptivo, tiene que activar primerio el h. derecho y luego el izquierdo, regla universal inviolada en gran cantidad de tareas cognitivas, desde las verbales a las visioespaciales, y en un gran abanico de escalas temporales.

El hemisferio derecho desempeña un papel particularmente importante durante las primeras fases de la vida, cuando el arsenal de patrones (almacenados en el h. izquierdo) listos para su uso es aún muy limitado.

Se encuentra que el cambio de la derecha a la izquierda del lugar del control cognitivo es un ciclo fundamental de los procesos mentales de alto nivel, de igual manera que el reflejo es una unidad fundamental en un plano más elemental de aprendizaje.

Podríamos decir que el hemiferio derecho contruye una representación del conocimiento acumulado por el organismo en forma de una suerte de media y desviación típica cortical, como “gran promedio” de todas las experiencias anteriores, pero con pérdida de detalles. El hemisferio izquierdo sería como una suerte de diagrama de dispersión cortical.

La experiencia y expresión emocional claramente implica la neocorteza, pero la representación cortical de las emociones está dividida: el h. izquierdo está implicado en las emociones positivas y el h. derecho en las emociones negativas. Y esta división hemisférica en la regulación de nuestro mundo no se limita al neocórtex, sino que también implica la amígdala.

Así que existen dos “circuitos de la emoción” unidos, cada uno de los cuales involucra los lóbulos frontales y las amígdalas de cada uno de los hemisferios. La corteza prefrontal, las amígdalas, la corteza cingulada y quizás otras estructuras, actúan de manera coordinada para mediar en la experiencia y la expresión de las emociones, formando parte de dos sistemas distintos y paralelos de control emocional.

Y es que ciertos neurotransmisores son ligeramente más abundantes en el hemisferio derecho que en el hemisferio izquierdo, como particularmente la neuropinefrina.

Los experimentos con animales indican que un aumento de los niveles de dopamina en el cerebro, desencadenan conductas rutinarias y estereotípicas.

Por otro lado, la dopamina desempeña cierto papel en la experiencia del placer y la adicción, lo que tiene mucho sentido teniendo en cuenta que las rutinas cognitivas codifican las experiencias que han demostrado su éxito en el pasado.

Sin embargo, como he indicado antes, los niveles de norepinefrina en el cerebro desencadenan una concucta de inquietud y exploración, es decir, de búsqueda de novedad. Con estos niveles también se advierten casos de depresión (emociones negativas).

Es interesante la comprobación de que niveles bajos del neurotransmisor serotonina produce inflexibilidad cognitiva, lo que de nuevo apunta a la unidad de cognición y ánimo.

Resumiendo, poseemos estructuras en nuestro cerebro que nos permiten aprender tanto al nivel neuronal de Hebb( microscópico) como a nivel de procesamiento cerebral dual macroscópico.

(De la obra del autor: “Vida y mente: ciencia y misterio”)

La célula: neuronas y membranas (III)

Durante muchos años se habló de “sistemas de memoria a corto plazo” y de “sistemas de memoria a largo plazo”, como si éstas residieran en partes distintas del cerebro. Por el contrario, en realidad ambos sistemas son dos fases del mismo proceso que implican las mismas estructuras cerebrales, y no dos procesos separados en los que intervengan estructuras cerebrales distintas.

Cuando los cambios en la red neuronal perduran y se refuerzan, la información queda instalada fuertemente en el almacen de largo plazo.

Tales procesos de continua reactivación, conocidos como de “reentrada”, son de naturaleza eléctrica, y consisten en “bucles de actividad bioeléctrica recurrente”.

Algunos de esos bucles son largos y afectan a regiones distantes: procesos de “reverberación” o “reentrada cíclica”. Y fue Donald Hebb quien por primera vez sugirió que estos bucles desempeñaban un papel en la memoria.

Otros bucles son locales, propagándose allí donde se producen los cambios sinápticos. Los procesos que son mediados por tales bucles locales son denominados de “potencia a largo plazo” o PLP.

La propagación de los bucles de reverberación depende de estructuras cerebrales situadas fuera de la neocorteza. Son los hipocampos y las estructuras que los rodean; también el tronco encefálico que garantiza el nivel de alerta en el cerebro, preciso para que se mantengan esos bucles de reverberación.

Cada vez que estamos expuestos a la misma cosa u otra parecida del entorno damos nueva vida a los bucles de reverberación, que como sabemos sustentan la formación de un recuerdo, aumentando así la probabilidad de que ese recuerdo entre a formar parte de la memoria a largo plazo.

Pero el proceso es “darviniano”, en el sentido de que los diferentes recuerdos compiten por un espacio limitado en el “almacen de la memoria a largo plazo”.

Si a la luz de la experiencia previa o de los patrones innatos programados genéticamente, se reconoce una información (instantáneamente) como “muy importante”, la “amígdala (estructura cerebral que tiene forma de almendra) entra a formar parte del circuito de reverberación asociado al recuerdo.

La acepción “darwinismo neuronal” fue acuñada por Gerald Edelman.

Las distintas experiencias activan redes neuronales diferentes en el cerebro, y aunque no hay dos redes neuronales idénticas, cuanto más cercanas y semejantes sean las experiencias (ley de semejanza), mayor será el grado de superposición entre las correspondientes redes.

Y es que hay una propensión a que las propiedades comunes a situaciones parecidas (aunque no idénticas) sean aprendidas rápidamente, lo que se ve reflejado en una de las características fundamentales del aprendizaje conocida por los psicólogos como el “fenómeno de sobregeneralización”. Es un hecho sabido que durante las fases iniciales del aprendizaje humano y de otros animales, éstos tienden a relacionar situaciones parecidas, aunque no iguales, como si verdaderamente fueran idénticas: los aspectos comunes de las situaciones se aprenden mucho más rápidamente que los aspectos que los diferencian.

Y es que la región de superposición entre redes específicas, la red compartida, no corresponde a la representación mental de una cosa o un evento, sino de una “clase” (propiedades) de cosas o eventos. Así es la formación en el cerebro de un recuerdo al que llamamos “genérico”. Los recuerdos genéricos son recuerdos de patrones.

La importancia de un patrón típico se refleja en el hecho de que no sólo contiene información acerca de las cosas que hemos experimentado, sino además, de las cosas que podemos experimentar en el futuro.

Hay una primera proposición debida a Larry Squire y sus colaboradores que se refiere a la distinción entre memoria de procedimientos y memoria declarativa. La memoria de procedimientos es la memoria de habilidades o el conocimiento del “cómo”. El conocimiento del “qué” es la memoria declarativa.

Otra distinción importante debida a Endel Tulving distingue entre la memora “episódica” y la “semántica”. Esta última es la que se almacena con independencia del contexto en el que se adquiere.

Se han descubierto dos mecanismos adicionales de protección del conocimiento de uso frecuente representado en la neocorteza: el de “expansión de patrones” y el de formación de “expertos sin esfuerzo”. Ambos trabajan concertadamente.

El poder de información de las redes neuronales se encuentra en todos los lugares y en ninguno en particular, pues está distribuido por toda la red.

A través de las redes neuronales formales (artificiales) hemos descubierto que las nuevas capacidades que aparecen de forma espontánea, llamadas “propiedades emergentes”, suponen que en cierto modo las redes neuronales “se inventan a sí mismas”.

Y entre las propiedades emergentes más interesantes figuran los “atractores” y los “estados atractores”. Como vimos, un atractor en una red es un grupo de neuronas estrechamente interconectado que exhibe un patrón estable de actividad en ausencia de estimulación directa desde el exterior. Tales patrones de actividad que se autoperpetúan se llaman “estados atractores”.

Un pionero del modelado de redes neuronales, Stephen Grossberg, desarrolló la teoría de la resonancia adaptativa, o ART.

De acuerdo con ART, el reconocimiento de un evento externo, o proceso de “darle sentido”, tiene lugar cuando las entradas sensoriales que proceden de tal evento, al llegar al cerebro entran en “resonancia” con un atractor, o sea, “concuerdan” con una red formada anteriormente. Para ART, el acto de reconocimiento no es más que la reactivación de una red neuronal previamente formada.

La intuición es en realidad la condensación de una vasta experiencia analítica obtenida previamente, se diría un análisis comprimido y cristalizado. O sea, la toma de decisiones es postanalítica.

El conocimiento descriptivo es el conocimiento sobre cómo en realidad son las cosas (“conocimiento verídico”).

El conocimiento perceptivo es el conocimiento sobre “cómo deberían ser”, y particularmente de lo que hay que hacer para adaptarlas a nuestros deseos y necesidades.

Ambos conocimientos se almacenan en los lugares más avanzados de la neocorteza, la región conocida como corteza de asociación.

(De la obra del autor “Vida y mente: ciencia y misterio”)

 

La célula: neuronas y membranas (II)

El eminente neurólogo Luria, en cierto modo personificó la fusión de la psicología y la ciencia del cerebro en lo que llamamos “neurociencia cognitiva”.

En la corteza cerebral de asociación, los aspectos de la cognición funcionalmente cercanos se representan también en regiones neuroanatómicamente cercanas, congruencia espacial que cabría esperar como “propiedad emergente” de un cerebro autoorganizado.

Los biólogos evolucionistas han considerado que la “simetría” originalmente podría haber nacido como detector de defectos anatómicos tales como infecciones sobre un lado determinado del cuerpo, u otras causas que pudieran influir en la fertilidad.

Y es que hay áreas de la corteza cerebral visual humnaa que son muy selctivas a la hora de detectar objetos simétricos, lo que no ocurre con las áreas visuales de los cerebros de monos y otros animales ante “los mismos estímulos”. Se especula que esto podría contribuir a la sensación de belleza experimentada por los humanos.

Hoy se piensa que las redes neuronales son de tres tipos. Unas, fijas y firmemente controladas por la genética, que tendrían que ver con la supervivencia del individuo y de la especie. Otras, que si no son tan fijas como las anteriores, sí permiten la adquisición inmediata tras el nacimiento de aprendizajes que entonces sí quedan fijos y se mantienen a lo largo de toda la vida individual. Y por último, las verdaderamente plásticas y cambiantes que permiten a la criatura, tras los procesos de aprendizaje y memoria, adaptarse a su medio ambiente. Estas últimas redes permiten grabar y borrar sus contenidos constantemente.

Para que la mente exista, el cerebro debe “estar vivo”. La mente no es el cerebro, sino el producto del cerebro.

Las primeras células nerviosas aparecen en criaturas muy parecidas a las medusas de hoy.

Recientes descubrimientos demuestran que hace unos doscientos o trescientos mil años, el mesencéfalo humano alcanzó su actual nivel de complejidad evolutiva; nuestros ancestros experimentaron un incremento del 20% en la masa de la corteza cerebral (región encargada del pensamiento y el razonamiento). Tal súbito acelerón en volumen y densidad del cerebro parece ocurrir espontánea e inexplicablemente. Este vertiginoso crecimiento es el responsable de la superioridad del cerebro humano.

De los “tres” cerebros que constituyen el cerebro humano, el primero en desarrollarse, hace más de quinientos millones de años, fue el tronco del encéfalo, la zona de unión en la que las fibras de la médula espinal se introducen en la base del cerebro.

En el cerebro más reciente, el neocórtex, la media de las conexiones por neurona es de más de cuarenta mil, mientras que en el cerebelo, las neuronas llamadas células de Purkinje procesan entre cien mil y un millón de conexiones.

A diferencia de lo que ocurre en los humanos y otros primates, la glándula pineal está localizada cerca de la superficie craneal de muchas formas de vida inferiores, como anfibios, reptiles, peces, pájaros y ciertos mamíferos, lo que posibilita que dicha glándula perciba los cambios en la cantidad de luz u oscuridad a la que están expuestos diaria y estacionalmente.

“Los seres humanos no somos más que la consecuencia de una “conciencia colectiva amebiana”. (Bruce H. Lipton en “La Biología de la creencia”).

La Epigenética es el estudio de los mecanismos moleculares mediante los que el entorno controla la actividad de los genes.

A través de un proceso llamado de “hipermutación somática”, las células inmunológicas activadas producen centenares de copias del gen del anticuerpo original, pero cada nueva versión del gen sufre una pequeña mutación, que codificará por un anticuerpo ligeramente diferente. “La célula selecciona una de esas variantes del gen que produce el anticuerpo que mejor encaja”.

Según Lipton: “Cuando las células se agrupan aumentan su consciencia del entorno de modo exponencial”. También opina que “los genes no son más que una memoria física de las experiencias aprendidas por los organismos”.

La suma de instintos genéticos y las creencias aprendidas de nuestros padres, forman en conjunto la mente subconsciente.

Las células individuales, en cierto modo, son “inteligentes”.

El subconsciente es una base de datos carente de emociones, donde se almacenan programas y cuya función se limita a interpretar las señales medioambientales y a activar los programas apropiados sin hacer juicios ni preguntas. El subconsciente es nuestro “piloto automático”; la mente consciente es el control manual. Pero la mente subconsciente procesa alrededor de viente millones de estímulos por segundo, mientras que la consciente cuarenta.

Las dos mentes forman un dúo de lo más activo, cooperando a la hora de aprender comportamientos complejos, para después ser ejecutados de forma inconsciente.

Se considera a la mente consciente el “yo”, “la voz de nuestros pensamientos”.

(De la obra del autor “Vida y mente: ciencia y misterio”)