Autor: Enrique Rubio (Página 28 de 140)

ENRIQUE RUBIO GARCIA
Jefe del Servicio de Neurocirugía Valle de Hebron
Profesor Titular de Neurocirugía
Academico de España, Portugal, European Society of Neurosurgery, Word Federation of Neurosurgery.
Investigador del I Carlos III
Veintidós tesis doctorales dirigidas
250 trabajos publicados
Presidente de la academia de Neurocirugía de Barcelona
Academico de Cadiz y Jerez de la Frontera
Acadenico de Honor de Andalucia y Cataluña
log enriquerubio.net

DishBrain

18 noviembre 2022 / Enrique Rubio / Sin comentarios

CÉLULAS CEREBRALES CULTIVADAS SOBRE UNA PLACA INFORMÁTICA APRENDEN A JUGAR AL PONG

Este impresionante trabajo, asusta y alegra. Nada parecido existió antes": empresas tecnológicas fabrican chips informáticos con células humanas, pero ¿es ético? - BBC News Mundo

El primer sistema simbiótico de inteligencia artificial y biológica, que abre la puerta a transferir información digital a las neuronas

Barcelona ha acogido este miércoles la primera demostración de inteligencia biosintética, del primer sistema que aúna inteligencia artificial y biológica y que abre la puerta a poder transferir información digital a las neuronas.

Esta primera máquina con inteligencia biológica se llama DishBrain (cerebro en plato, en inglés) y, según sus desarrolladores (Cortical Lab’s), demuestra que una inteligencia artificial (un algoritmo), puede transmitir aprendizajes a las células cerebrales a través de señales eléctricas e información sensorial.

17 - 11 - 2022 / Barcelona / Primera demostración en vivo de biointeligencia sintética en Fira de Barcelona en el evento Puzzle X 2022 Muestran cómo unas células cerebrales que han hecho crecer en una placa de laboratorio y conectadas en una placa base de ordenador en Australia aprenden a jugar al Pong / Foto: Llibert Teixidó

Hon Weng Chong durante la presentación de la inteligencia biológica sintética que han creado en Cortical Lab’s

Llibert Teixidó

“Estamos ante un nuevo hito en la historia de la humanidad”, enfatizó la astrofísica Zina Jarrahi, fundadora de Puzzle X, al presentarla. “Hemos visto cómo gracias a la inteligencia artificial podemos interactuar en biología; es un primer pasito en el aprendizaje sin aprender, en poder tener un software que aprenda por ti y luego poder insertar ese conocimiento en las neuronas para que estas tomen determinadas acciones o hagan un pensamiento crítico, y eso abre un mundo de posibilidades inmensas”, ha explicado Rod Menchaca, director ejecutivo de AIS Channel -la empresa responsable del código y el algoritmo que, convertido en señales electroquímicas, estimuló ayer las células cerebrales de DishBrain.

Entre esas posibilidades, apunta la de, por ejemplo, enseñar a una persona que padece alzheimer a recordar algo que había olvidado, «aunque estamos hablando de aplicaciones a décadas vista».

Una inteligencia artificial con la misma sustancia que el cerebro

Hon Weng Chong, fundador y director ejecutivo de Cortical Lab’s, la firma que ha desarrollado el sistema, explicó al auditorio de Puzzle X que en lugar de trabajar en programas de inteligencia artificial con capacidades generalizadas como las del cerebro, su equipo pensó en crear una que usara la misma sustancia que el cerebro.

Para ello, un equipo de investigadores liderados por el profesor Brett J.Kagan reunió neuronas vivas de embriones de ratón y células madre humanas “revertidas” a un estado inicial y, una vez cultivadas, las colocó en placas base informáticas donde continuaron creciendo y fundiéndose con los chips.

Al crecer sobre ellos, esas células cerebrales –que se comunican entre sí mediante señales eléctricas- actuaron como cables, conectando los diferentes componentes de la placa. Y dado que comparten lenguaje (la electricidad) con los chips, el siguiente paso fue “programar” a esas células para una tarea concreta, que en este caso fue jugar al Pong, el clásico videojuego basado en el tenis de mesa de los años 70.

Así aprende DishBrain, la primera inteligencia artificial con procesamiento orgánico

Los investigadores han cultivado células cerebrales en un laboratorio que han aprendido a jugar el videojuego ‘Pong’, similar al tenis de mesa de la década de 1970

1 Los investigadores cultivaron neuronas a partir de células madre humanas y neuronas de embriones de ratón. El ordenador ejecutaba una versión simplificada del videojuego ‘Pong’ Luego se integró este minicerebro, llamado Dishbrain, a un chip de ordenador mediante una matriz de electrodos…

2 A traves de señales eléctricas a la izquierda o a la derecha del chip y variando su frecuencia se le proporcionaba a las células información sobre el juego…

3 Indicándoles dónde estaba la pelota y la distancia a la paleta.

4 Con estos datos, las células cerebrales enviaban señales para mover la paleta

5 Las células recibieron un estímulo impredecible

6 Las células fueron ‘recompensadas’ con una estimulación predecible

APRENDIZAJE

Según el principio de energía libre, el cerebro busca reducir la entropía o imprevisibilidad de su entorno. Por lo que las células adaptaron su comportamiento para recibir estímulos predecibles

A los cinco minutos, las células comenzaron a aprender y mejoraron su rendimiento con una tasa de éxito muy por encima del azar

Dishbrain alcanzó el mismo punto más rápido que

los sistemas de inteligencia artificial convencionales:

Dishbrain 10 a 15 partidas

Sistemas IA 5.000 partidas

Fuente: ‘Neuron’.

Los autores del experimento (detallado en un artículo publicado en la revista Neuron y resumido en la infografía que acompaña estas líneas) activaron los microelectrodos sobre los que crecen las células: a su izquierda o derecha para indicar dónde estaba la bola, y modulando la frecuencia de los estímulos en función de la distancia a la ‘raqueta’.

Además, las células se mantenían conectadas a un ordenador para recibir información de si su paleta golpeaba o no la pelota, y en una cuadrícula aparecían barras más grandes cuanto más se movía y acertaba. En cambio, cuando fallaba, su juego era criticado por un programa de software. Y con esa retroalimentación las células aprenden a devolver la pelota como si fueran la raqueta.

“Lo que han logrado es dirigir con estímulos la tendencia natural de las neuronas a conectarse y hablar entre ellas, que es como funciona el aprendizaje en las personas”, explica Jordi Alberch, director del Instituto de Neurociencias de la UB.

A su juicio, la idea de“trasplantar aprendizaje” o enseñar sin tener que aprender de la que hablan sus desarrolladores es un futurible aún lejano y hoy por hoy continúa siendo ciencia ficción, “pero el trabajo de DishBrain sí es un gran paso para entender cómo funcionan nuestros circuitos cerebrales cuando aprenden y cómo los podemos manipular para conseguir ciertos objetivos”.

Alberch cree que también puede ser un modelo muy útil para probar fármacos y aprender a regular estímulos. “Imaginemos un caso de ictus en el que hay una zona del cerebro que hay que regenerar; lo visto en DishBrain sugiere que podrían utilizarse estimulaciones transcraneales para que las células que no han muerto pero fallan puedan volver a adaptarse y cumplir sus funciones”, ejemplifica.

Límites éticos

Claro que todos estos avances en neurotecnología que abren la puerta a manipular o condicionar el cerebro y el pensamiento plantean también un debate ético.

“Este tipo de ciencia puede resultar muy útil en el ámbito patológico, pero si las usan empresas o gobiernos para manipular la opinión o conducta de personas pueden ser muy peligrosas y perjudiciales; y aunque nos parezca ciencia ficción porque ahora son tecnologías muy minoritarias, todo puede llegar, así que es necesario y urgente alcanzar acuerdos para establecer regulaciones y normas de neuroética, igual que existen normas de propiedad intelectual, por ejemplo”, apunta el director del Instituto de Neurociencias de la UB.

Hon Weng Chong muestra cómo las células cerebrales se funden con los chips sobre la placa informática

Menchaca detalla que todo el proyecto de DishBrain se ha hecho con neuronas in vitro «y la regulación tiene que avanzar muchísimo para que esto que hemos presentado pueda tener implicaciones en nuestro día a día como humanos».

Vamos a poder tener el auxilio de la informática, para resolver nuestros problemas.

Eso si es necesario crear el sistema de pegado o añadido de componentes electrónicos unido a nuestro cerebro.

Caminante no hay camino se hace camino al andar

Bibliografia

Mayte Rius Barcelona 17/11/2022 11:57

Hon Weng Chong

Llibert Teixidó

Jordi Alberch UB Director del Instituto de Neurociencia

Zina Jarrahi, fundadora de Puzzle X,

DEPRESION Y SUICIDIO

11 noviembre 2022 / Enrique Rubio / Sin comentarios

DEPRESION Y SUICIDIO

La depresión es uno de los trastornos mentales más frecuentes. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), la depresión afecta en el mundo a unos 121 millones de personas, y una de cada cinco personas llegará a desarrollar un cuadro depresivo en su vida. Algunas personas están más predispuestas a padecerla, aproximadamente un 15% de la población sufre algún episodio a lo largo de su vida. Además, se prevé en el año 2020, la depresión pase a convertirse en la segunda causa más común de discapacidad, después de las enfermedades cardiovasculares. Se estima que afecta a 1 de cada 6 españoles en algún momento a lo largo de su vida. Las personas afectadas de depresión grave presentan un riesgo suicida mayor que la población general. El suicidio constituye un problema de salud pública importante, y en gran medida prevenible. La depresión, es un fenómeno complejo de origen multifactorial, siendo los factores de riesgo diversos, de carácter biológico, psicológico y ambiental. La depresión se puede curar y el suicidio se puede prevenir. A pesar de ser una enfermedad frecuente, sin embargo, como advierte la Organización Mundial de la Salud, sólo una minoría de las personas depresivas solicita o reciben tratamiento. Los investigadores esperan dilucidar los mecanismos del cerebro asociados con el impulso de querer matarse a sí mismo. El 10% de las personas con depresión intentan suicidarse, y cerca del 10% de los que toman sus propias vidas nunca fueron diagnosticados con alguna condición de salud mental. Qué sucede en el cerebro de una persona que intenta suicidarse y qué es lo que distingue a estas personas del resto. Carlos Zarate, un psiquiatra en el Instituto Nacional de Salud Mental en Bethesda, Maryland, reviso a 50 personas que han intentado suicidarse en las dos semanas anteriores a la inscripción en un estudio y comparó la estructura y función del cerebro de estas personas con la de otros 40 individuos que intentaron suicidarse hace más de un año, 40 personas con depresión o ansiedad que nunca han intentado suicidarse y un grupo control de 40 personas sanas. Los estigadores querían ver los mecanismos cerebrales asociados con el impulso de suicidarse. Zarate también administró ketamina, un fármaco psicoactivo conocido como una»droga de fiesta», al grupo que ha intentado suicidarse más recientemente. La ketamina, que a veces se utiliza para tratar la depresión, puede detener pensamientos y conductas suicidas de forma rápida —incluso en casos en los que no tiene efectos sobre otros síntomas de la depresión—. Se conoce que sus efectos duran alrededor de una semana. Para algunos investigadores, estos hallazgos sugieren que la ketamina afecta los circuitos cerebrales específicos del pensamiento suicida. Pero John Mann, psiquiatra de la Universidad de Columbia en Nueva York, dice que la química cerebral anormal y la genética también pueden predisponer a una persona a intentar suicidarse en momentos de gran tensión, como después de perder un empleo. «Son parte de la persona, son un rasgo», dice Mann. «Solo que se vuelven más relevantes cuando la persona se enferma”. ? ¿Escrito en los genes Hay evidencia de que la genética influye en el riesgo de suicidio de una persona. Por ejemplo, los familiares biológicos de niños adoptados que se suicidan son varias veces más propensos a quitarse la vida que la población en general. Fabrice Jollant, psiquiatra de la Universidad de McGill en Montreal, Canadá, sugiere que esta influencia genética está relacionada con la impulsividad y el juicio viciado, en lugar de con una enfermedad mental específica. Jollant ha encontrado que los parientes cercanos de las personas que se suicidaron eran más impulsivos que un grupo de control cuando jugaron un juego de apuestas diseñado para probar la toma de decisiones. «Parece que esto es algo heredado», dice Jollant. Otros investigadores están buscando biomarcadores que permitirían a los médicos detectar las personas con mayor riesgo de suicidio. Alexander Niculescu, psiquiatra de la Universidad de Indiana, en Indianápolis, y sus colegas han identificado un conjunto de seis genes cuya expresión se muestra alterada en las personas que se han suicidado. El equipo ha encontrado que al combinar estos biomarcadores con los datos de una aplicación que hace seguimiento al estado de ánimo y los factores de riesgo, se puede predecir, con una precisión mayor al 90%, si las personas con trastorno bipolar o esquizofrenia serán eventualmente hospitalizadas por un intento de suicidio. Y Mann está utilizando la tomografía por emisión de positrones para darle seguimiento al biomarcador mejor estudiado, la molécula activa de serotonina, en los cerebros de las personas que han intentado suicidarse. Sus patrones alterados de serotonina son similares a los observados después de la muerte en los cerebros de los que se han suicidado, dice Mann. Aunque los niveles de serotonina resultan alterados en las personas con depresión, Mann ha encontrado diferencias entre las personas que intentan suicidarse y los que están deprimidos pero que no tienen antecedentes de intentos de suicidio. También ha demostrado que los niveles de serotonina se alteran en mayor grado en aquellos cuyos intentos de suicidio han sido más graves —tales como tomar una botella entera de analgésicos— que en aquellos cuyos intentos han sido menos drásticos. Estudios como el de Zarate presentan dificultades logísticas y desafíos éticos. Los investigadores deben considerar si una persona que recién intentó suicidarse puede tomar decisiones informadas sobre si participar o no en una investigación. Michael Minzenberg, psiquiatra de la Universidad de California, en San Francisco, conoce estas preocupaciones muy bien: él estudia a personas suicidas con esquizofrenia. Muchas de estas personas tienen dificultades con asuntos cotidianos básicos. Esto tambien lo tienen muchas personas con éxito social, que tras el paso por las drogas, y una vida a tope, se suicidan Los individuos con trastorno depresivo mayor (TDS) tienen casi 20 veces más probabilidades de morir por suicidio que la población general. En pacientes con pensamientos de autolesiones, es importante establecer si el paciente tiene algún deseo de morir, si había tenido pensamientos recientes de suicidarse o si ha comenzado a formular un plan o a hacer preparativos. Cualquier comportamiento preparatorio dentro de los últimos 3 meses debe provocar una consulta cara a cara con un psiquiatra. La esketamina intranasal más el estándar de atención mostraron una mejoría significativa en los síntomas depresivos a las 24 horas en comparación con el placebo. Está aprobado en Europa para la depresión resistente al tratamiento y como un tratamiento agudo a corto plazo junto con un antidepresivo oral para reducir rápidamente los síntomas depresivos que constituyen una emergencia psiquiátrica. Otras opciones potenciales incluyen la estimulación magnética transcraneal repetitiva o la estimulación del nervio vagal, y enfoques psicosociales como la terapia cognitivo-conductual y la psicoterapia interpersonal, así como una buena higiene del sueño, ejercicio y alimentación saludable Dra. Anne-Laura van armelen, investigadora en el departamento de Psiquiatría de la Universidad de Cambridge En la última década, y especialmente en los últimos 5 años, ha habido un crecimiento en el número de estudios de neuroimagen que reportan una correlación entre los circuitos cerebrales (estructural y funcionalmente) y los pensamientos y comportamiento suicida. La forma en que las alteraciones cerebrales contribuyen a los pensamientos y comportamientos suicidas es el tema de una nueva revisión publicada en Molecular Psychiatry, realizada por un grupo internacional de investigadores. El estudio revisó más de dos décadas de literatura científica que relacionaba los estudios de imágenes cerebrales con los pensamientos y comportamientos suicidas. En total, *analizaron 131 estudios**, que* *cubrieron a más de 12,000 individuos**, con especial énfasis a las* alteraciones estructurales, funcionales y moleculares del cerebro que podrían aumentar el riesgo de suicidio de un individuo. Identificaron dos redes cerebrales, y las conexiones entre ellas, que parecen jugar un papel importante. La primera de estas redes involucra regiones cerebrales conocidas corteza prefrontal ventromedial, que incluye las cortezas medial y ventral, y sus conexiones con otras regiones del cerebro involucradas con las emociones. Las alteraciones en esta red pueden conducir a pensamientos negativos excesivos y dificultades para regular las emociones, estimulando los pensamientos de suicidio. La segunda red involucra regiones conocidas como corteza dorsolateral prefrontal y el giro frontal inferior. Las alteraciones en esta red pueden influir en el intento de suicidio, en parte, debido a su papel en la toma de decisiones, la generación de soluciones alternativas a los problemas y el control del comportamiento. Los *investigadores sugieren que si ambas redes se alteran en términos de su estructura, función o bioquímica**, esto podría conducir a situaciones en las que un individuo piensa negativamente sobre el futuro y* *no puede controlar sus pensamientos**, lo que podría conducir a situaciones en las que un individuo está en mayor riesgo de suicidio.* Los estudios sobre lobectomías frontales, que son muy amplios pero muy groseros recogen casos de inhibición de la conducta suicida, aunque tras un deterioro importante de su conducta. Las alteraciones funcionales del cerebro tienen muy pocas manifestaciones medibles con credibilidad. Una alteración funcional frontal o de parte del lóbulo limbico evidentemente están implicadas en nuestra psicología, pero los hallazgos de estas pruebas, son deductivos. El suicido para los médicos organicista, no es mas que una alteración de la interpretación de sus sentimientos, y una incapacidad para resolverlos. Pero esto sigue siendo una groseria, como las demás rteorias. Estamos a la espera de que nuestro cerebro y sobre todo el dee los investigadores, estén mas espabilados y vean mas. Referencias Schmaal, L, van Harmelen, A.-L. et al. Imaging suicidal thoughts and behaviors: a comprehensive review of 2 decades of neuroimaging studies. Molecular Psychiatry; 2 Dec 2019; DOI: 10.1038/s41380-019-0587-x Carlos Zarate, un psiquiatra en el Instituto Nacional de Salud Mental en Bethesda, Maryland, Universidad de Yale Major depressive Disorder and Psychiatric Emergencies: A Primer for Primary Care Physicians Med Scape Enriquerubio.net LA PROTEÍNA, OTX2 REGULA LA ANSIEDAD Enrfiquerubio.net LEUCOTOMIA-LOBOTOMIA .

LA NEUROFIBROMATOSIS

8 noviembre 2022 / Enrique Rubio / Sin comentarios

LA NEUROFIBROMATOSIS)

La neurofibromatosis es un síndrome neurocutáneo

La neurofibromatosis se refiere a varios trastornos relacionados que tienen manifestaciones clínicas que se solapan, que tienen causas genéticas distintas. Esto causa varios tipos de tumores benignos o malignos que afectan nervios centrales o periféricos y a menudo causa máculas pigmentadas de la piel y, a veces otras manifestaciones. El diagnóstico es clínico. No existe un tratamiento específico, pero los tumores benignos se puede extirpar quirúrgicamente, y los tumores malignos (que son menos comunes) puede ser tratados con radioterapia o quimioterapia.

Hay 3 tipos principales de neurofibromatosis (NF): NF1, NF2 y schwannomatosis, que son causadas por mutaciones de genes.

La NF1 provoca en forma típica alteraciones cutáneas, neurológicas y óseas, pero puede afectar casi cualquier parte del cuerpo.

NF2 produce neurinomas bilaterales del acústico.

La schwannomatosis provoca múltiples schwannomas no intradérmicos; no causa neurinomas del acústico.

El diagnóstico se realiza mediante criterios clínicos; se realizan neuroimágenes si los pacientes tienen anomalías neurológicas.

No existe un tratamiento específico, pero los neurofibromas que causan síntomas graves se puede extirpar quirúrgicamente.

Los tumores malignos pueden requerir quimioterapia.

La neurofibromatosis tipo 1 (NF1, o enfermedad de von Recklinghausen) es más frecuente y ocurre en 1 de 2.500 a 3.000 personas. Esta enfermedad causa manifestaciones neurológicas, cutáneas y, a veces, óseas o de partes blandas. El gen de la NF1 se encuentra en la banda 17q11.2 y codifica la síntesis de neurofibromina; se han identificado > 1.000 mutaciones. Aunque es un trastorno autosómico dominante, 20 a 50% de los casos son causados por una mutación de células germinales de novo.

La neurofibromatosis tipo 2 (NF2) representa el 10% de los casos y se presenta en aproximadamente 1 de 35.000 personas. Se manifiesta principalmente como neuromas acústicos bilaterales congénitos (schwannomas vestibulares). El gen de la NF2 se encuentra en la banda 22q11 y codifica la síntesis de merlina, un supresor de tumores; se han identificado 200 mutaciones. La mayoría de las personas con NF2 lo han heredado de uno de sus padres.

La schwannomatosis, un trastorno poco común, se clasifica como tercer tipo de neurofibromatosis. En 15% de los casos, este tipo es familiar y está relacionado con una mutación germinal en el gen SMARCB1, un gen supresor tumoral localizado en el cromosoma 22q11.23, muy cerca del gen NF2. En los casos restantes, no se conoce bien la base genética, pero en el tejido de algunos pacientes, otras mutaciones del mismo gen están involucradas. Dos o más schwannomas se desarrollan en los nervios vertebrales y en los nervios periféricos y son a veces muy dolorosos; sin embargo, no se desarrollan los neuromas acústicos. La schwannomatosis solía ser considerada una forma de NF2 porque hay múltiples schwannomas en ambas condiciones; sin embargo, el cuadro clínico es diferente, y los genes implicados son distintos.

Neurofibromas periféricos y centrales

Los tumores pueden ser periféricos o centrales.

Los tumores periféricos son frecuentes en la NF1 y pueden aparecer en cualquier lugar del recorrido de nervios periféricos. Los tumores son neurofibromas, que se desarrollan a partir de las vainas nerviosas y consisten en mezclas de células de Schwann, fibroblastos, células neurales y mastocitos. La mayoría aparece durante la adolescencia. De vez en cuando, se transforman en tumores malignos de la vaina nerviosa. Hay múltiples formas:

Los neurofibromas cutáneos son blandos y carnosos.

Los neurofibromas subcutáneos son duros y nodulares.

Los neurofibromas plexiformes nodulares pueden afectar las raíces de los nervios espinales y, en general, crecen hacia el agujero intervertebral para dar origen a masas intraespinales y extraespinales (tumor en reloj de arena). La parte intraespinal puede comprimir la médula espinal.

Los neurofibromas plexiformes difusos (nódulos subcutáneos o crecimiento amorfo excesivo del hueso o las células de Schwann subyacentes) pueden causar desfiguración y déficits distales al neurofibroma. Los neurofibromas plexiformes pueden malignizar y parecen ser los precursores más comunes de los tumores malignos de la vaina del nervio periférico en personas con NF1.

Los schwannomas derivan de las células de Schwann, rara vez sufren transformación maligna y pueden ocurrir en los nervios periféricos en cualquier parte del cuerpo.

Los tumores centrales tienen varias formas:

Gliomas ópticos: estos tumores son astrocitomas pilocíticos de bajo grado, que pueden ser asintomáticos o pueden progresar lo suficiente para comprimir el nervio óptico y causar ceguera. Se producen en los niños más pequeños; estos tumores pueden por lo general ser identificados hacia los 5 años y rara vez se desarrollan después de los 10 años. Aparecen en la NF1.

Neurinomas del acústico (schwannomas vestibulares): estos tumores pueden causar mareos, ataxia, sordera y acúfenos debido a la compresión del nervio craneal VIII; a veces causan debilidad facial debido a la compresión de la VII nervio adyacente. Ellos son el rasgo distintivo de la NF2.

Meningiomas: estos tumores se desarrollan en algunas personas, particularmente aquellos con NF2.

Signos y síntomas de la neurofibromatosis

Neurofibromatosis tipo 1 (NF1)

La mayoría de los pacientes con NF-1 son asintomáticos. Algunos presentan síntomas neurológicos o deformidades óseas. En > 90%, las lesiones cutáneas características son evidentes en el momento del nacimiento o aparecen durante la lactancia.

Las lesiones de café con leche son máculas similares a pecas de color café con leche, distribuidas la mayoría de las veces sobre el tronco, la pelvis y los pliegues flexores de codos y rodillas. Aunque los niños que no tienen neurofibromatosis pueden tener 2 o 3 manchas café con leche, los niños con NF1 tienen ≥ 6 de tales máculas y, a menudo muchas más. Estas máculas son > 5 mm en los niños prepúberes afectados y > 15 mm en los pacientes pospúberes (véase tabla Diagnóstico de la neurofibromatosis).

Son frecuentes los neurofibromas cutáneos que surgen a lo largo de pequeños nervios periféricos. Durante etapas tardías de la infancia, aparecen estos tumores cutáneos de color carne y tamaños y formas variables, que varían en número de varios a miles. Suelen ser asintomáticas.

Los neurofibromas plexiformes pueden desarrollarse y tienden a crecer hasta alcanzar grandes tamaños, lo que produce un engrosamiento irregular y distorsión de las estructuras, que a veces presentan deformidades grotescas responsables de la compresión de los nervios y otras estructuras. Los neurofibromas plexiformes también pueden involucrar a los nervios craneales, típicamente el V, el IX y el X.

Los síntomas neurológicos varían según la localización y el número de neurofibromas. Los neurofibromas más grandes pueden comprimir su nervio de origen y causar parestesias distales, dolor e hipoestesia o debilidad, dependiendo de la función del nervio que está involucrado. Los neurofibromas que se forman a lo largo de las raíces nerviosas espinales, especialmente donde las raíces nerviosas están contenidas por el hueso, pueden comprimir las raíces nerviosas y causar dolor radicular, debilidad o pérdida generalizada de la sensibilidad en esa distribución nerviosa. Los neurofibromas plexiformes que comprimen los nervios craneales causan déficits típicos de esos nervios.

Manifestaciones cutáneas de la neurofibromatosis tipo 1

Neurofibromas

Neurofibromas y manchas de café con leche (espalda)

Esta fotografía muestra múltiples neurofibromas (nódulos pardos en relieve) y manchas «café con leche» (manchas planas pardas) en la espalda de un paciente con neurofibromatosis.

DR HAROUT TANIELIAN/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Neurofibromas

Neurofibromas y manchas de café con leche

Esta fotografía muestra neurofibromas (nódulos pardos en relieve) y manchas «café con leche» (manchas planas pardas) en un paciente con neurofibromatosis.

Imagen cortesía de Karen McKoy, MD.

Neurofibromatosis

Neurofibromatosis (máculas café con leche y neurofibromas)

Este paciente con neurofibromatosis tipo 1 tiene varias manchas de color café con leche (máculas hiperpigmentadas) y neurofibromas (nódulos levantados).

Manifestaciones

Manifestaciones cutáneas en la neurofibromatosis tipo 1 (NF1)

Esta fotografía muestra máculas axilares semejantes a pecas en la NF1.

Neurofibromatosis

Neurofibromatosis (máculas café con leche)

Estas lesiones son máculas con bordes netos presentes en la mayoría de los pacientes con neurofibromatosis de tipo 1 (NF1).

From Oster A, Rosa R: Atlas of Ophthalmology. Edited by R Parrish II and HW Flynn Jr. Philadelphia, Current Medicine, 2000.

Neurofibromatosis

Neurofibromatosis (Neurofibromas) La espalda y los brazos de este hombre de 69 años están cubiertos de pequeños neurofibromas, y hay una mancha café con leche justo medial a su escápula derecha.

Las alteraciones óseas son

Displasia fibrosa

Quiste óseos subperiósticos

Festoneado vertebral

Escoliosis

Adelgazamiento de la cortical de los huesos largos

Seudoartrosis

Ausencia del ala mayor del hueso esfenoides (pared posterior de la órbita), con el consiguiente exoftalmos pulsátil

Neurofibromatosis (anomalías esqueléticas)

Se observa un neuroma plexiforme en el brazo izquierdo de la paciente, que se extiende desde el húmero proximal hasta la mano. El húmero presenta múltiples fracturas diafisarias asociadas con adelgazamiento de la corteza ósea y seudoartrosis. La paciente también presenta escoliosis, baja talla y agrandamiento del conducto intramedular lumbar causado por meningocele anterior.

En algunos pacientes, se observan glioma óptico y nódulos de Lisch (hamartomas del iris). Los gliomas ópticos suelen ser asintomáticos y no requieren tratamiento a menos que aumenten progresivamente de tamaño.

Los pacientes con NF1 también pueden tener un síndrome de Moyamoya (estenosis u oclusión de las arterias en y alrededor del círculo de Willis con formación de pequeñas arterias colaterales), o aneurismas de la arteria intracraneal. Algunos niños tienen problemas de aprendizaje y ligera macrocefalia.

Neurofibromatosis (nódulos de Lisch)

Ocultar los detalles

Los nódulos de Lisch en el iris son hamartomas melanóticos hiperpigmentados.

Los niños y adolescentes con NF1 pueden tener leucemia mielomonocítica crónica infantil (leucemia mielomonocítica juvenil) y rabdomiosarcoma. Los feocromocitomas pueden manifestarse a cualquier edad.

Los tumores malignos son mucho menos comunes, pero aún siguen siendo más frecuentes que en la población general; ellos incluyen los gliomas supratentoriales o del tronco cerebral y la transformación de neurofibromas plexiformes a los tumores malignos de la vaina nerviosa. Estos tumores pueden desarrollarse a cualquier edad.

Neurofibromatosis tipo 2 (NF2)

En la NF2 se desarrollan neuromas acústicos bilaterales y se tornan sintomáticos durante la infancia o la edad adulta temprana. Causan hipoacusia, inestabilidad y, a veces, cefalea o debilidad facial. Puede haber masas bilaterales en el octavo par craneal (nervio vestibulococlear). Los miembros de la familia pueden tener gliomas, meningiomas o schwannomas.

Schwannomatosis

En la schwanomatosis, múltiples schwannomas se desarrollan en los nervios craneales, espinales y periféricos. No se desarrollan neurinomas del acústico y los pacientes no se vuelven sordos. Además, los otros tipos de tumores que a veces se producen en los trastornos neurocutáneos no se desarrollan.

El primer síntoma de la schwanomatosis suele ser el dolor, que puede llegar a ser crónico e intenso. Se pueden desarrollar otros síntomas, lo que depende de la localización de los schwannomas.

Evaluación clínica

RM cerebral o TC de cráneo

La mayoría de los pacientes con NF1 se identifican durante exámenes sistemáticos, exámenes por consultas estéticas o evaluaciones de antecedentes familiares positivos. (Véase también guidelines for the diagnosis and management of individuals with NF1 del Consejo Asesor Clínico de la Neurofibromatosis Association del Reino Unido, guidelines for the health supervision of children with NF1 de una colaboración de expertos, clinical practice guidelines for the care of adults with NF1 del American College of Medical Genetics and Genomics.)

El diagnóstico de los 3 tipos es clínico ( ver Diagnóstico de neurofibromatosis) mediante una exploración física detallada centrada en los sistemas cutáneo, esquelético y neurológico. Debe sospecharse y vigilarse la presencia de NF1 en niños que tienen múltiples manchas café con leche, incluso si no tienen otras características o antecedentes familiares de NF1.

La RM cerebral se realiza en pacientes con síntomas o signos neurológicos y, cuando no es posible una evaluación visual detallada, en los niños más pequeños que cumplen los criterios clínicos para la NF1 y que pueden tener un glioma óptico. La RM ponderada en T2 puede mostrar engrosamiento o tortuosidad de los nervios ópticos y lesiones hiperintensas del parénquima que cambian con el tiempo y se correlacionan con pequeñas estructuras quísticas en NF1; la RM puede ayudar a identificar neuromas acústicos o meningiomas en la NF2. Si se sospecha un neuroma acústico, se puede realizar una TC de la cresta petrosa; que por lo general muestra ensanchamiento del conducto auditivo.

Las pruebas genéticas no se realizan normalmente en estos trastornos porque no todas las mutaciones son conocidas y los criterios clínicos son claros.

Tratamiento de la neurofibromatosis

Para los neurofibromas sintomáticos, posiblemente cirugía o extirpación con láser o electrocauterio

Para los tumores malignos, quimioterapia

No se dispone de un tratamiento general para la neurofibromatosis.

Los neurofibromas que causan síntomas graves pueden requerir resección quirúrgica o, si son pequeños, eliminación con láser o electrocauterio. La extirpación quirúrgica de los neurofibromas plexiformes puede anular la función del nervio afectado, y los neurofibromas tienen una tendencia a recurrir en el sitio de la extirpación. En la actualidad se llevan a cabo ensayos clínicos sobre varios tratamientos médicos para los neurofibromas plexiformes y espinales, como por ejemplo con el uso de Sirolimús.

La mayoría de los gliomas ópticos son asintomáticos y solo es necesario controlarlos para determinar su progresión. Tanto para los gliomas ópticos progresivos como para las lesiones del sistema nervioso central que se han vuelto malignas, la quimioterapia es el tratamiento de elección.

Si alguno de los progenitores tiene una neurofibromatosis, el riesgo para la descendencia ulterior es del 50%; si ninguno de los progenitores presenta la enfermedad, el riesgo de los hijos siguientes es incierto, porque son frecuentes las mutaciones nuevas, sobre todo en NF1.

Referencias

From Kotagal S, Bicknese A, Eswara M: Atlas of Clinical Neurology. Edited by RN Rosenberg. Philadelphia, Current Medicine, 2002.

From Bird T, Sumi S: Atlas of Clinical Neurology. Edited by RN Rosenberg. Philadelphia, Current Medicine, 2002

HAROUT TANIELIAN/SCIENCE PHOTO LIBRARY

From Kotagal S, Bicknese A, Eswara M: Atlas of Clinical Neurology. Edited by RN Rosenberg. Philadelphia, Current Medicine, 2002

LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ALPHAFOLD2 EN LAS PROTEÍNAS

7 noviembre 2022 / Enrique Rubio / Sin comentarios

LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL ALPHAFOLD2 EN LAS PROTEÍNAS

El alcance de la inteligencia artificial AlphaFold2, desarrollada por DeepMind y premiada con el Princesa de Asturias, es una gran puerta abierta a nuevos medicamentos, a la lucha contra la contaminación y por la sostenibilidad ambiental. Y, a la comprensión más profunda de la naturaleza.

Conocer la estructura de la proteína espiga del Sars-COV-2 fue fundamental para el desarrollo de la vacuna contra la COVID-19. Crédito: Andriy Onufriyenko

A uno las proteínas le suenan a una cosa que hay que comer para crecer fuerte, para ponerse cachas, unos buenos chuletones que luego convertir en músculo. A uno de esos batidos que se venden en enormes botes de polvos y que beben los más motivados de mi gimnasio low cost después de ducharse, todavía desnudos y perlados de agua. Sí, las proteínas son todo eso, pero también otras cosas: son una de las biomoléculas (junto con los lípidos, los carbohidratos las vitaminas y los ácidos nucleicos) que cumplen un papel fundamental en el funcionamiento del cuerpo humano.

La tecnología como AlphaFold puede llegar a ser revolucionaria para ayudarnos a entender mejor la estructura tridimensional de las proteínas, cosa que a día de hoy no es fácil.

Las proteínas son las moléculas estructuralmente más complejas y funcionalmente más sofisticadas que se conocen. Las proteínas son una secuencia de aminoácidos.

Concretamente, nuestras proteínas están formadas por 20 tipos de aminoácidos.

Cada tipo de proteína tiene una secuencia única de aminoácidos y hay miles de proteínas diferentes en cada célula.

Las proteínas pueden cumplir un sinfín de tareas , el cuerpo

humano recoge todas las instrucciones necesarias para construir masivamente máquinas moleculares que perfectamente ¡parecen pequeños Nanorobots!

Las creaciones de laboratorio más semejante a este tipo de robots moleculares serían los biobots, que se hicieron famosos este año y que estaba

conformado por aglomeraciones de células que realizaban diferentes funciones.

Las proteínas, se fabrican dentro de la célula, la información para sintetizar las proteínas se encuentra en el ADN.

“El ADN contiene la información genética que nos permite funcionar”, en realidad no referimos a que el ADN contiene la información para sintetizar

proteínas que harán funcionar a nuestras células y por tanto a nuestros tejidos, órganos, y a nosotros.

El ADN es una larga secuencia de unas piezas más pequeñas llamadas nucleótidos, y concretamente, existen 4 tipos: Adenina, Citosina, Timina y Guanina, representadas con las letras A, C, T, G.

Y esa larga secuencia de ADN la podemos dividir en fragmentos más pequeños llamados GENES, que contienen la información para sintetizar concretamente UNA PROTEÍNA.

Cada GEN sería un capítulo que contendría la información, la receta, para fabricar un tipo de proteína.

Para sintetizar una proteína, la célula necesita realizar DOS PASOS:

En primer lugar, la secuencia de nucleótidos del ADN (o del gen, concretamente) se tiene que «transcribir» a una secuencia de nucleótidos de ARN.

El ARN es el otro tipo de ácido nucleico, junto al ADN, formado también por una secuencia de nucleótidos pero un tanto distinta.

Una vez tenemos nuestra secuencia de nucleótidos de ADN transcrita a ARN, el siguiente paso será «traducir» esa secuencia de nucleótidos de ARN a la secuencia de aminoácidos de la proteína.

Este proceso lo hará una estructura de la célula llamada «ribosoma», que irá leyendo los nucleótidos del ARN de 3 en 3, y colocando el aminoácido correspondiente.

Esto es algo muy bien definido por el llamado «código genético», ese conjunto de reglas común en todos los seres vivos que nos dice cómo se traducen los nucleótidos del ARN a los aminoácidos de la proteína.

Así, cuando el ribosoma lea los nucleótidos AAA, colocará una lisina, cuando lea CCU a una prolina, y así sucesivamente hasta dar lugar a la secuencia completa de la nueva proteína.

Esto es súper interesante, porque en realidad tienen un montón de similitudes con cómo

se procesa la información cuando ejecutamos un programa informático dentro de nuestro

Son básicamente las moléculas “obreras” de la célula, ya que realizan una infinidad de funciones por todo el organismo que básicamente nos permiten estar vivos:

Transportan moléculas de un lado para otro (como la hemoglobina, que transporta el oxígeno), transmiten señales de una célula a otra (como las hormonas), ayudan a defendernos de los agentes infecciosos (como los conocidos anticuerpos), ayudan a la célula a realizar las reacciones químicas que necesita sobrevivir (como las enzimas), y permiten a la célula

captar señales del entorno (como los receptores de membrana), y multiples funciones mas.

ordenador. Cómo la información se empaqueta en grupos para generar distintos elementos,

al igual que agrupamos los bits en bytes que luego interpretamos de diferentes formas.

Y hay diferentes encargados de ir copiando y traducir esta información…

Millones de años de evolución han diseñado de nuestro cuerpo un sistema operativo biológico altamente preciso.

PLEGAMIENTO DE LA PROTEÍNA.

Una vez la célula ha fabricado la secuencia de aminoácidos completa, es cuando viene que una proteína es mucho más que una simple secuencia de

aminoácidos.

Para dar lugar a una proteína realmente funcional, es necesario que esta proteína se pliegue sobre sí misma, adoptando una estructura tridimensional única para cada proteína y esencial para que esta pueda funcionar correctamente.

Debido a que los distintos tipos de aminoácidos tienen propiedades químicas diferentes, es la secuencia de aminoácidos de cada proteína la que determinará cómo se pliega esa proteína y por tanto cuál va a ser su estructura.

Para poner ejemplos más concretos, si por ejemplo tenemos aminoácidos que son hidrófobos (es decir, a los que “no les gusta el agua”), estos tenderán a aglutinarse en el interior de la proteína (para evitar el contacto con el agua que rodea la proteína, porque las células están formadas en gran medida por agua).

Por el contrario, para los aminoácidos que sean más afines al agua, estos tenderán a colocarse en la superficie de la proteína y a formar enlaces con el agua que la rodea.

Es por esto que dependiendo de su secuencia de aminoácidos y de las interacciones entre estos, la proteína se plegará de una forma u otra.

Y en realidad, si hablamos de plegamiento tenemos que hablar de los distintos niveles de plegamiento de proteínas,

El primer nivel vendría a ser la ESTRUCTURA PRIMARIA, que sería la secuencia de aminoácidos de la proteína.

El siguiente nivel vendría a ser la ESTRUCTURA SECUNDARIA: a ver, a pesar de que, en última in stancia, la estructura tridimensional de la proteína final será única para ese tipo de proteína, existen ciertos patrones de plegamiento que se repiten entre las distintas proteínas.

Estos plegamientos repetitivos y que conforman esa ESTRUCTURA SECUNDARIA vendrían a ser la hélice alfa, en la que la cadena adopta forma de espiral, y la lámina beta, en la que la cadena se pliega sobre sí misma.

Es por eso que a veces las proteínas se representan como estos churrillos en forma de hélices y láminas, porque son precisamente esas hélices alfa y láminas beta que se repiten entre proteínas.

A continuación, vendría la ESTRUCTURA TERCIARIA, que sería la conformación tridimensional total de la proteína, que viene dada por los aminoácidos que forman la cadena y cómo interaccionan los unos con los otros y que, como hemos comentado, es única para cada tipo de proteína.

Hay un nivel más, la ESTRUCTURA CUATERNARIA, que ocurre cuando dos o más cadenas proteicas se pliegan por su parte y luego se unen para formar una sola molécula funcional con distintas subunidades. Un ejemplo sería la hemoglobina, esa proteína que se encuentra dentro de los glóbulos rojos y que transporta el oxígeno por la sangre para repartirlo entre las distintas células de nuestro cuerpo.

La hemoglobina contiene cuatro subunidades distintas, que se pliegan de forma independiente y luego se unen para formar la hemoglobina final. Cada una de estas subunidades es capaz de captar una molécula de oxígeno, con lo que, en total, cada molécula de hemoglobina puede captar 4 moléculas de oxígeno al respirar.

Y en realidad toda esta jerarquía de estructuras, es algo que a los algoritmos

de Inteligencia Artificial que utilizamos les viene muy bien.

De manera general estos algoritmos son Redes Neuronales Artificiales, y una de las cualidades que tienen este tipo de tecnologías, es que la información que procesan se va analizando de forma jerarquizada por capas.

Esto significa que la información primero se procesa por una primera capa, que luego le pasa a la siguiente, que también la procesará y así sucesivamente.

Y esto permite que la red, pueda ir descubriendo patrones y estructuras de manera jerárquica.

Por ejemplo, cuando trabajamos con imágenes, es habitual ver que las primeras capas descubren patrones sencillos generales a todas las imágenes, como texturas, bordes o esquinas.

Luego, esta información es pasada a la siguiente capa que usará estos patrones para generar patrones más complejos, como formas geométricas y luego estas también se compondrán para formar cosas más avanzadas como los ojos, bocas o nariz que nos encontramos en un cara.

Esta jerarquía existe en la estructura de una proteína, donde los

aminoácidos se componen para formar estructuras de hélices alfa o láminas beta, y luego estas estructuras conforman la forma estructura terciaria y cuaternaria, es una jerarquía que se adapta muy a la forma de aprender de estas redes neuronales artificiales, y así se comprueba de manera experimental, donde vemos que efectivamente AlphaFold es capaz

de reproducir y utilizar estas estructuras.

Y es la estructura de la proteína la que permite que esta pueda cumplir su función.

Un ejemplo sería la hemoglobina. Cuando respiramos, el oxígeno de nuestros pulmones es captado por la hemoglobina de los glóbulos rojos.

Para captar ese oxígeno, la hemoglobina tiene un hueco en su estructura donde se encuentra su grupo hemo, una molécula que contiene un átomo de hierro al que se le unirá un átomo de oxígeno. De esta forma, al tener cuatro subunidades cada una con su grupo hemo, cada una de las 280 millones de moléculas de hemoglobina que hay en cada glóbulo rojo puede captar 4 átomos de oxígeno.

Otro ejemplo de la utilidad de las proteínas lo encontramos en la capacidad de algunos animales de no quedarse congelados aún cuando viven en hábitats donde las temperaturas directamente les podrían dejar como un un hielo.

Es el caso de por ejemplo peces que viven en regiones a tan bajas temperaturas que hacen que aparezcan microcristales de hielo en el torrente sanguíneo que podrían acabar congelando por completo al bicho de dentro a fuera. Pero no ocurre… Porque estas especies evolutivamente han desarrollado una serie de proteínas que por su estructura son capaces

de acoplarse perfectamente a estos microcristales, ocupando el espacio que podría ocupar las moléculas de agua y previniendo que se produzca la congelación. Es decir, son proteínas que por su estructura, dan al ser vivo capacidades anticongelantes.

Otro ejemplos más, la enzima llamada alfa-amilasa que tenemos en la saliva

y digiere los azúcares que comemos tiene una estructura determinada que le permita encajar con los azúcares para romperlos, los anticuerpos necesitarán tener una estructura que les permita reconocer la proteína de un virus o de una bacteria, y el receptor de la insulina tendrá una estructura que le permita encajar y unirse a la insulina, lo cual permitirá a la célula captar la glucosa que circule en sangre para alimentarse.

Por tanto, si ese plegamiento de proteínas no se hace bien, no solo la proteína va a ser incapaz de realizar su función (lo cual puede ser súper grave para la célula), sino que puede dar a enfermedades tan graves como el Alzhéimer, el Parkinson o incluso las enfermedades priónicas

Y es por eso que conocer la estructura de las proteínas puede tener aplicaciones tan relevantes para la biomedicina, no solo para conocer mejor estas enfermedades sino para entender cómo funcionamos o incluso para agilizar la búsqueda de nuevos medicamentos, ya que si conocemos la estructura exacta de una proteína diana, puede ser más fácil buscar un principio activo, un fármaco, que sea capaz de interaccionar con ella de la

forma que nos interesa.

La tecnología como AlphaFold puede llegar a ser revolucionaria para nuestro campo, para ayudarnos a entender mejor la estructura tridimensional de las proteínas, cosa que a día de hoy no es fácil.

Los métodos tradicionales que se han venido utilizando para conocer estas estructuras, pasan por métodos cómo la cristalografía de rayos X, que se basa en analizar cómo los rayos X se difractan al interaccionar con los electrones que rodean a los átomos.

Existen otras técnicas también como la resonancia magnética nuclear o la criomicroscopía electrónica, que fue premiada con el nobel de química en 2017.

Pero estas técnicas requieren de mucho ensayo y error en el laboratorio y que fácilmente pueden tardar meses e incluso años en obtener la estructura de la proteína.

Esto se suma además con iniciativas tan interesante como Folding at home, que permitía a usuarios de cualquier parte del mundo el “donar” su capacidad de cómputo de su ordenador personal

para que en conjunto, se pudiera conformar una red de supercomputación destinada al análisis de datos y simulaciones que estos métodos generan.

O el ejemplo de la iniciativa Fold It, que directamente gamifica el proceso de plegado buscando que jugadores de todo el mundo usen su intelecto para resolver esta tarea.

Son ejemplos buenísimos de la estrecha simbiosis que hay entre este problema y los métodos computacionales, y donde ahora AlphaFold representa un nuevo paso en este camino.

Con AlphaFold ahora contamos con un método computacional que en cuestión no de meses sino de días, y con un coste computacional bastante “moderado”, es capaz de predecir la estructura de una proteína con precisión considerable que iguala a los métodos anteriores.

Para medir la precisión de las predicciones de este plegamiento, la métrica que se utilizó fue el llamado GDT o Global Distance Test, “ensayo de la distancia global”. El GDT iría del 0 al 100 e indicaría el porcentaje de residuos de aminoácidos que se encontrarían en la posición correcta dentro de un pequeño margen de error.

Una puntuación de unos 90 GDT aproximadamente se consideraría un resultado comparable a los métodos actuales.

Pues en los resultados de la evaluación CASP 14, AlphaFold logra una puntuación media de 92,4 GDT general en todos los objetivos.

Esto es impresionante pero es sólo un primer paso de todo lo bueno que esta simbiosis entre Inteligencia Artificial y Biomedicina podría aportar. Contar con un método computacional confiable para el plegado de proteínas nos permite acelerar la investigación para mejorar el entendimiento de estas, cómo se forman o cuáles son sus funciones.

Pero mirando al futuro, pongo la vista en la resolución de problemas inclusos más interesantes como el que sería el problema inverso.

Quiero generar esta estructura tridimensional que creo podría cumplir con estas propiedades, y ahora devuélveme la secuencia de aminoácidos

que la podría generar. Abriéndose la puerta al diseño de nuevas proteínas que nos puedan asistir en la resolución de muchos de los grandes retos a los que se enfrenta la humanidad.

Bueno, llegamos ya al final de este vídeo y de esta hermosa colaboración, creo que ha quedado clara la increíble complejidad que puede tener el mundo microscópico, en especial las proteínas, que por muy pequeñas que puedan ser, no dejan de sorprendernos.

Y para estudiar este mundo molecular necesitamos técnicas que puedan ayudarnos, necesitamos ir de la mano con otras disciplinas científicas (como la inteligencia artificial) que nos ayuden a caminar hacia adelante.

Autores

Andriy Onufriyenko estructura de la proteína espiga del Sars-COV-2 fue fundamental para el desarrollo de la vacuna contra la COVID-19.

DeepMind la inteligencia artificial AlphaFold2,

EL TRANSHUMANISMO: Y LA INMORTALIDAD HUMANA

7 noviembre 2022 / Enrique Rubio / Sin comentarios

EL TRANSHUMANISMO: Y LA INMORTALIDAD HUMANA

Neuronas | Fuente: NIH Image Gallery, Leterrier, NeuroCyto Lab, INP, Marseille, France. (Flickr)

Desde los albores de la humanidad, se ha considerado que es nuestra consciencia quien reside en el cerebro. El cerebro es el que alberga toda la información que dicta quiénes somos, qué debemos hacer y por qué. Es la parte de nosotros que nos otorga la tan estudiada autoconsciencia. Pero ¿y si pudiéramos generar más de repuesto? ¿Y si pudiéramos crear una copia de seguridad? ¿Puede el ser humano burlar a la muerte de esta manera?

Esta idea viene muy desarrollada en una corriente reciente llamada transhumanismo. La idea defiende el desarrollo de la especie a un nivel extracorpóreo. Siempre en los límites de la ciencia y la tecnología y muy alejados del misticismo que suele preceder a estos planteamientos. Digamos que este salto de la humanidad aún sigue muy anidado en la ciencia ficción, con ejemplos tan extendidos como Matrix, pero cada vez deberíamos verlo más cerca. Según Ray Kurzweil, ingeniero de Google, en torno a mediados de este siglo el ser humano podría lograr migrar datos cerebrales al entorno digital.

Ray Kurzweil

Hoy en día, solo hemos conseguido crear lo que los ingenieros de tejidos llaman organoides: una especie de protocerebros capaces de crear pequeñas interconexiones que sirven para testar ciertas funciones cerebrales aisladas. Desde la Universidad de Stanford han conseguido crear este tipo de organoides para ratas.

La creación en el laboratorio de estructuras que imitan a los órganos permite estudiar las enfermedades humanas y sus posibles tratamientos.

La técnica ha sido declarada método del año 2017 por la revista Nature Methods.

Michael Eisenstein

Organoide renal derivado de células embrionarias, marcadas en diversos colores, tras su trasplante a un ratón. Emi Yoshizawa y Takanori Takebe]

Los organoides son cultivos tridimensionales derivados de células madre que presentan una estructura y funcionamiento similares a los órganos.

Estos miniórganos, cuya producción se está perfeccionando, ofrecen modelos cada vez más complejos para estudiar el desarrollo embrionario y las enfermedades humanas, además de proporcionar potentes herramientas para los tratamientos personalizados.

No obstante, todavía están lejos de generar órganos completamente funcionales, debido en parte a la dificultad que supone incorporar ciertos elementos esenciales, como un sistema circulatorio que sostenga su total desarrollo.

Dentro de cada célula madre hay un órgano latente. Aunque los biólogos lo saben desde hace generaciones, hace poco que ha aprendido con qué facilidad puede despertarse ese potencial en los cultivos celulares.

Investigadores de todo el mundo convierten células madre en conjuntos tridimensionales organizados, u «organoides», que imitan la estructura y la función de órganos tan diversos como el colon o el cerebro. «La capacidad que tienen estas células, tras cientos de millones de años de evolución, para construir estructuras de orden superior es increíble», afirma Hans Clevers, del Instituto Hubrecht de los Países Bajos y una autoridad en este campo.

Muchos investigadores refieren que descubrieron esa capacidad por casualidad. Así, Madeline Lancaster obtuvo organoides cerebrales por un accidente afortunado, mientras cultivaba células madre neurales de ratón durante su trabajo posdoctoral en el laboratorio de Jürgen Knoblich, en el Instituto de Biología Molecular de Austria. «Nos habían sobrado unos reactivos que sirven para que las células se adhieran a la placa, pero tal vez se habían estropeado porque las células no se adherían», comenta Lancaster. «En lugar de ello, formaron unas estructuras esféricas tridimensionales muy interesantes.» Cuando transfirió esas esferas a un sustrato sólido, dieron lugar a estructuras corticales sencillas sin apenas más intervención.

EL objetivo es crear un cerebro en miniatura en un cultivo, para estudiar sus propiedades

Si bien esas formaciones primitivas constituyen solo un punto de partida, los investigadores se están esforzando para que la producción de organoides sea más robusta, reproducible y representativa de los tejidos vivos. Su trabajo está dando buenos frutos y los primeros estudios han dejado patente la utilidad de los organoides como herramientas para la biología del desarrollo, la investigación de enfermedades y la medicina regenerativa. Todo ello ha motivado que la revista Nature Methods eligiera los organoides como la técnica del año 2017.
Aunque el cultivo celular tridimensional se remonta a hace más de un siglo, el trabajo fundamental de investigadores pioneros como Mina Bissell, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, ha demostrado en tiempos más recientes que las células pueden ensamblarse en estructuras tridimensionales que reflejan su organización y comportamiento in vivo. Los organoides, tal y como suelen caracterizarse hoy en día, se construyen a partir de células madre adultas o pluripotentes, proporcionan modelos capaces de reproducir el desarrollo o la hemostasia tisular y también reflejan la configuración genómica del donante.

Gran parte de la labor reciente sobre los organoides se ha centrado en estructuras tisulares relativamente sencillas, como el tubo digestivo. En un trabajo fundamental publicado en 2009, el grupo de Clevers estimuló a células madre adultas individuales para que formaran estructuras tridimensionales que imitaban a las criptas y vellosidades del intestino delgado. El laboratorio de Jason Spence, en la Universidad de Michigan, también ha demostrado su competencia para generar organoides que reproducen la estructura y la función del duodeno y el íleon a partir de células madre embrionarias (CME) o células madre pluripotentes inducidas (CMPI). «Se diferencian en células caliciformes que fabrican moco y lo segregan a la luz de los organoides», «y generan enterocitos capaces de absorber aminoácidos y péptidos pequeños».

Teniendo en cuenta que crear un órgano artificial es todo un reto para la ciencia y la ingeniería hoy por hoy, ¿cómo hacemos una copia de seguridad de nuestra conciencia? No la podemos introducir en un órgano similar y tenerlo ahí por si acaso muere nuestro cuerpo, ya que la tecnología solo llega a hacer pequeños cerebros con funciones limitadas. La ciencia de datos y la informática tienen la clave.

Convertir aquello que nos conforma en datos digitales parece descabellada. Hay que enfrentar dos grandes problemas que todavía no están a nuestro alcance.

La primera barrera a superar es la del estudio de todas las conexiones neuronales. Para poder emular el cerebro debemos tener en cuenta sus interconexiones. Estas interconexiones son casi cien mil millones, un número incapaz de manejar por un ordenador actual.

Esto nos traslada a la segunda idea a traspasar. No solo debemos estudiar estas conexiones a nivel eléctrico para poder emular nuestros recuerdos o pensamientos, sino que hay que añadir el plano molecular. Sobre este nivel, de hecho, no se tiene aún suficiente conocimiento.

Esta idea también explorada en la serie de Netflix Altered Carbon quedaría, por tanto, lejana. No sabemos si hasta el punto de dicha serie (año 2384) o antes, pero lo que es seguro es que la ciencia llega a sitios que creemos imposibles, superando con creces a la ciencia ficción.

Podríamos fabricar un órgano aire que sustituyera a un cerebro reaccionado en la parte dañada

Pero identificar esta estructura de tantos millones de neuronas y millones de comunicaciones entre ellas no sería nada fácil.

Teniendo en cuenta además que estamos sometidos a una producción que continuamente destruye estructuras nerviosas y tienen que ser reemplazadas.

Esto en cuanto a la arquitectura del cerebro pero no digamos en cuanto a contenido de su conciencia cuya relación con la estructura orgánica del cerebro no tiene por qué coincidir

De todas formas los árboles y algunos peces viven mucho tiempo y algunos como los de Cefalopodos pueden ser eternos.

Es posible que podamos conseguir esto con el tiempo pero primero tenemos que estar seguro de cómo engarzamos la parte del parénquima cerebral alterada, y el contenido intelectual necesario para que actúen.

La llegada de la informática supone que una cantidad de nuevas cosas pueden estar a nuestro alcance pero antes de llevarla a la práctica necesitamos conocer más la arquitectura del cerebro las piezas que se repiten y sobran y el contenido espiritual cómo es y dónde se aloja. Está claro que el hombre es un buscador un curioso y esto le puede abrir puertas.

Pero vivimos una época donde las enfermedades son múltiples y se prolongan cada día y hay que curar una por una y evitar los agentes poluciónantes que fabrican sustancias que promueven la inflamación, que a fin de cuentas y en nuestros días es la mortificante y muy probablemente la informática solucionará estos problemas y no muy tarde.

Pero la prudencia debe percibir presidir nuestros actos y sobre todo pedir a Dios que nos ilumine que lo necesitamos

Bibliografia

Mina Bissell, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley

Jason Spence, en la Universidad de Michigan, también ha demostrado su competencia para generar organoides

Nature Methods eligio los organoides como la técnica del año 2017.

Emi Yoshizawa y Takanori Takebe organoide renal derivado de células embrionarias, marcadas en diversos colores, tras su trasplante a un ratón.

Miguel Grande

Ray Kurzweil

Madeline Lancaster obtuvo organoides cerebrales

Image Gallery, Leterrier, NeuroCyto Lab, INP, Marseille, France. (Flickr)

Ray Kurzweil, ingeniero de Google,

OBCESION PERSISTENTE

6 noviembre 2022 / Enrique Rubio / Sin comentarios

OBCESION PERSISTENTE

El término obsesión no es difícil de definir, y si lo es de entender y sobre todo de controlarlo.

¿Qué ES LA OBCESION?

Idea, palabra o imagen que se impone en la mente de una persona de forma repetitiva y con independencia de la voluntad, de forma que no se puede reprimir o evitar.
Adicción Hábito de conductas peligrosas o de consumo de determinados productos, en especial drogas, y del que no se puede prescindir o resulta muy difícil hacerlo por razones de dependencia psicológica o incluso fisiológica.

En biología los conceptos y cualidades tienen múltiple aplicación de forma que en el caso de la obsesión es de los animales vivos el reflejo más importante. Estar siempre pendiente de algo que pueda poner en peligro la vida

Todos los estímulos que desde la periferia pasan a la corteza cerebral lo hacen antes por el lóbulo límbico.

La obsesión es la patología más frecuente en nuestros días y posiblemente también lo ha sido a lo largo de la historia, por qué es imprescindible en los animales y por supuesto en el hombre para mantenr la vida.

Se trata del “El reflejo de lucha o huida.” Que es imprescindible para sobrevivir pero determinadas condiciones externas e internas la pueden convertir en persistentes e insoportable.

Excepcionalmente una persona esta libre de obsesión un dia en su vida, y sobre todo cuando se convierte en neurosis obsesiva y compulsiva llega a ser la peor de las enfermedades y la primera e imprescindible causa del suicidio.

¿ Obsesión Horacio Golding Mancini - Artelista.com

Que mecanismo psíquico inhibitorio no funcióna, en los trastornos obcesivos?

Sistema límbico. Según la RA.E 1. m. Parte del cerebro implicada en las emociones, el hambre y la sexualidad. Las partes del sistema límbico son: hipotálamo, hipocampo, amígdala, corteza orbitofrontal.

El hipocampo, órgano en forma curvada y alargada, que se ubica en la parte interior del lóbulo temporal.

El mecánismo de la inhibicion esta claramente alterado Lo que no cabe duda es que la OA es un fuerte mecanismo para mantener la vida, que cuando, se desequilibra, nos mutila y nos hace enfermar y adquiere características de epidemia. Nos obsesionamos con todo, y nos hacemos adictos a todo

Que estructuras neurológicas regulan el mecanismo de OA
Mecanismos del sistema de recompensa del cerebro. … El sistema de recompensa es el más importante implicado en el desarrollo de la adicción. Las áreas del cerebro que conforman el sistema de recompensa cerebral son: el Área Ventral Tegmental, el Núcleo Accumbens, la Corteza Prefrontal y el Hipotálamo Lateral.

El área tegmental ventral (VTA) es el principal eslabón del denominado “circuito de recompensa cerebral”. Esta área contiene neuronas que se proyectan hacia numerosas regiones del cerebro, desempeñando un papel fundamental en la motivación, el deseo, el placer y la valoración afectiva.
Las neuronas de la VTA también son la diana de acción de los fármacos antipsicóticos y antiparkinsonianos, al igual que de drogas psicoactivas como la cocaína, el éxtasis y el LSD.
En un trabajo reciente, un equipo de investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) presentó por primera vez una descripción de la anatomía celular de estas neuronas.
Los axones de estas neuronas liberan dopamina,“varios tipos de neuronas dopaminérgicas en la VTA, cada uno formando circuitos con distintas regiones cerebrales”,

Los efectos de los distintos fármacos y drogas podrían afectar a cada tipo neuronal de modo diferente”. El trabajo, publicado en la revista Frontiers in Neuroanatomy, fue liderado por el laboratorio de los profesores Prensa y Clascá. Este laboratorio está aplicando dicha técnica al estudio de varios sistemas clave del cerebro como parte del proyecto multinacional Human Brain Project-EU Flagship, financiado por la Unión Europea a través del programa ‘Horizonte 2020’.

Es muy posible que el reflejo de lucha o huida, que mantienen los animales primitivos y por supuesto el cerebro reptil del homo sapiens, este matenido por esta actividad especifica para salvar la vida. Desde la neurosis obsesivo compulsiva a los pensamientos personales, estamos activados para mantener nuestra vida y se producen en la misma estructura de nuestra biología, pero en un mundo subconsciente, que se repite y puede terminar lesionando.
Da un poco de miedo, que nuestra biologia, sea capaz de ser desacertada, con tal de mantener la vida.
Las vias que tenemos, para recibir o emitir ordenes, externas a nuestro cuerpo, son voluntarias e involuntarias, pero tienen un poder superior las emitidas por el subconsciente y nos manejan

¿Dónde está localizado?

Las distintas estructuras del circuito de las recompensas se distribuyen a lo largo del haz medial del cerebro (MFB) anterior, superficie tegmental ventral (ATV), amígdala, núcleo accumbens, septo y corteza prefrontal.

El circuito de recompensa empieza en el tronco del encéfalo, en el área llamada tegmental ventral región relacionada con los mecanismos básicos de supervivencia; desde ahí sube al sistema límbico (parte del cerebro implicada en las emociones, el hambre y la sexualidad). Las emociones agradables y placenteras, llegan al lóbulo frontal dónde la información es integrada en forma de motivaciones más o menos abstractas que llevan a planear secuencias de acciones voluntarias que permiten acercarse al objetivo a alcanzar.

El área tegmental ventral, núcleo accumbens, el hipocampo, la amígdala y la corteza prefrontal son los núcleos o áreas cerebrales más importantes de este circuito por lo que profundizaremos en estas estructuras:

Su principal aferencia, la reciben del núcleo accumbens. Estas neuronas utilizan el neurotransmisor inhibidor GABA que silencia las neuronas del AVT impidiendo que liberen dopamina.

Las principales funciones de éste sistema son: formar parte del circuito de recompensa (sensaciones de placer y conducta motivada), integrar la información del circuito de recompensa y poder utilizarla por las funciones cognitivas superiores dando lugar a una determinada conducta y funcionar como un feedback continuo entre ATV y las estructuras eferentes.

Núcleo accumbens septi, que significa “núcleo que descansa sobre el septum”.

Existe un núcleo accumbens subcorticalmente entre el núcleo caudado y el putamen, constituyendo la zona ventral del cuerpo estriado, formando por tanto parte de los núcleos basales.

El núcleo accumbens forma parte de la vía mesolímbica, una de las importantes vías dopaminérgicas del cerebro que se asocian a las respuestas que generamos ante estímulos que nos producen motivación y placer.

Sus principales eferencias se dirigen hacia los núcleos basales, y el globo pálido, que llega a su vez a la corteza prefrontal y al cuerpo estriado.

Las aferencias del núcleo accumbens provienen de la corteza prefrontal, la amígdala y el área tegmental ventral.

Realiza las funciones de iniciar y regular la actividad motora espontánea, procesar y generar recuerdos importantes que el contexto nos aporta ( memoria emocional: positivos y negativos), aprender a través de refuerzo y la experimentación de placer (vía dopaminérgica). Así mismo,cumple un importante papel en los mecanismos neurobioquímicos y neurofisiológicos de la adicción de las drogas como la cocaína, las anfetaminas o la morfina, al aumentan los niveles de dopamina en el núcleo accumbens. Cuando este aumento lo producen las drogas de forma repetida, la habituación que crea es más resistente y es más difícil la extinción de esta asociación entre droga-recompensa cerebral, el cuerpo estriado, está relacionado con la formación de hábitos.

Bibliografia

Advanced Cell Diagnostics, en asociación con Roche Tissue Diagnostics, ahora ofrece Co-detección espacial automatizada de ARN y proteínas en la plataforma Roche Discovery Ultra

Breve introducción a las tecnologías RNAscope™ y BaseScope™ en la plataforma Roche Discovery Ultra

Nuevos flujos de trabajo para co-detectar ARN y proteínas (ISH+IHC/IF) para obtener más información

Frontiers in Neuroanatomy, fue liderado por el laboratorio de los profesores Prensa y Clascá.

REPRODUCCION DEL HOMO SAPIENS

5 noviembre 2022 / Enrique Rubio / Sin comentarios

LA REPRODUCCIÓN DEL HOMO SAPIENS Y SUS PARIENTES extinción de los neandertales puede h

La reproducción entre nuestros ancestros Homo sapiens y sus parientes ha dado lugar a la presencia de ADN neandertal en los genomas de muchos seres humanos vivos en la actualidad | foto Gorodenkoff en depositphotos.com

Hacer el amor, no la guerra, podría haber sido la causa de la extinción de los neandertales. Mientras que alrededor del 2% del genoma de todas las personas que descienden de las que viven fuera de África procede de los neandertales, hay muy pocas pruebas de que este proceso haya ido en sentido contrario.

Un nuevo trabajo, publicado en la revista PalaeoAnthropology, plantea la posibilidad de que el mestizaje con nuestros antepasados hubiera reducido el número de neandertales que se reproducían entre sí, lo que habría provocado su eventual extinción.

Aunque hasta la fecha sólo se han secuenciado 32 genomas de neandertales, lo que deja abierta la posibilidad de que la falta de ADN de Homo sapiens en su genoma sea en realidad una peculiaridad del muestreo, los autores esperan que los avances en la tecnología de secuenciación del ADN puedan resolver esta hipótesis al poner a disposición más genomas.

El profesor Chris Stringer, jefe de investigación sobre la evolución humana del Museo de Historia Natural de Londres, es el autor del nuevo artículo junto con su colega, la Dra. Lucile Crété.

Chris afirma: Nuestro conocimiento de la interacción entre Homo sapiens y neandertales se ha hecho más complejo en los últimos años, pero todavía es raro ver una discusión científica sobre cómo ocurrió realmente el mestizaje entre los grupos.Proponemos que este comportamiento podría haber llevado a la extinción de los neandertales si se reproducían regularmente con los Homo sapiens, lo que podría haber erosionado su población hasta su desaparición.

Los primeros encuentros entre neandertales y Homo sapiens

Los neandertales y los Homo sapiens divergieron entre sí hace unos 600.000 años y evolucionaron en zonas muy diferentes del mundo. Se han encontrado fósiles de neandertales en toda Europa y Asia, llegando hasta el sur de Siberia. Se cree que pasaron al menos 400.000 años evolucionando en este entorno, adaptándose a un clima predominantemente más frío que el actual.

Mientras tanto, los ancestros de nuestra especie evolucionaron en África. Actualmente no se sabe con certeza si los Homo sapiens son descendientes directos de un grupo de antiguos homininos africanos o si son el resultado de la mezcla de diferentes grupos repartidos por el continente.

Según los datos genéticos, parece que las dos especies se encontraron por primera vez cuando el Homo sapiens empezó a hacer incursiones ocasionales fuera de África hace unos 250.000 años. Sin saber exactamente cómo eran o se comportaban los neandertales, sólo podemos especular sobre lo que los Homo sapiens habrían pensado de sus parientes, dice Chris. Las diferencias lingüísticas habrían sido probablemente mayores de lo que podríamos imaginar, dada la profundidad temporal de la separación, y habrían sido mucho mayores que las existentes entre las lenguas modernas.

Neandertales representados en el Museo de Historia Natural de Viena | foto kulakov en depositphotos.com

La barrera lingüística podría haberse visto reforzada por los atributos individuales de ambas especies, ya que las comparaciones entre neandertales y Homo sapiens sugieren que los cerebros y el aparato vocal de las especies eran diferentes. Los genomas de los neandertales también muestran que casi 600 genes se expresaban de forma diferente entre nuestra especie y la suya, sobre todo los asociados a la cara y la voz.

Otra diferencia destacada habría sido la frente, ya que los neandertales poseían una cresta frontal prominente que podría haber sido utilizada para la comunicación social. Sin embargo, las señales que estas crestas intentaban transmitir bien podrían haberse perdido en nuestros antepasados. Algunos estudios sugieren que la reducción de las crestas de las cejas permitió a los Homo sapiens recurrir a ellas para transmitir una serie de señales más sutiles y temporales.

En cualquier caso, estos encuentros acabaron conduciendo a la reproducción entre ambas especies, pero la forma exacta en que esto ocurrió también está rodeada de misterio.

El mestizaje entre neandertales y Homo sapiens

Sabemos que nuestra especie se cruzó con los neandertales desde que se secuenciaron los primeros genomas de nuestros parientes. Sin embargo, los genes neandertales que tenemos hoy en día no son el resultado de estas primeras interacciones esporádicas que tuvo el Homo sapiens cuando salió de África. En cambio, proceden de las migraciones mucho más amplias que los humanos modernos emprendieron hace unos 60.000 años.

El mestizaje en esta época pudo ser el resultado de un cortejo mutuo o pudo ser menos amistoso. Los encuentros entre grupos separados de nuestros parientes vivos más cercanos, los chimpancés, muestran pruebas de ambos comportamientos.

El éxito del mestizaje parece depender de la pareja exacta que se reproducía. Hasta ahora no hay pruebas de la genética del Homo sapiens en los genomas de los neandertales tardíos que datan de hace 40–60.000 años.

Es posible que esto se deba al propio proceso de hibridación, ya que algunas especies sólo son capaces de producir descendencia en determinadas direcciones. Por ejemplo, el polen de la planta Capsella rubella puede fecundar con éxito las semillas de Capsella grandiflora, pero no al revés.

Capsella rubella en Cruz de Tejeda, Gran Canaria | foto Krzysztof Ziarnek, Kenraiz en Wikimedia Commons

La falta de ADN mitocondrial, que se hereda a través de las hembras, de los neandertales en los seres humanos vivos se ha sugerido como prueba de que sólo los neandertales masculinos y los Homo sapiens femeninos podían aparearse, pero también hay algunas pruebas de que los híbridos masculinos pueden haber sido menos fértiles que las hembras.

Con menos neandertales reproduciéndose entre sí y con grupos ya pequeños y dispersos debido al medio ambiente, la hibridación fuera de los grupos familiares neandertales podría haber contribuido a empujar la especie hacia el declive. Sin embargo, por el momento no hay suficientes pruebas para decidir en uno u otro sentido.

No sabemos si el aparente flujo genético unidireccional se debe a que simplemente no se produjo, a que la reproducción tuvo lugar pero no tuvo éxito o a que los genomas neandertales que tenemos no son representativos, afirma Chris.

A medida que se secuencien más genomas neandertales, podremos comprobar si el ADN nuclear del Homo sapiens se transmitió a los neandertales y demostrar si esta idea es correcta o no». En el futuro, la investigación también podría analizar cuestiones similares relacionadas con otra especie de homínidos conocida como los denisovanos, lo que nos daría una idea más clara de cómo interactuaba nuestra especie con sus parientes más cercanos.

Fuentes

The Natural History Museum | Chris Stringer, Mapping Interactions of H. neanderthalensis and Homo sapiens from the Fossil and Genetic Records, PaleoAnthropology Vol. 2022 No. 2 (2022), DOI:doi.org/10.48738/2022.iss2.130

CÉLULAS IPS, REPROGRAMACIÓN CELULAR Y EPIGENETICA:

4 noviembre 2022 / Enrique Rubio / Sin comentarios

CÉLULAS IPS, REPROGRAMACIÓN CELULAR Y EPIGENETICA:

En 2006, Shinya Yamanaka hizo un descubrimiento sorprendente que le llevó a ganar el Premio Nobel en Fisiología o Medicina tan solo 6 años después: encontró una nueva manera de “reprogramar” células especializadas adultas para convertirlas en células madre. Éstas células madre de laboratorio son pluripotentes – pueden dar lugar a cualquier tipo de célula del cuerpo – y se llaman células madre pluripotentes inducidas, o células iPS. Sólo las células madre embrionarias son de naturaleza pluripotente. El descubrimiento de Yamanaka significa que cualquier célula del cuerpo en division puede ahora convertirse en una célula madre pluripotente.

Yamanaka añadió cuatro genes a células de la piel provenientes de ratón. Este hecho inició un proceso en el interior de las células llamado reprogramación y, en un periodo de 2-3 semanas, las células de las piel se transformaron en células madre pluripotentes.

La institución ha galardonado al científico británico John B. Gurdon y el japonés Shinya Yamanaka

Los premios nobel de medicina 2012 John B. Gurdon y Shinya Yamanaka

EL CIENTÍFICO BRITÁNICO JOHN B. GURDON Y EL APONÉS SHINYA YAMANAKA HAN GANADO EL PREMIO NOBEL DE MEDICINA 2012 POR SUS INVESTIGACIONES PIONERAS EN CLONACIÓN Y CÉLULAS MADRE.

Estos avances «han creado nuevas oportunidades para investigar enfermedades y desarrollar métodos para diagnósticos y terapias.

Gurdon, de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), sentó las bases de la clonación en experimentos realizados en ranas en 1962. Sus investigaciones fueron claves para la clonación de la oveja Dolly y, posteriormente, de mamíferos de otras especies.

Yamanaka, de la Universidad de Kioto, sentó las bases de las investigaciones actuales con células madre al demostrar en 2006 cómo se pueden obtener las llamadas células madre pluripotentes a partir de células adultas. Las células pluripotentes tienen el potencial de diferenciarse en cualquier otra célula del organismo, por lo que se espera poder utilizarlas en un futuro próximo para regenerar órganos y tejidos dañados.

Según el acta del premio, Gurdon (Dippenhall, 1933) y Yamanaka (Osaka, 1962) reciben en Nobel «por el descubrimiento de que las células maduras se pueden reprogramar para convertirse en pluripotentes».

Reprogramar: este es el concepto clave que une los trabajos de Gurdon y de Yamanaka.

Gurdon reprogramó organismos enteros y Yamanaka, células individuales. A raíz de sus trabajos, destaca la Asamblea Nobel, “se han reescrito los libros de texto y se han creado nuevos campos de investigación”.

Antes de estos descubrimientos, biólogos y medicos pensaban que el desarrollo de un organismo es un viaje en sentido único. Desde la concepción hasta la muerte, las células se transforman para formar unos tejidos u otros. Una vez transformadas, se pensaba, no pueden volver atrás. Es decir, no pueden reprogramarse.

Gurdon fue el primero que cuestionó este dogma al demostrar, en 1962, que la especialización de las células es reversible. En su experimento, extrajo el núcleo de un óvulo de rana y lo sustituyó por el núcleo de una célula intestinal, también de rana.

Se pensaba entonces, la célula intestinal no hubiera podido volver atrás para ser de nuevo un óvulo. Pero Gurdon observó que, a partir del óvulo en que había introducido el núcleo de una célula intestinal, se desarrolló un renacuajo perfectamente normal. Por lo tanto, sí podía volver atrás. Había reprogamado el óvulo.

Yamanaka, por su parte, se preguntó por qué las células de un embrión tienen la capacidad de convertirse en cualquier tejido del organismo. Razonó que esta capacidad tenía que estar regulada por algunos genes y empezó a buscar genes candidatos .

Yamanaka, penso si se pudieran crear células madre a partir de células de los propios pacientes, no serían rechazadas por el sistema inmunitario. Y tampoco serían rechazadas por los sectores religiosos contrarios a utilizar células embrionarias.

Yamanaka descubrió que sólo cuatro genes eran suficientes para transformar células adultas en células como las de un embrión –a las que llamó células madre plutipotentes inducidas, más conocidas como células iPS-. A diferencia del descubrimiento de Gurdon, que había sido recibido con escepticismo, el de Yamanaka fue reconocido inmediatamente como un hito.

“Estos descubrimientos han proporcionado nuevas herramientas a científicos de todo el mundo y como ejemplo, que “se pueden obtener células de la piel de pacientes con distintas enfermedades; estas células se pueden reprogramar y examinar en el laboratorio para observar en qué difieren de las células de personas sanas. Estas células representan herramientas muy valiosas para comprender los mecanismos de las enfermedades y, por lo tanto, abren nuevas oportunidades para desarrollar tratamientos médicos”.

A partir de aquí empieza la epigenetica. Un 80m% del genoma modifica y dirige la multiplicación celular hasta donde la biología la necesita, pero su alteración conduce a graves desordenes.

La palabra epigenética significa literalmente «por encima de los genes», y eso resume perfectamente el epigenoma.

Todos tenemos nuestro ADN único, siempre y cuando no se tenga un gemelo idéntico. Y casi todas las células de nuestro cuerpo contienen todo nuestro ADN y todos los genes que nos hacen ser quienes somos. Esto se conoce como el genoma. Pero, no todas las células son iguales, por ejemplo, nuestras células cerebrales hacen cosas diferentes a las del corazón, que a su vez se comportan de manera diferente a las células de la piel.

Nuestras células tienen todas la misma información, en forma de ADN, ¿pero hacen cosas diferentes?

Aquí es donde entra en juego la epigenética. Básicamente es una capa de instrucción por encima del ADN al que le dice qué activar, cómo actuar, etc.

Esto es similar a una orquesta en la que nuestro ADN serían los músicos y el epigenoma sería el director, que les dice a las células qué deben hacer y cuándo hacerlo. La orquesta de cada persona es diferente. Por eso, aunque el epigenoma no cambia nuestro ADN, si que es el responsable de decidir qué genes se expresarán y cuales no. Epigenética | Oryzon

Resumiendo, cada célula con todo su ADN espera instrucciones externas, las cuales vienen en forma de un grupo METILO, un compuesto hecho de carbono e hidrógeno. Estos grupos metilo se unen a los genes, haciéndoles saber cuándo expresarse y cuándo permanecer inactivos, y se unen de manera diferente dependiendo de en qué parte del cuerpo se encuentra el ADN. Además hay otras moléculas que son las HISTONAS que también juegan un papel muy importante en cómo se expresan los genes, pues las histonas son las proteínas alrededor de las cuales se enrolla el ADN. La forma en que este el ADN empaquetado alrededor de la histona juega un papel importante en la fuerza con que se expresa un gen.

Genotipia

Investigadores del Hospital Monte Sinaí han realizado el mayor análisis de variaciones epigenéticas en el genoma humano hasta la fecha, que proporciona una herramienta que podría mejorar el diagnóstico genético de algunas enfermedades.

epivariaciones Los mecanismos epigenéticos, que regulan la expresión de los genes sin modificar la secuencia de ADN también pueden contribuir al desarrollo de enfermedades. Imagen: Rosario García, Genotipia.

“Debido a que las variantes epigenéticas que identificamos no serían detectadas por la secuenciación genómica a pesar de poder conducir a la desregulación y silenciamiento de genes relacionados con enfermedades hereditarias, nuestro trabajo muestra que algunos tipos de mutaciones causantes de enfermedades serán omitidos por las pruebas genéticas estándar que solo analizan la secuencia de ADN”, señala Andrew Sharp, profesor de genética y genómica en la Facultad de Medicina de la Universidad Monte Sinaí y director del trabajo.

En las últimas décadas, numerosos estudios han abordado el análisis del ADN a la búsqueda de aquellos cambios que influyen en las características humanas y tienen un papel relevante en la salud. Además de la secuencia del ADN existen otros mecanismos de regulación de la expresión que también pueden repercutir en mayor o menor grado en el desarrollo de enfermedades, los denominados mecanismos epigenéticos.

En el estudio, los investigadores han analizado de forma extensa uno de estos mecanismos, la metilación del ADN, con el objetivo de determinar hasta qué punto son frecuentes y cuál es la distribución de las variaciones epigenéticas (epivariaciones) en el genoma humano. Además, el equipo ha combinado la información obtenida con datos de expresión génica, lo que ha permitido identificar cómo afectan las epivariaciones a la actividad de los genes.

Tras analizar la metilación del genoma en más de 23 000 personas, los investigadores han detectado 4452 epivariaciones en los cromosomas no sexuales. Este resultado implica que las epivariaciones son un suceso frecuente en el genoma humano. Dentro de los cambios epigenéticos identificados se incluyen 384 localizados en regiones reguladoras de genes relacionados con enfermedades humanas que podrían influir negativamente en su expresión. De hecho, a partir de los datos de expresión, los investigadores han estimado que muchas de las epivariaciones identificadas están relacionadas con cambios de expresión fuera de lo habitual.

No obstante, al igual que ocurre con los cambios en la secuencia del ADN, no todas las epivariaciones tienen un efecto negativo. Por ejemplo, la segunda epivariación más común, presente en aproximadamente 1 de cada 325 personas, es una hipermetilación del promotor del gen FRA10AC1 producida por una expansión CGG que se considera una variante benigna. De hecho, los investigadores señalan que las epivariaciones que pueden causar enfermedades, como por ejemplo, una hipermetilación en el gen BRCA1, son muy poco frecuentes.

A partir de estudios con gemelos, el equipo también ha analizado algunas de las causas y mecanismos por los que se producen las epivariaciones. Los gemelos idénticos, tienen la misma composición genética de origen de forma que es posible detectar si un cambio concreto se ha producido tras la formación de los dos embriones. En este caso, los investigadores han podido estimar que dos tercios de las epivariaciones se producen como consecuencia de cambios en la secuencia que afectan a elementos reguladores (y por lo tanto probablemente son hereditarios) y un tercio se produce por cambios somáticos.

El estudio proporciona un catálogo de cambios epigenéticos poco frecuentes en el genoma humano que podría representar una herramienta de interés para el diagnóstico en algunas ocasiones en las que la secuenciación del genoma de un paciente no ha obtenido resultados definitivos. “En una era en la que la secuenciación del genoma está siendo aplicada a millones de personas, nuestros resultados muestran que el estudio de la variación epigenética pueden proporcionar perspectivas de la función del genoma”, concluyen los autores.

EPIGENÉTICA

Cancer y gen metilado

La epigenética es un campo de la ciencia, todavía incipiente, que tendrá implicaciones muy importantes sobre cómo abordamos nuestra salud y la de las generaciones futuras.

La palabra epigenética significa literalmente «por encima de los genes», y eso resume perfectamente el epigenoma.

Nuestras células tienen todas la misma información, en forma de ADN, ¿pero hacen cosas diferentes?

Aquí es donde entra en juego la epigenética. Básicamente es una capa de instrucción por encima del ADN al que le dice qué activar, cómo actuar, etc.

Referencias

Shinya Yamanaka 2006, John B. Gurdon reprogramación celular

Amparo Tolosa

Garg P, et al. A Survey of Rare Epigenetic Variation in 23,116 Human Genomes Identifies Disease-Relevant Epivariations and CGG Expansions. Am J Hum Gen. 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2020.08.019

Mount Sinai study shows widespread epigenetic defects in the human genome. https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-09/tmsh-mss090920.php

ANATOMÍA DEL EPITÁLAMO

1 noviembre 2022 / Enrique Rubio / Sin comentarios

ANATOMÍA DEL EPITÁLAMO

Parece artificial desde el punto de vista anatómico y sobre todo funcional el conocimiento de las distintas regiones que componen el Diencefalo, pero quizás sean buena para retenerlas aunque no para comprenderlas.

No parece dudoso que estas estructuras han aparecido en el distintos momentos de la evolución del cerebro y sobre todo lo mortificante es que repite funciones memoria y emociones y es un lugar de paso hasta la corteza del cerebro como moduladora.

Es muy posible que estas dificultades anatómicas evolutivas puedan explicar muchas de las enfermedades mentales que estamos sufriendo.

Pero por ahora no tenemos otro sistema para aprenderla, mucho de morfología y algo de función.

Es una región que está en relación postero superior al tálamo .

La región del hipotálamo está compuesta por cuatro estructuras anatómicas

Primero de la GLÁNDULA PINEAL que es la más ricas desde el punto de vista funcional y anatómico luego los NÚCLEOS DE LA ABENULA, LAS ESTRÍAS MEDULARES Y POR ÚLTIMO LA COMISURA POSTERIOR.

La glandula Pineal que tiene forma de piña es única, es una glándula que pertenece al sistema endocrino y secreta una hormona muy importante que es la MELATONINA hormona que regula el ciclo sueño-vigilia y que se secreta sobre todo en horas de la noche. Tiene su pico entre la 1 y las 3 de la mañana porque es estimulada por la ausencia de luz.

La Melatonina nos ayuda a regular las horas de sueño y a veces se usa como medicamento, esta glándula tiene unas funciones inhibitorias de la maduración sexual lo que explica que en los países tropicales la tasa de natalidad es mucho mayor porque las mujeres en los países tropicales son más fértiles y a su vez esto se debe a que en los países tropicales el día dura mucho más en los países tropicales al haber tanta luz del día a través del nervio óptico llegan vías que llevan a la glándula pineal e inhiben la secreción de la melatonina que inhibe la maduración sexual.

Al no haber melatonina en parte pudiese explicar por qué inclusive el desarrollo fértil de las mujeres de los países tropicales es mucho más temprano que las mujeres que viven tal vez en otros lugares donde el día no dure tanto como en estos países tropicales.

Esta glándula es pequeña mide de 5a 8 milímetros en sentido antero posterior y de 3 a 5milímetros en sentido transversal , tiene una forma cónica con una base anterior y el vértice es libre.

La base está unida a la comisura blanca posterior y unida a la Avenula esta en relación al tercer ventrículo lo que se denominan receso pineal y esto sería el final superior de la pineal y se mete en la base de este espacio que le deja la base la glándula pineal mientras que el súper pineal se mete aquí hablamos de la cavidad del tercerventrículo claro está no se vean queestá en la parte más posterior de esetercer ventrículo ok uyotra cosa importante es la situación enla cual se encuentra la glándula pineales decir cuáles son las relacionesanatómicas de las estructuras que estánalrededor de él para que no sedesconcierta este es un cortetransversalesto es anterior esto es posterior yaquí vemos entonces a la glándula pinealque se la estoy señalando en verde vamosa ver entonces las relaciones anterioreslaterales inferiores ,la glándula pineal se encuentra específicamente por debajo del cuerpo calloso .

Esta glándula pineal se encuentra por debajo del Esplenio del cuerpo calloso

La glándula pineal es única y central se encuentra por encimade los del mesencéfalo, lámina cuadrigeminales encefálica justo en el medio de los dos coliculos superiores se halla esa glándula pineal.

Detrás de la cavidad del tercer ventrículo y por detrás del techo del tercer ventrículo y esta tela coroidea que es el techo

Detrás del techo de ese tercer ventrículo que se encuentra medial a las venas cerebrales internas son las venas cerebrales internas y en la confluencia de esas venas cerebrales internas se forma la vena cerebral magna y justamente la glándula pineal se encuentra por debajo de la confluencia y de la formación de la vena cerebral

La tienda el cerebelo es es la famosa cisterna cuadrigenia

En esta cisterna cisterna cuadrigémina se ve la vena cerebral magna como verán que está para justamente a también a la glándula pineal

La comisura avenular está un poquito más lateralizada en donde vemos el trígono, un triángulo y dentro del el unos núcleos que son los núcleos de la Avenula

La porción del epitálamo que pertenece al sistema endocrino es la glándula pineal lo demás son estructuras del sistema nervioso netamente dentro del Trígono ve la ve no le encontramos los núcleos del Avenula esos núcleos en la línea media tienen unas fibras que cruzan la línea media y se conectan a los núcleos del lado opuesto entonces y forman la comisura del Avenula .

Los núcleos del Avenula se continúan con una estructura denominada la estría medular del tálamo que rodea todo lo que es la cara medial o la cara interna del tálamo hasta llegara la parte más anterior. Tienene relacion con el sistema límbico y todo este circuito tiene que ver con las emociones o las respuestas emocionales frente al sol oa los colores que tienen relación con las respuestas emocionales.

La comisura posterior que es un análogo más o menos a la comisura blanca anterior y se encuentra en la parte inferior de la glándula pineal de hecho está tapada por la glándula pineal solamente se ve cuando hacemos los cortes de tipo sagital justamente queda por encima de el mesencéfalo específicamente de los currículos superiores de la lámina cuadrigémina

Autor de la presentación PP Dr Juan Jose Sanchez

NEANDERTALES

31 octubre 2022 / Enrique Rubio / Sin comentarios

NEANDERTALES

Crean minicerebros de Neandertales

Neandertales

Nuestros antepasados sapiens y los neandertales compartieron cama. De aquellos escarceos venimos nosotros, que, por lo que delata nuestro genoma, tenemos entre un 1 y un 4% de ADN Neandertal según de dónde seamos. Esto ya nos dice que no debíamos ser tan diferentes cuando las dos especies podían reproducirse y dar lugar a descendientes fértiles

Posiblemente, lo primero en lo que pensemos sea en el lenguaje. Claramente, los Homos sapiens hemos llevado la comunicación a otro nivel difícilmente comparable con el del resto de animales.

Tenian lenguaje los neandertales?.

No podemos saberlo con total seguridad, aunque hay cada vez más indicios de que poseían (al menos), la capacidad de hablar y un pensamiento simbólico que podría haber dado lugar a un lenguaje complejo, como el nuestro, aunque limitado por el desarrollo cultural de su momento y otras contingencias.

Por ejemplo, el hueso hioides, ubicado en la garganta e implicado en la fonación, tenía en los neandertales una anatomía compatible con el habla, dando espacio a su laringe para la producción de sonidos complejos, como los nuestros. Ahora mismo, por lo tanto, el consenso científico está claro: es muy posible que los neandertales hablaran de forma no muy diferente a los sapiens de su tiempo.

Una serie de datos físicos y sociales, nos aparean a los sapiens con los Neandertales

Los ritos son otro de nuestros rasgos por excelencia, vertebran nuestra cultura, desde sus expresiones más rurales hasta las más tecnológicas. Y, si hablamos de ritos prehistóricos, es inevitable pensar en aspectos religiosos. Algunos estudios de principios del siglo pasado sugirieron que los neandertales tenían ritos funerarios aparentemente espirituales. Y, si bien es cierto que aquellas investigaciones fueron refutadas, desde entonces hemos encontrado enterramientos neandertales acompañados de cuernos y huesos de animales. Posiblemente, había algo más que pura practicidad en estos enterramientos, que no solo buscaban apartar el cadáver de la comunidad por motivos sanitarios o para que no se acercaran las alimañas, sino con algún propósito algo más trascendental.

Arte no era ajeno a los Nneandertales, se pintaban la piel con pigmentos que producían ellos mismos. Esto no es una prueba irrefutable de la percepción estética neandertal, ya que podía deberse a otros propósitos, desde infundir temor en el enemigo, hasta usarlo como pintura de ojos para desviar el desagradable reflejo del Sol.

Las pinturas más antiguas de nuestra península no son de sapiens, sino de neandertales. Y además los neandertales producían objetos decorativos. Si ponemos todo esto en conjunto veremos que se hace algo más complejo negar la percepción estética de los neandertales.

La gastronomía con su complejidad y abstracción los neandertales dominarban el fuego, y parecían usarlo para cocinar sus alimentos, tanto carnes como vegetales. Y eso sí lo sabemos con bastante certeza, porque se han encontrado restos de alimentos cocinados en sus yacimientos.

Medicina

Por aquel entonces nuestros antepasados sapiens estaban empezando a desarrollar su protomedicina, lo que debemos preguntarnos es si los neandertales tenían su propia versión. La respuesta, una vez más, parece ser afirmativa. En el sarro quedan atrapadas muchas sustancias y, gracias a ello, sobreviven al paso del tiempo. Así es como sabemos que un neandertal aquejado de una infección dental había consumido un hongo con ciertas propiedades antibióticas. Y, si queremos ser más rotundos y entender esa protomedicina como el cuidado a los enfermos y ancianos, encontraremos muchos ejemplos más de esqueletos mutilados o con lesiones serias cuyos huesos tuvieron tiempo para recuperarse, lo cual significa que recibieron cuidados de su tribu.

Los neandertales eran diferentes a nosotros en muchos aspectos, pero sorprendentemente parecidos. Porque si efectivamente tenían lenguaje, una percepción artística, rituales, pensamiento simbólico, cocina y protomedicina.

Llamarles humanos o no hacerlo es pura semántica.

Por otro lado, los neandertales no eran sapiens, había muchas diferencias entre nosotros. Sabemos que su altura era comparable a la de nuestros antepasados, pero su masa muscular era mucho mayor. Eso requería de más oxígeno, por lo que su tórax era más ancho. Su nariz era más gruesa y el ceño era mucho más pronunciado. La mandíbula también era más robusta y, aunque todo ello pueda sonar bastante burdo, su cara podría haber pasado por la de un humano contemporáneo, uno raro, pero dentro de lo convencional. El otro rasgo que nos diferenciaba de ellos era su cerebro, que resultaba ser mayor que el nuestro.

El volumen del cráneo no es en nuestros días un dato de valor intelectual.

Esto nos significa que fueran necesariamente más inteligentes que nosotros, podía ser una necesidad para controlar mejor su mayor corpulencia, como sabemos que ocurre en otros animales. Sin embargo, tampoco podemos descartar que, efectivamente, los neandertales nos sobrepasaran en algunas habilidades congnitivas.

ADN PREHISTÓRICO QUE ACLARA LA EVOLUCIÓN HUMANA

Svante Pääbo, con un modelo de cráneo de neandertal

Lo que si parece importante es el trabajo de Svante Pääbo

Que encuentra que afirma que el ADN prehistórico que han cambiado la comprensión de la evolución humana han sido galardonados con el premio Nobel de Medicina de este año. En 2014, se secuenció por primera vez el genoma de un neandertal, entre otras modificaciones genéticas se identificaron 96 aminoácidos (los componentes básicos que forman las proteínas) que difieren entre los neandertales y los humanos modernos. Desde entonces, se han estudiado todas para averiguar cuáles de ellas ayudaron a los humanos modernos a superar a los neandertales y a otros homininos.

La Asamblea Nobel del Instituto Karolinska de Estocolmo ha concedido el premio al sueco Svante Pääbo, del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig (Alemania).

Pääbo ha sido reconocido «por sus descubrimientos sobre los genomas de homininos extinguidos y sobre la evolución humana», según el veredicto de la Asamblea Nobel.

«A través de su investigación pionera, Svante Pääbo logró algo aparentemente imposible: secuenciar el genoma del neandertal, un familiar extinguido de los humanos actuales». «También realizó el descubrimiento sensacional de un hominino anteriormente desconocido, el denisovano».

Pääbo descubrió asimismo que los Homo sapiens y los neandertales se aparearon y tuvieron descendencia en común. Por ello, entre el 1% y el 4% del genoma de todas las personas de ascendencia europea o asiática es de origen neandertal.

“Estos descubrimientos sientan las bases para explorar lo que nos hace singularmente humanos».

Pääbo es hijo del bioquímico sueco Sune Bergström, que también ganó el premio Nobel de Medicina -lo hizo en 1982 por el descubrimiento de las prostaglandinas-.

Pääbo ha mantenido relación con investigadores españoles en las dos útimas décadas. De las seis investigaciones que la Asamblea Nobel cita como «publicaciones clave» en la carrera de Pääbo, dos tienen coautores españolas.

La primera fue la publicación del genoma completo de los neandertales en Science en 2010, que se basó en parte en restos hallados en la cueva del Sidrón en Asturias y en la que participaron el paleontólogo Antonio Rosas (director de las excavaciones del Sidrón, del Museo Nacional de Ciencias Naturales en Madrid), los especialistas en genómica Carles Lalueza-Fox y Tomàs Marquès-Bonet (del Institut de Biologia Evolutiva en Barcelona), y los prehistoriadores Javier Fortea y Marco de la Rasilla (de la Universidad de Oviedo). Todos ellos aparecen citados en el comunicado de la Asamblea Nobel que anuncia la concesión del premio a Pääbo.

Cita de nuevo a Tomàs Marquès-Bonet como coautor de la investigación sobre los denisovanos que Pääbo publicó en Nature en 2010.

EVOLUCIÓN HUMANA

La mutación de un gen impulsó la evolución del cerebro de los humanos modernos

Un pequeño cambio en el gen TKTL1 impulsó el crecimiento neuronal.

Reseñas

Sara Reardon

IGNACIO CRESPO @SdeStendhal

Tomàs Marquès-Bonet como coautor de la investigación sobre los denisovanos

Svante Pääbo, publicado en Nature en 2010.

DEPRESION Y SUICIDIO

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