Medicina regenerativa para reparar infartos

El 6 de noviembre un equipo internacional compuesto por investigadores del Centro de Medicina Regenerativa (CMRB), el Hospital Clínic de Barcelona, el Salk Institute de California y de otros centros estadounidenses, italianos, franceses y alemanes, publicó en Cell un artículo acerca de un método que han desarrollado para regenerar un corazón de mamífero después de un infarto.

Los mamíferos no pueden regenerar sus cardiomiocitos (células musculares del corazón) después de un infarto, sin embargo, otros animales sí. Hasta ahora, no estaba claro si esto se debía a: 1) la pérdida evolutiva de los mecanismos regenerativos, o a que 2) esos mecanismos seguían presentes, y simplemente existía una incapacidad para activarlos, posiblemente debido a diferencias epigenéticas entre especies.

Estos científicos investigaron los mecanismos necesarios para la regeneración cardiaca en el pez cebra adulto. Comprobaron que para que el proceso regenerativo se lleve a cabo en esta especie, es necesario que tras el infarto se reduza la transcripción de los microRNAs miR-99/100 y Let-7a/c en los cardiomiocitos, lo cual tiene como consecuencia que aumente la expresión de sus proteínas diana: smarca5 y Fntβ. Esto permite a los cardiomiocitos desdiferenciarse y realizar la división celular, generando nuevo tejido. Este proceso es el que permite la regeneración.

A continuación, comprobaron que los microRNAs mencionados estaban conservados en los cardiomiocitos de ratón y humanos (y sus niveles eran tan altos que conseguían bloquear por completo la expresión de SMARCA5 y Fntβ). Pero ese cambio en la expresión génica de estos microRNAs que se producía en el corazón del pez cebra tras un infarto, y que permitiría la regeneración, no sucedía en los cardiomiocitos murinos y humanos.

Su pregunta entonces fue: si existen estos mecanismos en los mamíferos, ¿sería posible activarlos de alguna manera?

Para comprobarlo, administraron en cardiomiocitos de ratón anti-microRNAs para los microRNAs miR-99/100 y Let-7a/c, mediante virus adenoasociados (AAV). Los anti-microRNAs son microRNAs que tienen la secuencia complementaria al microRNA diana, en este caso miR-99/100 y Let-7a/c, y al entrar en contacto con este se unen a él, impidiendo su interacción con otras moléculas.

Figura 1. Esquema de un anti-microRNA unido a su microRNA diana. Fuente: Wikipedia: Anti-miRNA oligonucleotides.

Siete días después de la infección, comprobaron que había habido cambion en la expresión génica. La misma transfección en cultivos organotípicos de secciones de corazón murino tuvo resultados semejantes.

Finalmente, dado que los resultados previos eran prometedores, transfectaron un corazón de ratón adulto después de un infarto, in vivo. Después de este tratamiento, comprobaron que los ratones transfectados conseguían un funcionamiento del corazón significativamente mejor que los que se recuperaron sin tratamiento. Comprobaron que este mejor funcionamiento se debía a un aumento en la regeneración del tejido cardiaco en los ratones transfectados, y que esta estaba relacionada con una mayor expresión de SMARCA5 y Fntβ, además de otros marcadores de desdiferenciación celular.

Es decir, la inyección de los anti-microRNAs in vivo había conseguido que los cardiomiocitos de ratón pudieran desdiferenciarse y dividirse, como los del pez cebra, para regenerar el tejido cardiaco infartado.

Figura 2. Esquema de la regulación génica en pez cebra y en mamíferos, y del efecto que tiene sobre ella la terapia propuesta en este artículo.

Estudios anteriores a este habían comprobado que al aplicar ciertas sustancias a los cardiomiocitos de mamífero, estos podían desdiferenciarse y regenerar parte del tejido infartado en cierta medida, pero nunca antes se había conseguido el grado de regeneración in vivo que se ha demostrado en este estudio.

Juan Carlos Izpisúa, el coordinador de este proyecto, es un bioquímico y farmacéutico español. En enero de 2014 apareció en los medios por su decisión de abandonar el Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB), del que era director. Según la Generalitat de Cataluña y el Ministerio de Economía, decidieron retirarle su apoyo a Izpisúa porque consideraban que su presencia en el CMRB era "escasa" dado que habitualmente pasaba más tiempo en el Instituto Salk de California, en el que también trabaja, y porque las patentes derivadas de su investigación en el CMRB "no pertenecían al instituto de Barcelona, sino al Salk u otros organismos". Sin embargo, a esto, Izpisúa contestó que "el Salk ha tenido que hacer todo el trabajo de administración y pagar por la gestión y la solicitud de las patentes, y aún así las comparte con el CMRB en proporción a la contribución científica de cada centro".

La Generalitat y el Ministerio de Economía esgrimieron otros argumentos para justificar la marcha de Izpisúa, como un posible cambio en la financiación del centro, la necesidad de llevar las investigaciones "al manejo clínico", o una petición de "diversificar los proyectos" para que el científico no acumulase tantos (en el momento de irse, era investigador principal de 18 de los 21 proyectos que estaban en marcha en el centro). Según estas instituciones, la razón de la marcha de Izpisúa fue su desacuerdo con estas medidas, así como los motivos antes mencionados.

Todavía no queda del todo claro por qué se marchó Juan Carlos Izpisúa. En este proyecto todavía ha colaborado el CMRB, pero es posible que pronto la ciencia española deje de intervenir en sus investigaciones. Esto sí que está claro que supone una pérdida para nosotros.

Referencias:

Aguirre A, Montserrat N, Zacchigna S, Nivet E, Hishida T, Krause MN, Kurian L, Ocampo A, Vazquez-Ferrer E, Rodriguez-Esteban C, Kumar S, Moresco JJ, Yates JR, Campistol JM, Sancho-Martinez I, Giacca M, Izpisua JC. In vivo activation of a conserved microRNA program induces mammalian heart regeneration. Cell Stem Cell [Internet]; 15(5):589-604.

http://sociedad.elpais.com/sociedad/2014/01/15/actualidad/1389822051_714583.html (consultado el 30/11/2014)

http://www.elmundo.es/salud/2014/01/16/52d7979d22601de15a8b456b.html (consultado el 30/11/2014) 


Escrito por Irene Sánchez Brualla

Mobilidad exterior...

… o algo así se inventaron los políticos para no reconocer que están tomando las decisiones equivocadas. Para no reconocer en voz alta que nos están fallando. Para intentar esconder que nosotros, futuros investigadores y generadores de conocimiento, preferimos dejarlo todo atrás para empezar de cero en un nuevo país donde sí invierten en ti y en ciencia, y donde aprovechan para exprimir todo lo que tú te has matado en aprender todos estos años y hacer algo útil con ello. 

Mobilidad exterior. U oportunidades. De eso quiero hablar hoy. Porque están ahí, al alcance de tu mano. Solo hay que saber dónde buscar. O conocer a alguien que lo sepa. Hoy me gustaría ofreceros un par, para los que no las conozcáis ya.

Dreams of Travel. Fotografía: martinak15. Fuente: http://tinyurl.com/lczvehl

En primer lugar, un consejo para los que aún no habéis llegado al último año de carrera: aprovechad los veranos para salir. Y con salir me refiero del país. Seguro que ya conocéis AECS, un mes de “intercambio” que se convierte básicamente en turisteo, pero que como experiencia es inolvidable. Para los que un mes os parece poco ya conocéis el programa Erasmus. Pero hay un punto intermedio. El programa “Amgen Scholars” dura aproximadamente 2 meses en verano (las fechas varían con el país) y ofrece la posibilidad de irte a una de las mejores universidades del mundo para hacer investigación en prácticamente cualquier campo. No dudéis en aplicar, quizá descubráis vuestro campo y los contactos que hagáis allí pueden valeros las puertas a un Master o un Doctorado. Aquí os dejo la página web para que le echéis un vistazo: http://www.amgenscholars.com/

Para los que estáis ya en el último año (enhorabuena por ello, ¡dadle caña!), si queréis hacer un máster en el extranjero, tenéis que controlar todas las deadlines. Muchas universidades ya tienen las convocatorias abiertas, y algunas cierran en Diciembre. Cada universidad tiene sus peculiaridades, pero más o menos todas os van a pedir CV (dos páginas máx.), una carta de motivación (es el filtro principal, así que ponedle tiempo y haceros brillar), un par de cartas de recomendación (de labs o profes con los que hayáis trabajado) y un certificado de inglés (CAE, IELTS, TOEFL…). ¡Invertid el tiempo necesario, pero no lo dejéis para el último minuto! ¡Y que el papeleo no pueda con vosotros!

A modo más específico, puedo dejaros un par de enlaces más dirigidos a la Neurociencia y a Alemania, que es dónde yo he terminado. En este enlace hay un listado de las Graduate Schools que ofrecen programas de Master en Neurociencias ( http://www.neuroschools-germany.com/ ). Y en este otro el de la universidad en la que terminé ( http://www.gsn.uni-muenchen.de/apply/index.html ).

¡Espero que os sea útil! Cualquier pregunta así más específica, no dudéis en dejar un comentario o en enviar un mail (o.pavon.5ht@gmail.com).

Oriol Pavón

Experiencias de biomédicos: Irene Sánchez Brualla

Hola a todos, soy Irene Sánchez, de la primera promoción de CC Biomédicas de la UAB,  y os voy a contar mi experiencia al terminar este grado.

¿A qué te dedicas actualmente? / ¿Cuáles son tus proyectos en este momento?

Yo ahora estoy en Marsella, haciendo un doctorado en Neurociencias, que he empezado oficialmente este lunes. Durante los próximos 3 años haré parte del trabajo en la Universidad de Marsella y parte en la UAB.

Además de esto, otro proyecto importante en el que estoy colaborando es, por supuesto, la creación de la Asociación de Biomédicos de la UAB, dentro del cual ahora me dedico sobre todo al blog y a tareas de difusión.

¿Crees que estudiar CC Biomédicas te ha ayudado en estos proyectos? ¿Cómo?

Creo que estudiar Ciencias Biomédicas me ha ayudado a conocer el mundo de la investigación biomédica, y a saber que para empezar en este campo es importante tener un doctorado. También me ha servido para darme cuenta de que fuera de España, un grado en CC Biomédicas se considera un perfil más interesante para la investigación que otras biociencias.

¿Qué competencias personales o profesionales has adquirido durante el grado?

En cuanto a competencias, creo que CC Biomédicas nos forma bien en la biología del ser humano, y en el laboratorio es útil haber estudiado anatomía, histología, una buena base de fisiología y algo de patología general para trabajar en Biomedicina, en investigaciones que pueden tener aplicación en la salud humana. Y también nos introduce algo de estadística y bioinformática, que son herramientas necesarias para el trabajo en el laboratorio hoy en día.

¿Por qué decidiste estudiar CC Biomédicas?

Decidí estudiar Ciencias Biomédicas porque me gustaba la biología pero no les tenía el mismo cariño a todos los seres vivos. Así que al ver que se había propuesto el grado de Ciencias Biomédicas en la UAB, me pareció que eran unos estudios bonitos, y viendo que las asignaturas me gustaban, decidí que fuese mi primera opción en la solicitud de plaza para la universidad.

¿Recomendarías este grado a alguien con unos intereses parecidos a los tuyos de entonces?

A mí me ha gustado estudiar este grado y creo que es interesante. Y también creo que, aunque el plan de estudios puede ser mejorable, te prepara bien para trabajar en investigación biomédica. Evidentemente, este es un campo grande y a nivel de investigaciones concretas, a veces son mejores otros perfiles, pero esta es la única formación que te ofrece una visión global de este campo, que creo que es bueno tener.

Ahora bien, respecto al grado tal y como está, hay algunas cosas a tener en cuenta:

Primero: este grado es de los más duros de Biociencias, junto con Biotecnología. Yo creo que acostumbrarse a estudiar mucho durante el grado está bien, pero es verdad que al final lo que cuenta para conseguir una beca para un doctorado son las notas, y en otros grados posiblemente sea más fácil tener notas altas. En Biomedicina la competencia es muy grande. En general hay buena gente, pero hay que trabajar mucho para conseguir unos buenos resultados.

Segundo: es un grado de nueva creación, y todavía hay aspectos en los que la organización falla un poco. Sin embargo, lo bueno de esto es que hay cosas que pueden cambiar, y nosotros como estudiantes podemos colaborar para que mejore.

¿Algún consejo para los nuevos estudiantes de CC Biomédicas?

Como consejo para los estudiantes de Ciencias Biomédicas, mucho ánimo, y que hagáis prácticas durante el grado, que siempre van bien. Que intentéis evitar los laboratorios si os dais cuenta de que los estudiantes de prácticas sois los únicos que estais allí trabajando –haberlos, haylos- y que leáis y hagáis preguntas sobre aquello en lo que estéis colaborando. Y si podéis proponer cosas, mejor –aunque sean inviables-. También que, si tenéis tiempo, pidáis que os enseñen alguna técnica hasta llegar a poder hacer solos todo el protocolo. Generalmente en los laboratorios prefieren que los estudiantes se interesen por el trabajo y que sean independientes cuanto antes.

Aparte es útil saber inglés, y quizás sería bueno aprender algo de programación, pero eso con calma, que ya tenéis bastante trabajo.

Y para terminar, ¿hay algo que quieras añadir?

Quería añadir que el estudiar este grado, de nueva creación, justo en el momento en que se implantaba el Plan Bolonia, me ha servido para darme cuenta de lo necesaria que es una mayor orientación a nivel universitario, desde la elección del grado hasta las salidas profesionales de este. Espero que la Asociación, a través del blog o por otros medios, pueda suplir un poco esa falta de orientación en el campo que nosotros conocemos.

Si estáis estudiando el grado o buscando trabajo, mucho ánimo, paciencia, y que espero que si esto es lo que os gusta, podáis seguir en ello, que esta área lo merece. Si estáis decidiendo qué grado estudiar, que os informéis bien y que sepáis que siempre se puede cambiar en caso necesario. Y si habéis terminado en esta página sólo porque teníais curiosidad por ver qué contábamos por aquí, espero que os haya parecido interesante.

Intentaremos hacer que todo esto siga creciendo. ¡Hasta la próxima!

Premio Nobel de Fisiología y Medicina 2014 (II)

Escrito por Irene Sánchez Brualla

Al final del artículo anterior ya teníamos el primer elemento del sistema de posicionamiento del cerebro, las células de lugar, neuronas del hipocampo que generan potenciales de acción cuando la rata pasa por un lugar determinado, una superficie amplia. Y también teníamos los primeros indicios de la existencia de otras células, situadas en la banda dorsolateral del córtex entorrinal medial (CEM), que generan potenciales de acción cuando la rata pasa por ciertos lugares, siguiendo un patrón que se mantiene en distintos ensayos, pero en este caso el número de puntos es mayor que para las células de lugar, y la superficie de estos, más pequeña. No obstante, parecía que la función de estas células estaba relacionada con la de las células de lugar del hipocampo, ¿qué información podrían estar codificando estas neuronas?

A finales de los años 90 los centíficos de este campo ya sabían que había algún sistema que permitía a las ratas codificar todo el espacio en el que se movían, más allá de las células de lugar del hipocampo de O'Keefe (contradiciendo en parte la idea que predominaba entonces -y aún persiste, como comentamos en el artículo anterior- de que el hipocampo codificaba la mayor parte de elementos de la orientación espacial); esta intuición fue en parte confirmada por el descubrimiento de las células de dirección de la cabeza en el subículo de la rata por James Ranck Jr. en 1984 ("head direction cells", más información en esta revisión hecha por Taube). Estas son neuronas que generan potenciales de acción cada vez que la cabeza de la rata apunta en un sentido concreto: una de estas neuronas puede disparar cada vez que la cabeza apunta al noroeste, otra cada vez que apunta al sur, y así sucesivamente (Figura 1).

Figura 1. Células de dirección de la cabeza. Vemos que la neurona que se activa (en negro) en la situación de la izquierda, se vuelve a activar cuando la rata vuelve a mirar en la misma dirección (situación de la derecha). Cuando mira en otra dirección (situación del centro), se activa otra célula de dirección de la cabeza distinta

A principios de siglo, los científicos ya sabían que la información espacial que llegaba al hipocampo se diferenciaba en varias representaciones, específicas de cada contexto, que se podían recuperar aunque cambiase el input original (por ejemplo, si le quitaban a la rata alguna de las referencias originales). Para el grupo de los Moser, esto le otorgaba al hipocampo un papel fundamental en la memoria específica del contexto (el espacio recorrido) o de los eventos (los elementos o sucesos de ese espacio). En base a ello, se preguntaron si la información sobre la posición de la rata podría estar codificada en una región del circuito que fuese anterior al hipocampo, en alguna estructura que, por ejemplo, midiera y orientase el movimiento del animal, representándolo de manera que fuese válido en todos los contextos (algo así como "He avanzado 2 metros hacia adelante, girado a la derecha y recorrido medio metro.", sin información sobre la posición respecto a objetos externos, sobre hacia dónde miraba, o sobre el tiempo que he tardado en hacer este recorrido).

Para encontrar este "mapa", el grupo de los Moser apostó por buscar en la banda dorsolateral del CEM. Esta es la estructura que ya habían estudiado, ya habían grabado la actividad de estas neuronas y habían visto que emitían impulsos en lugares concretos, menos extensos que las células de lugar, y que se mantenían a lo largo del tiempo, pero en su experimento anterior no pudieron identificar un patrón. ¿Por qué estas células emitían sólo en ciertos puntos, separados entre sí? ¿Qué significado tenía esto?

Para averiguarlo, tuvieron la idea de permitir a las ratas explorar en un campo abierto más grande, y esta ocurrencia reveló un patrón sorprendente: los puntos en los que estas neuronas se activaban formaban siempre triángulos equiláteros. Estos triángulos ocupaban todo el espacio. Tomando uno de los puntos como centro, este estaría rodeado por otros seis puntos que formarían un hexágono regular. Las neuronas emitían potenciales de acción cuando la rata pasaba por el centro o por alguno de los vértices de esta estructura (Fig.2). El análisis informático de estas estructuras confirmó numéricamente estas observaciones. La distancia entre dos puntos de la cuadrícula variaba de 39 a 73 cm en diferentes células de diferentes ratas (produciendo hexágonos más pequeños o más grandes), pero la desviación estándar dentro de la misma cuadrícula era de unos 3,2 cm sólo. Los hexágonos de la cuadrícula codificada por cada célula eran casi iguales, y de esta manera ocupaban todo el espacio recorrido en el campo abierto. Además, si ampliaban la superficie que las ratas podían recorrer, aumentaba el número de nodos de la cuadrícula, manteniéndose todos a la misma distancia, con lo cual, las cuadrículas podrían cubrir, hipotéticamente, una superficie infinita.

Figura 2. Representación de la cuadrícula de activación de las células de cuadrícula. Los puntos son los lugares en los que se activan estas células. Su disposición es más o menos en triángulos regulares, y se puede interpretar como un "pavimento" de hexágonos que cubre toda la superficie. Los autores no han encontrado límites para esta cuadrícula, así que, en principio, podría tener una superficie máxima infinita.

El grupo de los Moser también comprobó que, cuanto más ventral era la localización de los electrodos en la banda dorsolateral del CEM, mayor era la distancia entre los puntos de la cuadrícula de la neurona registrada, y mayor era la superficie de estos puntos (Figura 3). Esto es llamativo, pero no tan sorprendente teniendo en cuenta sus observaciones anteriores (Figura 4 del artículo anterior), según las cuales, al acercarse a posiciones más ventrales dentro del CEM, las cuadrículas se hacen más difusas. Así pues, la estructura de cuadrícula de la banda dorsolateral del CEM es más "precisa" en células más dorsales, y va perdiendo detalle en células más ventrales, en la banda intermedia se pierde bastante esta estructura, y en la banda ventromedial, no se reconoce. A medida que avanzamos de dorsal  a ventral, se va perdiendo esta organización tan elegante.

Figura 3. Al ir avanzando del extremo más lateral al más medial de la banda dorsolateral del CEM, las células de la cuadrícula se vuelven más grandes, y también aumenta la superficie de los puntos en los que emiten las células de cuadrícula. Todo esto hace perder "detalle" de la posición, es decir, las células de cuadrícula más laterales son más precisas que las más mediales, en cuanto a indicar la posición del animal.

Los investigadores observaron que las cuadrículas codificadas por diferentes células tienen diferentes orientaciones (Figura 4), pero no pudieron encontrar una gradación de dorsal a ventral dentro de la banda dorsolateral del CEM. También observaron que las neuronas cercanas entre sí, a pesar de tener diferentes orientaciones, codificaban cuadrículas que casi coincidían, si se superponían con un ligero giro, los autores relacionaron esto con una posible organización en columnas del córtex entorrinal, lo que supondría otro grado de organización de esta estructura.

Figura 4. Células de cuadrícula que se encuentran próximas entre sí en el CEM, representan cuadrículas que son semejantes, pero tienen orientaciones diferentes. Girando un poco cada una de ellas, es posible superponer la mayoría de sus puntos.

Los investigadores comprobaron además que, al rotar el suelo del campo abierto donde exploraban las ratas, la cuadrícula rotaba en el mismo ángulo. Esto indica que las cuadrículas están orientadas en relación con estímulos externos (Figura 5). También comprobaron si había cambios en la cuadrícula en condiciones de oscuridad completa, y comprobaron que, aunque en la oscuridad total se observaba un ligero desplazamiento y dispersión de los vértices, la cuadrícula se mantenía (Figura 6).

Figura 5. Los puntos de la cuadrícula giraron al girar el campo abierto 45º, y al devolverlo a su posición inicial, volvieron a girar, quedando como al principio. Esto demostró que la cuadrícula se establecía en base a estímulos externos.

Figura 6. La cuadrícula se mantiene en la oscuridad. Se permitió a las ratas explorar 10 minutos con luz (L), a continuación 10 minutos en la oscuridad (O), y otros 10 minutos con luz (L'). Aunque en la oscuridad se alteraron un poco los puntos en los que la neurona emitía potenciales de acción, las diferencias en cuanto al área en que se activaba la neurona, o en cuanto a la tasa de emisión no fueron significativas.

Finalmente, el grupo de los Moser comprobó si la misma cuadrícula se mantenía en diferentes ambientes. Permitieron a la rata explorar un campo abierto conocido en una habitación conocida, luego la trasladaron a un campo abierto desconocido en una habitación desconocida para ella, y finalmente la devolvieron al campo abierto conocido en la habitación conocida. En todos estos pasos, registraron la actividad de neuronas de la banda dorsolateral del CEM. Observaron que en todo momento, las cuadrícula se parecían, con un grado de correlación mínimo de 0,5 con la cuadrícula que codificaba la rata en el ambiente conocido en la habitación conocida, al final del experimento. Sin embargo, aunque la cuadrícula se mantuviese, la correlación era menor en los primeros minutos de exploración del nuevo espacio respecto a los últimos, lo que parece indicar que se necesita cierto tiempo para establecer la cuadrícula en relación a estímulos externos (Figura 7).

Figura 7. La cuadrícula se mantiene en un ambiente nuevo, pero tarde en establecerse. Los investigadores examinaron los potenciales de acción emitiidos por las neuronas en un ambiente familiar (F), en uno nuevo (N, durante 30 minutos) y de nuevo en el ambiente familiar. En el ambiente nuevo, la cuadrícula descrita era mucho más semejante a la del ambiente conocido a partir de los 20 minutos. Esto indica que la cuadrícula tardó unos 20 minutos en establecerse en el ambiente nuevo.

La propiedad fundamental que descubrió el grupo de los Moser sobre el mapa espacial del córtex entorrinal fue la universalidad de algunos de sus atributos:
- El patrón triangular de activación de las neuronas y el espacio entre ellas permanecen inalterables ante el cambio de elementos externos
- La capacidad de estas células para enviar impulsos siempre siguiendo el mismo patrón indica una coherencia con el ambiente similar a la de las células de posición de la cabeza. Ambos tipos de neuronas podrían funcionar mediante algoritmos semejantes.
- La cantidad de impulsos y la orientación de la cuadrícula depende de cada ambiente. El retraso que se observaba al cambiar a la rata de ambiente parece indicar que se necesita "aprender a situarse" en el nuevo ambiente para ser igual de eficientes en el envío de información.

Un problema potencial para la codificación de información mediante las células de cuadrícula es que posiblemente, en cada punto de la cuadrícula de una célula, el código de activación de la neurona sea similar. Los investigadores propusieron que las pequeñas diferencias en la orientación y la distancia entre vértices de las cuadrículas de distintas neuronas podrían resolver esta ambigüedad.

En resumen: estos experimentos parecían concluir que el hipocampo recibe del CEM información sobre el camino recorrido y sobre algunos elementos del ambiente. No olvidemos que en experimentos anteriores ya habían observado que las conexiones que volvían desde el hipocampo al CEM también eran necesarias para que las células de cuadrícula funcionasen normalmente. Todo parece apuntar a que el feedback entre estas dos estructuras es fundamental para una correcta navegación por el espacio.

Pero a este matrimonio aún le quedaban más sorpresas por descubrir sobre las células de cuadrícula. Queriendo conocer su interacción con otros tipos celulares del CEM, insertaron electrodos en diferentes capas de la banda dorsolateral del CEM, y observaron la actividad neuronal en ratas que exploraban en un campo abierto. Encontraron células de cuadrícula en las capas II, III, V y VI (las capas principales) del CEM, y comprobaron que estas eran igual de abundantes en todas las capas.

Una vez más, observaron a las ratas explorando libremente el campo abierto, con electrodos situados en distintas capas del CEM, grabándolas desde arriba. En este experimento, algunas de las ratas llevaban sólo un LED rojo en la cabeza, para que la cámara captase su posición, pero otras llevaban dos LEDs, uno rojo y uno verde, lo que permitía además conocer la trayectoria de la rata, que correlaciona con la posición de su cabeza. Mediante esta aproximación, encontraron células de dirección de la cabeza en las capas III, V y VI, principalmente en las dos primeras (representadas en la Fig. 1). En las tres capas encontraron representado el rango completo de posiciones de la cabeza. Para su sorpresa, también encontraron neuronas que eran a la vez células de cuadrícula y células de posición de la cabeza: células que tienen picos de actividad cuando la rata pasa por los vértices de una cuadrícula, pero además, emiten más cuando la cabeza de la rata apunta hacia un sentido determinado (los vértices en los que la rata miraba en el sentido "correcto" mostraban una mayor activación que los vértices en los que la rata miraba hacia otro lado; Fig. 8). 

Figura 8. Células de trayectoria y de posición de la cabeza: estas células mantenían la estructura de cuadrícula, pero además, mostraban una mayor tasa de "firing" cuando la rata miraba hacia un lugar determinado. Izquierda: mapas con el código de activación de las neuronas. Derecha: sentido de la cabeza en el que aumentaba la tasa de "firing"

La mayor parte de células con características de células de cuadrícula y de dirección de la cabeza se encontraban en las capas III y V. Al girar el suelo del campo abierto, estas neuronas respondían de manera coherente, cambiando tanto la orientación de la cuadrícula como la dirección de la cabeza para las cuales codificaban (Figura 9).

Figura 9. El registro de una neurona con características de célula de cuadrícula y de posición de la cabeza muestra que al girar 90º el campo abierto, la cuadrícula codificada por estsa células gira 90º y el sentido de la cabeza en que se activan también.

Estas neuronas con características de células de cuadrícula y de posición de la cabeza podían servir para actualizar la información espacial a medida que el animal exploraba. Sin embargo, la codificación de una posición que cambia dentro de cuadrículas superpuestas, con vértices que se encuentran a más o menos distancia, puede requerir información acerca de la velocidad del animal.

Por este motivo, los investigadores decidieron comprobar si la velocidad de los animales estaba expresada en las tasas de generación de potenciales de acción de las células de cuadrícula, de las de posición de la cabeza, o de las células que combinaban ambas características. Comprobaron que los tres tipos de células mostraban una correlación positiva entre la velocidad del animal y la tasa de generación de potenciales de acción, es decir, estos tres tipos de células emitían impulsos con mayor frecuencia cuanto más rápido se movía la rata. El hecho de que tres tipos celulares abundantes en el CEM modifiquen su actividad en relación con la velocidad, indica que gran parte de la red de localización del CEM codifica información sobre lo rápido que se mueve la rata, es decir, que esta información parece ser importante.

Estos resultados demostraron que el mapa espacial del CEM incluye células de cuadrícula, células de dirección de la cabeza y células con ambas características, y que los tres tipos celulares modifican su actividad en función de la velocidad de las ratas. El funcionamiento de estos distintos tipos celulares también hizo plantearse al grupo de los Moser si estructura columnar del CEM para el procesamiento de la información que ellos habían planteado no sería errónea y en realidad el CEM (o al menos la banda dorsolateral) funciona como un todo en cuanto a la localización en base a las células de cuadrícula, formando un circuito que integraría posición, dirección y velocidad en relación a todas las cuadrículas representadas por todas las células al mismo tiempo.

De estos descubrimientos hace años, y vamos sabiendo más cosas del mapa de representación del espacio en el circuito  CEM-hipocampo. Para más información, es recomendable esta revisión del grupo de los Moser, publicada en julio de este año. Sin embargo, aún quedan preguntas sin respuesta:

- Se han encontrado células de lugar en otras estructuras cerebrales aparte del hipocampo, y células de dirección de la cabeza fuera del subículo de la rata. Ambas aparecen en varios componentes del circuito clásico de Papez, pero también fuera de él. Para más información, consultar la revisión de Taube, citada más arriba. El significado de estas células fuera de las estructuras en las que se concentran no está claro. Curiosamente, no se han encontrado todavía células de cuadrícula fuera del CEM.

- Las neuronas de la banda intermedia del CEM no codifican una cuadrícula, pero codifican algo semejante. ¿Sólo tienen una función secundaria a las de la banda dorsolateral, o hacen algo más? La misma pregunta podría ser válida para las neuronas de la banda ventromedial, pero dado que estas tienen proyecciones muy distintas, la respuesta puede ser más divergente.

- El usar roedores como principales sujetos de estudio, e interesarse por ellos principalmente para por su parecido con los humanos tiene ciertas limitaciones. ¿Tendrán los animales que vuelan o nadan una segunda cuadrícula, para controlar sus movimientos en el plano vertical? ¿O es la misma cuadrícula para todos los animales, y simplemente los terrestres prescindimos de la vertical la mayor parte del tiempo? Los humanos podemos pilotar aviones, bucear y trepar a los árboles

A pesar de lo completo y elegante de los resultados que han obtenido los galardonados de este año, todavía quedan muchos interrogantes que resolver en este área.