Además de comprobar científicamente que los animales pueden percibir el tiempo, la investigación puede ofrecer esperanza para la lucha contra el Alzheimer.
Un nuevo estudio de la Northwestern University encontró pruebas claras que afirman que los animales pueden medir el paso del tiempo. Al examinar la corteza entorrinal medial del cerebro, los investigadores descubrieron un conjunto de neuronas previamente desconocido que se encienden como un reloj cuando un animal está esperando algo.
“¿Sabe tu perro que hoy le tomó el doble de tiempo obtener su comida de lo que le tomó ayer? Antes no había una buena respuesta para eso”, dijo el doctor Daniel Dombeck, profesor asociado de neurobiología en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern quien dirigió el estudio. “Este es uno de los experimentos más convincentes para demostrar que los animales realmente tienen una representación explícita del tiempo en sus cerebros cuando se los desafía a medir un intervalo de tiempo”.
Para el estudio, el equipo del Dr. Dombeck se centró en la corteza entorrinal medial, un área ubicada en el lóbulo temporal del cerebro que se asocia con la memoria y la navegación. Debido a que esa parte del cerebro codifica información espacial en memorias episódicas, el Dr. Dombeck planteó la hipótesis de que el área también podría ser responsable de la codificación del tiempo.
“Cada recuerdo es un poco diferente. Pero hay dos características centrales para todos los recuerdos episódicos: espacio y tiempo. Siempre ocurren en un entorno particular y siempre están estructurados en el tiempo”, dijo James Heys, un estudiante postdoctoral en el laboratorio del Dr. Dombeck.
Para probar su hipótesis, los doctores Dombeck y Heys organizaron un experimento llamado tarea virtual “pararse en la puerta”. En el experimento, un ratón corre en una cinta de correr física en un entorno de realidad virtual. El ratón aprende a correr por un pasillo hasta una puerta que se encuentra aproximadamente a la mitad del camino. Después de seis segundos, la puerta se abre, permitiendo que el ratón continúe por el pasillo para recibir su recompensa.
Después de correr durante varias sesiones de entrenamiento, los investigadores convirtieron a la puerta en invisible en la escena de realidad virtual. En el nuevo escenario, el ratón aún sabía dónde se encontraba la “puerta” ahora invisible, basándose en las texturas cambiantes del piso, y esperó seis segundos en la “puerta” antes de correr abruptamente por la pista para recoger su recompensa.
“Lo importante aquí es que el ratón no sabe cuándo está abierta o cerrada la puerta porque es invisible. La única forma en que puede resolver esta tarea de manera eficiente es usando el sentido interno del tiempo en su cerebro”, dijo el Dr. Heys, autor principal del estudio.
Al usar realidad virtual, el Dr. Dombeck y su equipo pueden controlar perfectamente factores que pueden influir, como el sonido de que hace la puerta al abrirse. “No podríamos hacer la puerta completamente invisible en un entorno real. El animal podría tocarla, escucharla, olerla o sentirla de alguna manera. No tendrían que juzgar el tiempo; simplemente sentirían cuándo se abre la puerta. En la realidad virtual, podemos eliminar todas las señales sensoriales”, dijo el Dr. Dombeck.
Pero Dombeck y su equipo hicieron más que ver a los ratones completar la tarea de detenerse en la puerta una y otra vez. LLevaron el experimento un paso más allá al mapear la actividad cerebral de los ratones. Utilizando microscopía de dos fotones, que permite obtener imágenes avanzadas del cerebro de alta resolución, los doctores Dombeck y Heys observaron las neuronas de los ratones en acción.
“A medida que los animales corren a lo largo de la pista y llegan a la puerta invisible, vemos las neuronas que codificación espacial encenderse. Luego, cuando el animal se detiene en la puerta, vemos que esas células se apagan y un nuevo conjunto de células se enciende. Esto fue una gran sorpresa y un nuevo descubrimiento”, dijo en Dr. Dombeck.
El Dr. Dombeck notó que estas “células de tiempo” no se activaron durante mientras los ratones corrían, solo cuando estaban parados. “No solo las células están activas durante el reposo, sino que realmente codifican el tiempo que el animal ha estado descansando”.
Los resultados encontrados en este experimento se expanden mucho más allá de tu impaciente perro. Ahora que los investigadores han encontrado estas nuevas neuronas que codifican el tiempo, pueden estudiar cómo las enfermedades neurodegenerativas pueden afectar este conjunto de células.
“Los pacientes con Alzheimer se olvidan notablemente cuando las cosas ocurrieron a tiempo. Quizás esto se deba a que están perdiendo algunas de las funciones básicas de la corteza entorrinal, que es una de las primeras regiones del cerebro afectadas por la enfermedad”, dijo el Dr. Heys.
“Entonces, esto podría llevar a nuevas pruebas de detección temprana para el Alzheimer. Podríamos comenzar a preguntarle a las personas que juzguen cuánto tiempo ha transcurrido o pedirles que naveguen en un entorno de realidad virtual, esencialmente hacer que un humano haga una tarea de ‘pararse en la puerta'”, agregó el Dr. Dombeck.
La siguiente vez que veas a tu mascota impaciente de salir a ese paseo o recibir sus alimentos a la hora que regularmente los recibe, es porque sabe exactamente cuánto tiempo ha pasado desde que lo recibió por última vez. Además, este descubrimiento podría ayudar a entender mejor cómo funcionan nuestras neuronas y cortezas cerebrales en pacientes con demencia o Alzheimer, para así buscar una cura.
La investigación fue publicada esta semana en la revista Nature Neuroscience.
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