Nuevas Vías a “El Espacio Musical de Nuestro Cerebro”

Ya hace bastantes días que no aprendemos nada nuevo con respecto a la pareja música+cerebro en Feel The Brain. Así que hoy, ha llegado el momento de pegar una repasada a este tema, tema principal del blog con un nuevo Brain Feeling. Es un poco largo; pero os aseguro que vale la pena.

Ya sea para amenizar un transbordo, para relajarse por la noche o para no oír el buzz del dron del vecino, los Americanos escuchan música casa 4 horas diarias. En diversas encuestas internacionales, la gente sitúa la música consistentemente como uno de los orígenes supremos de placer y de poder emocional. Nos casamos con la música, nos graduamos con la música, lloramos con la música.

Cualquier cultura jamás estudiada se ha demostrado que hacía música, y cómo ya aprendimos en otro Brain Feeling, dentro de los objetos artísticos más antiguos conocidos son las finas flautas hechas de huesos de mamut hace 43.000 años (24.000 años antes que las pinturas de la cueva de Lascaux).

Flauta de Hueso de Mamut

Flauta de Hueso de Mamut

Pinturas de las Cuevas de Lascaux (Sur de Francia)

Pinturas de las Cuevas de Lascaux (Sur de Francia)

Dada la antigüedad, la universalidad y la profunda popularidad de la música, much@s invetigador@s han asumido que el cerebro humano debe estar equipado de algún tipo de “espacio musical”, una pieza distintiva de la arquitectura cortical dedicada a detectar e interpretar las armoniosas señales de las canciones.

Aún así, durante años, l@s científic@s han fallado en encontrar una evidencia clara de un dominio específico de la música a través de escáneres cerebrales convencionales, con lo que la aventura para entender la base neural de la quintaesencia de la pasión humana se ha ido a pique.

Ahora, investigador@es del MIT(Massachusetts Institute of Technology) han descubierto una nueva aproximación radical a la imageniería cerebral que revela lo que los estudios anteriores se habían perdido.

Mediante el análisis matemático de los escáneres del cortex auditivo y la agrupación de células cerebrales con patrones de activación similares, l@s científic@s han identificado caminos neurales que reaccionan casi exclusivamente al sonido de la música (de cualquier música). Ya se trate de de Bach, bluegrass, hip-hop, bug band, sitar o Julie Andrews. Un oyente disfrutará el genero o lo denigrará. No importa. Cuando se toca un pasaje musical, un conjunto de neuronas distinto y específico dentro del cortex auditivo del oyente se activará en consecuencia.

Córtexs Auditivos y Correspondendencias con la Cócleas.

Córtexs Auditivos y Correspondendencias con la Cócleas.

Otros sonidos, en contraste (ladridos de perros, derrapadas de coches o el agua de un inhodoro corriendo) deja estos circuitos musicales totalmente inactivos.

Nancy Kanwisher y Josh H. McDermott, profesores de neurociencia en el MIT, junto con su colega de post doctorado Sam Norman-Hignere han informado de sus resultados en el la publicación Neuron. Los hallazgos ofrecen a l@s investigadores una nueva herramienta para explorar los detalles de la musicalidad humana.

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¿Por qué tenemos música?” dijo la Doctora Kanwisher en una entrevista. “¿Por qué nos divierte tanto y queremos bailar cuando la oímos? ¿Cuán temprano en nuestro desarrollo podemos ver esta sensibilidad a la música y se puede modificar con la experiencia? Estas son las primeras preguntas de primer orden que podemos empezar a responder

El Doctor McDermott dijo que el nuevo método podría usarse para diseccionar computacionalmente cualquier escáner de una fMRI (la piedra filosofal de la neurociencia contemporánea) y con ello acabar descubriendo otras gemas escondidas de la especialización cortical.

Como prueba de este principio, l@s investigador@s han demostrado que su protocolo de análisis ha detectado un segundo camino neural en el cerebro (para el que ya existían algunas evidencias); en este caso especializado en los sonidos del habla humana.

Cabe remarcar también, que el equipo del MIT ha demostrado que los circuitos del habla y de la música se encuentran en diferentes partes del cerebro partiendo del cortex auditivo, donde todas las señales sonoras se interpretan y que además cada una de ellas es sorda a los sonidos de la otra; incluso si se sobreponen letras con música.

Areas de la Música y Áreas del Habla (http://mcdermottlab.mit.edu/svnh/Natural-Sound/Overview.html)

Areas de la Música y Áreas del Habla (http://mcdermottlab.mit.edu/svnh/Natural-Sound/Overview.html)

La nueva investigación “tiene una aproximación muy innovadora y es de vital importancia” comenta Josef Ruschecker, director del Laboratorio de Neurociencia Integrativa y de Cognición en la Universidad de Georgetown. “La Idea que el cerebro otorgue tratamiento especializado al reconocimiento de la música, indica que la música es una categoría fundamental, como el habla, eso es muy excitante para mí

De hecho, Ruschechker dijo, que la sensibilidad a la música sería más fundamental para el cerebro humano que la percepción del habla. “Hay teorías que indicarían que la música es más antigua que el habla“, dijo. “Otros incluso argumentan que el habla evolucionó a partir de la música“.

Y además, el valor de supervivencia que la música mantenía para nuestros ancestros no sería tan obvio inmediatamente como el poder de reconocer palabras. Rauschecker añade que “la música actúa como cohesionadora de grupos. El crear música con otras personas de tu tribu es un hecho antiguo y humano“.

Elizabeth Hellmuth Margulis, directora del Laboratorio de Cognición Musical de la Universidad de Arkansas, comenta que cuando los intentos anteriores de nuerocientífic@s fallaron al encontrar algún centro anatómico para la música en el cerebro, venían con un montón de razones para explicar los resultados.

La historia era, oh!, lo que es especial de la percepción musical es cómo recluta areas de todo el cerebro, como va hasta el sistema motor, la circuitería del habla, el entendimiento social y lo junta todo“, dijo. Algun@s investigador@s han descartado la música como “dulce auditivo”. “Esta investigación dice, no, cuando vas más allá, usando estas metodologías, encuentras circuitería muy específica que responde a la música por encima del habla

Os dejo aquí una TED Ed de Margulis que ya aprendimos en Feel The Brain: ¿Por qué nos gusta la repetición en la música?

El laboratorio de la Doctora Kanwicher es ampliamente conocido por su trabajo pionero en la visión humana (por favor no dejéis de visitar su web 🙂 ), y el descubrimiento de las porciones clave del cortex visual que son las encargadas de reconocer instantáneamente objetos de gran significado en el entorno, como caras y partes del cuerpo humano.

L@s investigador@s han fantaseado con la idea que quizá el sistema auditivo estaría organizado de modo similar para dar sentido al panorama musical a través de categorías. Si fuese así, ¿cuáles serían estas categorías destacadas? ¿Cuál sería el equivalente aural de una cara humana o de una pierna humana -sonidos o elementos sonoros tan esenciales que el cerebro les asigna una pequeña porción de materia gris a la tarea de su detección?

Para contestar a esta pregunta, el Dr. McDermott, antiguo DJ de clubs y de radios, así como el Doctor Norman-Haignere, guitarrista clásico; empezaron a coleccionar una biblioteca de sonidos de nuestro día a día: música, habla, risas, susurros, ruedas chirriando, banderas ondulando, platos chascando, llamas crepitando. A cualquier sitio dónde iban pedían sugerencias. ¿Se habían perdido algo?

A continuación pusieron la larga lista para votación en Amazon Mechanical Turk, servicio de micromecenaje para determinar cuáles de los sonidos candidatos eran reconocidos más fácilmente, así cómo cuáles eran los más frecuentemente oídos. Esta encuesta en masa hizo aflorar un conjunto de 165 clips de sonido distintivos e identificables. Podéis escuchar una selección de los mismos aquí.

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Después l@s investigador@s escanearon los cerebros de 10 voluntari@s (ninguno de ell@s músic@) a medida que escuchaban rondas de esos 165 clips.

Centrándose en la región auditiva del cerebro (localizada, de modo apropiado, en los lóbulos temporales justo por encima de las orejas) l@s cientifíc@s analizaron los vóxels (esos píxels en 3D que representan cachitos de nuestro cerebro) para determinar patrones similares de excitación neural o de quietud.

El punto fuerte de nuestro método es que es neutral con respecto a las hiótesis” afirma el Dr. McDermott. “Tan sólo hemos presentado un puñado de sonidos y hemos dejado que los datos hablen

Los cálculos han generado seis patrones de respuesta básicos, seis modos en que el cerebro categoriza el ruido que le entra. Pero, ¿a qué categorías correspondían?

Revisando los resultados con los clips de audio, determinaron que 4 de los patrones estaban relacionados con propiedades generales físicas del sonido, como el timbre o la frecuencia. El quinto marcaba la percepción del habla por parte del cerebro y, finalmente, el sexto se volvía operativo, destapando un punto caliente en el sulcus (parte que separa circunvalaciones del cerebro) del cortex auditivo que estaba totalmente atento a cualquier clip musical que los investigadores reproducían.

El sonido de un solo de batería, silbar, canciones pop, rap; casi cualquier cosa que tenía calidad musical, melódica o rítmica, lo activaba […] Esta es una de las razones que nos sorprendió Las señales del habla son bastante más homogéneas“, afirma el Dr.Norman-Haignere.

Pero aún quedan cosas por determinar. Por ejemplo, las cualidades acústicas exactas de la música que estimulan estos caminos. ¿La constancia relativa del timbre de una nota musical? ¿Las sobreposiciones harmónicas? Incluso determinar qué es la música puede ser complicado.

Es difícil tener una definición de diccionario […] Tiendo a pensar que la música se define mejor con ejemplos“, dice el Doctor McDermott.

Bonus 🙂

De la web del estudio, he descargado los 165 clips de audio que se usaron.

 

Buen Miércoles!! 🙂

Artículo Original: “New Ways Into the Brain’s ‘Music Room’” en el New York Times

No sólo se trata de la nicotina. Nuevo mecanismo de la adicción descubierto.

Hola Brain Feelers, este mes hará un año que volví a fumar después de 8 meses de abstinencia. Aunque resulte difícil de creer no fue hasta la semana pasada cuándo encontré un artículo en el que aprender los efectos neurológicos de la nicotina. Empecemos por el principio. 🙂

Al empezar mi terapia para dejar de fumar, la doctora me explicó un punto que me sorprendió sobremanera: Los cerebros de l@s fumandor@s son físicamente distintos a los cerebros de l@s no fumador@s. ¡Sorpresa la mía!; y es que resulta que el consumo de nicotina crea en nuestros cerebros una cantidad de receptores para ésta que, una vez adquiridos, lo único que podemos hacer con ellos es dormirlos. La Doctora me recomendó ver uno de los programas de “Qué? Qui? Com?” sobre el tabaco, para poder ilustrar sus explicaciones: Fumar, mata a distancia:

Bien pues, el día 2 de diciembre descubrí el artículo que me gustaría aprender hoy. Un artículo sobre el descubrimiento de un nuevo mecanismo involucrado en la adicción a la nicotina.

Parte de la razón por la que las personas creen que es difícil el dejar de fumar es que cada vez que hacen un cigarrillo las sensaciones de antojo, irritabilidad y ansiedad se desvanecen. Este componente de la adicción se conoce como la recompensa negativa y está controlada por una región del cerebro llamada habenula.

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Los neurotransmisores: acetilcolina y glutamato se suponen como unos de los causantes de la dependencia nicotínica en la habenula; pero los detalles de esta regulación no están del todo claros.

Ines Ibañez-Tallon, profesora de investigación asociada en el Laboratorio de Biología Molecular, dirigido por James Marilyn Simons y Nathaniel Heintz; afirma que: “Conocemos que estos dos neurotransmisores juegan roles importantes en las neuronas de la habenula […] lo que no sabíamos era como interaccionaban o trabajaban juntas para fortalecer la adicción”

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Glutamato

Glutamato

 

Sus descubrimientos apuntan a que la acetilcolina regula las señales del glutamato en la habenula; identificando de este modo un nuevo e imporatante mecanismo sobre la dependencia de la nicotina.

Control de los Neurotransmisores

Los Neurotransmisores (las “inas” de nuestro cerebro como las llamamos en Feel The Brain), los mensajeros del cerebro, se empaquetan en estructuras esféricas llamadas vesículos que se hospedan en los extremos de nuetras neuronas.

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Vesículo

Al recibir ciertas señales, las neuronas liberan los contenidos de sus vesículos al espacio sináptico, propagando de este modo la señal a la neurona siguiente. Las neuronas pueden reciclar neurotransmisores reabsorbiéndolos, un porceso que les permite controlar de modo preciso las cantidades de neurotransmisores en la sinapisis.

Sinapsis

Sinapsis

Una cantidad ínfima en el balance de nuestros neurotransmisores puede dar como fruto un comportamiento alterado. En el caso de la acetilcolina, puede influenciar nuestra habilidad de tratar con la adicción.

Ibañez-Tallon afirma: “Para entender cómo funcionan estos neurotransmisores, creamos un ratón modelo cuyas neuronas habenulares no creaban acetilcolina, ya que sacamos el gen clave del proceso de ésta. […] En nuestros experimentos, observamos que la eliminación de la acetilcolina afectaba al glutamato de esta región del cerebro de dos modos. En primer lugar, la cantidad de glutamato liberado por las neuronas se vio reducida. En segundo, la reabsorción del glutamato hacia los vesículos también se vio reducida. Ambos mecanismos afectan a la excitabilidad de las neuronas, promoviendo las señales correctas”

Basándose en estos hallazgos, l@s investigador@s sugieren que la acetilcolina regula la cantidad de glutamato liberada en la sinapsis asícomo la frecuencia de esta liberación. Además, facilita el empaquetado del glutamato en vesículos.

THE NEUROTRANSMITTERS ACETYLCHOLINE AND GLUTAMATE WERE KNOWN TO PLAY A ROLE IN NICOTINE DEPENDENCE. THE ORANGE REGION ABOVE SHOWS THE OVERLAP OF THESE NEUROTRANSMITTERS IN THE HABENULAR CIRCUIT, WHERE THEY INTERACT TO REINFORCE ADDICTION. CREDIT: LABORATORY OF MOLECULAR BIOLOGY AT THE ROCKEFELLER UNIVERSITY.

La región naranja muestra la zona de superposición entre el glutamato y la acetilcolina en el circuito habenular; lugar en que interaccionan para reforzar la adicción. (LABORATORY OF MOLECULAR BIOLOGY AT THE ROCKEFELLER UNIVERSITY)

¿Cómo afecta esto al comportamiento?

Siguiendo con los ratones, el hecho de eliminar la acetilcolina de la habenula les hizo convertirse en insensibles a las propiedades de recompensa de la nicotina, del mismo modo que no desarrollaban una tolerancia a la exposición continuada a ésta. Además, estos ratones no experimentaban síntomas de abstinencia, como rascarse o temblar. Estos hallazgos indicarían que sin acetilcolina, no existiría la adicción a la nicotina.

Aunque en los últimos años la adicción al tabaco se ha visto disminuida, aún existe una porción consistente de la población que continúa fumando; hecho que hace aún necesario la investigación sobre la adicción a éste.

Este estudio nos ayuda a entender un poco más sobre toda la circuiteria de la máquina más compleja involucrada en la dependencia que, a la par, también es relevante para la adicción a los opiáceos y los derivados del cannabis.

En los próximos pasos del estudio, Ibañez-Tallon y su equipo quieren entender cómo la interacción entre la acetilcolina y el glutamato trabaja en otras áreas del cerebro. “Ya que la mayoría de células cerebrales que liberan acetilcolina también liberan glutamato al mismo tiempo; el nuevo reto es investigar la importancia de esta sinergia entre estos dos neurotransmisores en otras funciones que involucran a la acetilcolina como la memoria y la cognición”

Buen Lunes!! 🙂

Articulo Original: “SO HARD TO QUIT: NEW MECHANISM IN NICOTINE ADDICTION DISCOVERED” en Neurosciencenews

El Cerebro, un manual para las emociones

Esta semana, aunque no intencionado, parece que es la semana de la infografía en Feel The Brain.

La de hoy nos servirá para aprender un poco más el papel del cerebro en nuestras emociones y las relaciones de las partes de éste con nuestros estilos emocionales.

 

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Buen Jueves!! 🙂

12 Láminas Vintage

Hoy, una pequeña recopilación de 12 láminas de anatomía vintage. Desde mi punto de vista tienen un encanto especial.

El Esqueleto Humano

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El Sistema Nervioso

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El Cerebro

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El Cuello

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Buen Martes!! 🙂