La maldición de Ondina

En esta ocasión, la Dra. Consuelo Morgado, investigadora de la Universidad Veracruzana, contribuyó con un escrito bien interesante sobre la respiración y el sueño. Ojalá y sea de su agrado. Y tercera llamada…comenzamos!

La maldición de Ondina

En algunas mitologías y sobre todo en el folklore europeo, las ondinas (del latín unda, ola) son ninfas asociadas con el agua, generalmente descritas como hadas. Las ondinas son seres inmortales que tendrán alma si se enamoran de un mortal y dan a luz a su hijo. En 1812 el autor alemán Friedrich de la Motte Fouqué escribió la novela Undine. En esta obra, Ondina, una ninfa acuática se enamora de un caballero muy apuesto, Sir Lawrence, con quien se casa. Sir Lawrence jura a Ondina amor y fidelidad. Un año después, Ondina da a luz al hijo de Sir Lawrence, y desde ese momento pierde la inmortalidad y comienza a envejecer. Al paso del tiempo, mientras la belleza física de Ondina disminuye, Sir Lawrence pierde interés en ella y le es infiel. Una tarde, mientras Ondina caminaba por los establos, escucha un ronquido conocido. Cuando entra al establo, Ondina encuentra a su esposo dormido en los brazos de otra mujer. Enfurecida, apunta el dedo hacia su marido; él se despierta como si hubiese sido súbitamente golpeado. Ondina lo maldice diciendo: “tu juraste serme fiel en cada respiración mientras estuvieras despierto y yo acepté tu juramento. Entonces así será. Mientras estés despierto, respirarás, pero en cuanto duermas, tu respiración será tomada y morirás!!!!

¿Y las neurociencias?

Y alguno estará pensando: Que absurda historia, la respiración es una función autonómica en la que no se involucra la conciencia!!! Seguro Friedrich de la Motte Fouqué no imaginó que su historia daría nombre a una forma seria de apnea del sueño. La maldición de Ondina (en inglés: Ondine’s curse) es el nombre común del síndrome de hipoventilación central en el cual los pacientes pierden el control autonómico de la respiración, lo que resulta en la necesidad de iniciar concientemente cada respiro. Durante la vigilia, la ventilación (intercambio de gases en los pulmones) es normal, pero al dormir los pacientes sufren hipoventilación debido a que su respiración es poco profunda aunque con frecuencia normal. Al igual que el esposo infiel de Ondina, si los pacientes de este síndrome no son tratados, morirán al dormir.

La maldición de Ondina es un síndrome típicamente congénito, aunque en raras circunstancias puede aparecer después de un trauma severo o infartos en el tallo cerebral o por la presencia de tumores. Se cree que ocurre desde 1 en 10 000 hasta 1 en 200 000 nacimientos. Los niños nacidos con este síndrome generalmente presentan otras afecciones relacionadas con el mal funcionamiento del sistema nervioso autónomo, tales como obesidad y disfunción hipotalamica.

Pero, qué estructuras en el cerebro están involucradas en el síndrome de hipoventilación central? Bueno, pues se sabe que las áreas involucradas en la generación y regulación del ritmo respiratorio se encuentran en el tallo cerebral. En la década de los 90 se identificó en roedores una pequeña región llamada complejo preBötzinger que es la responsable de la generación del ritmo respiratorio. En roedores, este pequeño núcleo puede ser estudiado tanto en el organismo entero (estudios in vivo) como en rebanadas de tejido de tallo cerebral que lo contienen (estudios in vitro). Lesionando este núcleo en ratas adultas, McKay y colaboradores (Nat Neurosci, Vol 8, 2005) observaron que, 5-6 días después de la lesión las ratas respiraban bien durante la vigilia pero presentaban apnea severa durante el sueño de movimientos oculares rápidos (MOR, video). En el día 7 las apneas estaban presentes también durante el sueño no MOR, y para el día 9 las ratas respiraban de manera marcadamente anormal incluso en la vigilia. Evidentemente el daño causado al complejo preBötzinger por la lesión bilateral es tan severo que el ritmo respiratorio es completamente eliminado. Con lesiones menos severas, unilaterales, las ratas desarrollan apnea durante el sueño MOR pero conservan respiración normal en la vigilia (MacKay y Feldman, Amer J of Resp and Critical Care Med. Vol 178, 2008).

Si bien estos estudios demuestran la relevancia del complejo preBötzinger para la generación del ritmo respiratorio, no explican el vínculo entre la generación del ritmo y la necesidad de iniciar de manera conciente cada respiro en los pacientes del síndrome de hipoventilación central.

¿y que pasa en los seres humanos?

Usando técnicas de resonancia magnética, Kumar y colaboradores (J Neurosci Res, 2010) analizaron el daño axonal en áreas rostrales del cerebro en pacientes de SCHC. Estos autores describen daño axonal en varias áreas cerebrales rostrales como: cuerpo calloso, corteza prefrontal derecha, fornix anterior, hipotálamo, corteza orbitofrontal, hipocampo anterior, amígdala, núcleo caudado, corteza insular, núcleo accumbens, parte inferior de los lóbulos temporales y corteza occipital. Si bien estos resultados no explican directamente la necesidad de hacer conciente la respiración, sugieren que áreas importantes para el aprendizaje, la memoria y el movimiento se encuentran dañadas. Sin embargo, es imposible saber si el daño en estas estructuras es causa o consecuencia de la hipoxia (baja oxigenación cerebral) resultante de la hipoventilación. Estos hallazgos sí podrían ayudar a explicar los problemas cognitivos y motores en pacientes de SCHC que han sido reportados por otros autores. En 2004, Vanderlaan y colaboradores (Pediatr Pulmol. Vol 37) estudiaron a 196 niños con SCHC. Encontraron que 45% tenían cierto retraso en el desarrollo, 30% sufría alguna forma de problema de aprendizaje; 13% mostraba deficiencias de atención; 51% tenia deficiencias en el habla y 45% algún tipo de retraso en el desarrollo motor.

Aunque para estos niños y sus padres este síndrome parece verdaderamente una maldición, quizá Ondina no contempló que además de la apnea en el sueño, los pacientes de SCHC tienen una tolerancia a hipoxia (disminución anormal de los niveles de oxígeno en la sangre) e hipercapnia (aumento anormal de las concentraciones de bióxido de carbono en sangre) que los pondría en la escala de superhéroes. En personas sanas, existe un reflejo conocido como “hambre de aire” (en inglés “air hunger”) que es la imperiosa necesidad de respirar profundo después de sostener por algún tiempo la respiración. Quizá cuando eras niño jugaste en la alberca a “aguantar la respiración” bajo el agua. Entonces recordarás la necesidad de tomar un respiro profundo para recuperarte. Si bien uno puede entrenarse para pasar mas tiempo sin respirar y “retrasar” el reflejo, los pacientes con SCHC no experimentan “hambre de aire”. Algunos buzos profesionales de élite que normalmente hacen inmersiones sin tanque de oxígeno pueden “aguantar” la respiración hasta 11 min. En un estudio con 4 buzos (Binks y colaboradores, Respir Physiol Neurobiol. Vol 159, 2008) en el que se les ventiló mecánicamente por 5 min con niveles crecientes de bióxido de carbono para simular una inmersión, se mostró que, si bien 3 de ellos se habían entrenado para retrasar el “hambre de aire”, al final de la prueba tenían urgencia por respirar y cierto grado de malestar físico. Sin embargo, un buzo en particular no sentía la urgencia de respirar y no reportaba sentir ningún tipo de malestar al final de la prueba. Al analizar su historia clínica, se concluyó que padecía una forma leve de la maldición de Ondina, que en su caso, lejos de ser una maldición le otorgaba cierta ventaja sobre los demás buzos. Lo malo por supuesto es que siempre correrá el riesgo de morir asfixiado, eso si, sin ningún tipo de malestar, sin enterarse siquiera! Creo que después de todo, si que pudiera ser una maldición mas que una ventaja atlética.

Ya merito ganamos el cuarto partido, o de porque nos sigue entusiasmando el mundial si somos remaletas.

Pues ya viene el mundial de futbol, y poco a poco nos han ido lavando el cerebro (como cada cuatro años) de que tenemos un equipazo digno de llegar hasta lo más alto del torneo. Sin embargo no nos engañemos, nuestro nivel no da para tanto, y muchos lo saben, como esa empresa que te regala la tele si México gana el famoso 5º partido y llega a semifinales. Pero, ¿por qué ocurre eso?, ¿por qué nos seguimos entusiasmando tanto? Henry Chase y Luke Clark de las Universidad de Nottingham y Cambridge respectivamente, recién publicaron un artículo que podría ayudarnos a entender nuestra patológica afición al ya merito.

El truco de las maquinitas tragamonedas.

En su artículo publicado en el Journal of Neuroscience en Mayo de este año, los autores estudiaron el efecto de no ganar por tantito (near-miss) en un juego de azar. Es decir, si tienes una máquina tragamonedas, solo ganas cuando tienes cierta combinación de resultados, por ejemplo digamos tres cerezas. Pero si te sale primero una cereza, luego una segunda cereza, y luego en la tercera columna de la maquina tragamonedas, te sale la manzana que esta antecito de la cereza, entonces claramente no ganaste por tantito, aunque en realidad no ganaste, y punto. La máquina no te da nada de dinero.

La excitación del "ya merito ganamos"

Los autores hicieron un experimento en el que en vez de tres columnas utilizaban dos, pero el principio de no ganar por tantito era el mismo, solo se daba dinero si las mismas imágenes de las dos columnas se emparejaban, pero si se pasaba por una, o le faltaba una, entonces no se daba dinero, pero si se consideraba una instancia de no ganar por tantito.

En el estudio participaron apostadores que variaban desde apostadores ocasionales, hasta apostadores patológicos. Los investigadores pusieron a cada apostador en la máquina de resonancia magnética, y mientras los apostadores “jugaban” con la tarea de la máquina tragamonedas, los investigadores tomaban imágenes funcionales de sus cerebros. El propósito de sacar imágenes cerebrales funcionales era analizar el patrón de actividad de una región cerebral rica en el neurotransmisor dopamina y que ha sido asociada previamente no solamente con el acto de ganar dinero en las máquinas tragamonedas, sino de otras adicciones en general. Hay que recordar que la dopamina es un neurotransmisor que está involucrada en muchas funciones, incluyendo en el procesamiento de recompensas naturales como el sexo, o el chocolate. El estudio reveló un incremento importante en la actividad de esta región, conocida como el estriado ventral. Sin embargo lo más sorprendente del estudio es que se observó un incremento de actividad no únicamente cuando los sujetos ganaban dinero en la apuesta, sino que también se observó un incremento significativo de la actividad en los eventos cuando no ganaban por tantito. Al parecer, ese incremento de actividad en la vía neuronal asociada a las recompensas durante los ensayos de no ganar por tantito podría servir para soportar la conducta de juego, aún y cuando en realidad no se esté ganando nada.

Entonces, tal vez este estudio podría ayudarnos a entender esa euforia de cuando perdemos con el típico gol de último minuto, o durante la maldición de la serie de penales en las que siempre perdemos. Sin embargo no importa que no ganemos, al parecer podríamos seguir sintiendo el dopaminazo siempre y cuando solo perdamos por tantito. Bueeeno, eso si no te embarcaste con la super tele de 50 pulgadas!.

Ahí viene el lobo!

A partir de esta semana voy a comenzar a invitar a algunos amigos científicos a compartir este espacio de divulgación. Esto con la finalidad de explorar otros aspectos de las neurociencias de los cuales no estoy tan enterado, pero que siempre es bueno estar familiarizado.

El primer invitado es el Dr. Luis Beltrán Parrazal, investigador del Instituto de Neuroetología de la Universidad Veracruzana. El participa con esta pieza titulada: "Ahí viene el lobo"....

ahora, tercera llamada, tercera... Comenzamos!

Ahí viene el lobo!

Ahí viene el lobo!... huy! que miedo, no? Es bien conocido que nuestros potenciales predadores emiten señales químicas que recibimos para estar preparados y huir en caso de ser necesario. Pero se han puesto a pensar cómo es que nuestro cerebro se entera del peligro? Algunas observaciones realizadas en laboratorio muestran que animales como las ratas que han sido criadas por cientos de generaciones de forma aislada y sin haber visto en su vida un gato, muestran una conducta de miedo y defensa cuando se les expone al olor de un gato. Esta observación demuestra que la capacidad de detectar el peligro potencial de un depredador se encuentra determinada en los genes. Pero qué señales químicas y células son las responsables de estas conductas? Por su puesto la respuesta es como siempre las neuronas!!! y las hormonas!!!!. Sin embargo hasta ahora no era claro qué tipo de hormonas, ni dónde se localizaban con exactitud las neuronas sensibles a estas. En el último número de la revista científica Cell, Fabio Papes, Darren W. Logan y Lisa Stowers, investigadores de la universidad de Campinas en Brasil y del Instituto Scripps en Estados Unidos, publicaron un artículo titulado “The Vomeronasal Organ Mediates Interspecies Defensive Behaviors through Detection of Protein Pheromone Homologs” en el que describieron por primera vez el tipo de feromonas secretadas por los predadores y cómo los ratones detectan estas feromonas. Los investigadores encontraron que las feromonas liberadas por los predadores de los ratones son proteínas que se encuentran en saliva y orina, y que los receptores de estas proteínas se encuentran ubicadas en el órgano vomeronasal.

Pero cómo llegaron a estas conclusiones? Pues utilizando un ratón genéticamente manipulado que no presentaba el órgano vomeronasal y poniendo un algodón con feromonas de rata, víbora o gato. Los investigadores observaron que los ratones sin el órgano vomeronasal no mostraban conducta de miedo o defensa al ser expuestos a estos estímulos. Incluso estos animales sin órgano vomeronasal podían dormir junto a ratas anestesiada sin mostrar una conducta defensiva o de miedo. Y, cómo identificaron las feromonas responsables? Los investigadores primero fraccionaron por medio de métodos químicos la orina de la rata, estas fracciones entonces fueron probadas en experimentos con neuronas del órgano vomeronasal de ratones aisladas y cultivadas, y buscaron cual de las fracciones provocaba la activación de estas neuronas. Una vez que encontraron las fracción activadora aislaron las proteínas y las secuenciaron. Posteriormente al comparar esta proteína con las bases de datos, encontraron que las feromonas de varios predadores de los ratones eran muy semejantes entre ellas. Además encontraron que dependiendo del tipo de proteína estas eran capaces de activar diferentes grupos de neuronas en el órgano vomeronasal. Este hallazgo sugiere que los ratones pueden diferenciar el tipo de depredador. Bueno, hasta aquí este cuento del ratón, el gato y otros predadores.

                                        

Por ultimo para aquellos que se preguntan si los humanos también tienen el órgano vomeronasal, la respuesta es SI!!. El órgano en los humanos muestra algunas diferencias en su estructura comparado con el de otros mamíferos. No tiene un grueso epitelio sensorial pero si tiene algunas células que han sido descritas como neuronas receptoras bipolares. La localización y estructura sugieren que el órgano humano puede ser estimulado por compuestos volátiles, pero su función no es muy clara aun. Qué donde se encuentra este órgano: pues nada mas y nada menos que: en la nariz!!!!. Así que cuando sientan miedo ante su jefe, tápense la nariz!!! Quizá eso los calme!!!

Una siestecita para aprender mejor.

¿Alguna vez te has quedado horas estudiando por la noche para algún examen del día siguiente?, la verdad yo si lo llegué a hacer. Pero siempre que lo hacía existía el terror de que pasara lo peor: ¡tanto estudiar para quedarme dormido y no poder levantarme al día siguiente!. Claro que existe también otro problema latente con el estudiar en frieguita una noche antes del examen: que no se te pegue nada en la memoria y llegues al examen en blanco. El problema de no despertarte se puede solucionar poniendo un buen reloj despertador, o de plano diciéndole a tu mamá que te eche un cubetazo de agua (así además de despertarte, ¡ya te bañaste!). Ahora que el otro problema, el de que no se te pegue nada de lo que estudiaste, ese tal vez solo se pueda solucionar con una buena dormida.

De cómo aprender oratoria en la antigua Roma

La relación entre el aprendizaje y el sueño se intuía desde hace muchísimos años. Se sabe que desde la antigua Roma, Quintiliano decía que lo que no se podía repetir de memoria en una primera instancia, seguramente se podría repetir al día siguiente, ya que el tiempo, que es el mismo que se piensa contribuye al olvido, también causa que se fortalezca la memoria. Aquí la traducción al inglés hecha por el Reverendo John Selby Watson en 1856 de los textos de Quintiliano encontrados por Poggio Bracciolini en la abadía de St. Gall en 1416:

“I must not omit to mention what is found to be true by daily experience, that in minds of a somewhat slow nature, the impression of what is recent on the memory is by no means exact. It is astonishing how much strength the interval of a night gives it, and a reason for the fact cannot be easily discovered,…It is certain that what could not be repeated at first is readily put together on the following day, and the very time which is generally thought to cause forgetfulness is found to strengthen the memory”.

Aprendizaje y Sueño

Ahora bien, ya se ha demostrado ampliamente que dormir después de aprender algo es benéfico para el desempeño posterior. Incluso se sabe que la actividad neuronal relacionada al aprendizaje se vuelve a expresar durante el sueño. Sin embargo aunque se han hecho avances formidables en el campo de las neurociencias para entender la relación entre el aprendizaje y el sueño, poco se sabe de si existe una relación entre las ensoñaciones (lo que comúnmente se conoce como “soñar”) y el aprendizaje. Justamente el grupo de Robert Stickgold (Wamsley y cols), publicaron un artículo que se llama “Dreaming of a learning task is associated with enhanced sleep-dependent memory consolidation” (Current Biology Abril 2010). Estos autores se preguntaron si soñar acerca de la experiencia del aprendizaje estaría asociado a una mejoría en una tarea de memoria espacial dependiente del hipocampo. Para probar su hipótesis entrenaron a un grupo de sujetos en una tarea de navegación espacial y después los re-evaluaron 5 horas después del entrenamiento original. Los autores encontraron que la mejoría en el desempeño durante la evaluación estaba fuertemente asociada con sueños que contenían imágenes relacionadas a la tarea que algunos sujetos tuvieron durante una siesta que se echaron entre el entrenamiento y la evaluación. En contraste, sujetos que no se echaron esa siesta, pero que siguieron pensando en la prueba, no mostraron esa mejoría.

Tonses que, ¿duermo o llego desvelado al examen?... pus de perdis échate una siestecita en el metro camino a la universidad!

Estos resultados sugieren entonces que la consolidación de la memoria se facilita por la reactivación offline de memorias recientemente formadas, y que la experiencia de soñar pudiera estar reflejando esos procesos de re-consolidación. Entonces, este estudio confirmaría que es bueno dormir para amacizar lo que hemos aprendido, pero no solo eso, sino que lo que soñamos estaría relacionado a esos procesos. Total, que lo que decía Quintiliano desde la antigua Roma sigue estando tan vigente como lo que seguramente te ha dicho tu mamá: Ya mejor vete a dormir porque lo que no tuviste las ganas de aprender durante todo el semestre, difícilmente lo podrás aprender en una noche antes del examen….

De cómo ser todo igualitos en la escuela, o inhibir a la gente creativa

La creatividad tiene un lugar muy especial en la humanidad. Ahí tenemos a los artistas, que son grandes creadores como un Dalí, una Frida Kahlo, o un Picasso. También tenemos a los Bob Dilan, los Beatles o incluso los U2. Pero no solamente hay gente creativa en las artes, también en las ciencias y la tecnología. Por ejemplo, tenemos a Einstein y su teoría de la relatividad, o a Watson y Crick y la conformación de la doble hélice del DNA, o simplemente el desarrollo del velcro o los post it.

Después de meditarlo un poco cualquiera diría que la creatividad es un valor que debemos de cuidar y estimular en nuestros niños desde pequeños, porque uno nunca sabe si tiene en sus manos al próximo Da Vinci y lo está echando uno a perder. En realidad pues, lo mínimo que tendríamos que esperar es que los maestros estuvieran súper preparados para recibir a estos garbanzos de a libra. De hecho, los propios maestros dicen que les encanta tener niños creativos en clase.

La escuela y la creatividad

Pues recientemente me topé con un artículo bien interesante cuyo título en si ya despierta el interés: La creatividad: un valor o una carga en el salón de clases, por Westby y Dawson y publicado en el Creativity Research Journal en 1995.

Estos autores realizaron dos estudios para evaluar la percepción de los maestros sobre los estudiantes creativos. En el primero establecieron las características prototipo que deben tener los niños creativos. Para esto les pidieron a estudiantes universitarios que calificaran las características que los niños creativos debían de tener de acuerdo a investigaciones previas. Les dieron una lista de 50 adjetivos y frases y les pidieron que las calificaran de acuerdo a la pregunta de qué tan característico sería ese adjetivo sobre un niño creativo de ocho años de edad. Una vez obtenida dicha lista los investigadores tomaron los 10 ítems asociados a la mayor creatividad, y los 10 ítems menos asociados a la creatividad. Posteriormente le pidieron a un grupo de maestros de primaria que evaluara a su estudiante favorito con esta lista de 20 ítems usando una escala de 9 puntos que fue desde lo menos descriptivo (1), hasta lo más descriptivo (9). También se les pidió que evaluaran a su estudiante menos favorito. Obviamente la mitad de los maestros comenzó con el más favorito y la otra mitad con el menos favorito.

¿Y que encontraron?

El resultado de las evaluaciones de los maestros indicó que había una correlación entre el estudiante favorito y el proceso creativo. Hasta aquí uno podría pensar que en efecto, los maestros aprecian tener a los alumnos más creativos, y estos son sus favoritos. Esto sería excelente si no fuera porque la correlación ¡fue negativa!, es decir, mientras más creativo el chavo, menos favorito. De hecho también encontraron una correlación, esta si positiva, entre el niño menos favorito y la creatividad. Es decir mientras más creativo…. menos favorito, o en otras palabras, si eres creativo, vete preparando para caer de la gracia del maestro.

Los autores encontraron además un dato bien interesante: los maestros tienen una opinión diferente a la encontrada por investigadores –y los estudiantes universitarios- en el campo de la creatividad sobre las características de los niños creativos. Por ejemplo, según los maestros los niños que no se conforman, o que son emocionales, o que son impulsivos, o que quieren seguir sus propias reglas, o que no conocen sus propias limitaciones y tratan de hacer lo que otros consideran imposible, esos niños no son creativos. En cambio para ellos adjetivos como sincero, responsable, bien educado, confiable y lógico si son adjetivos asociados a la creatividad. Los autores notan que esos adjetivos no han sido asociados en ningún estudio previo con la creatividad.

El preferido de mi maístra.

Básicamente se pueden sacar dos conclusiones de este estudio. Si utilizamos las características ya reconocidas sobre la creatividad, entonces los maestros consideran una carga tener alumnos creativos en su salón, siendo estos alumnos los que menos les agradan. El segundo punto es que parece que los maestros tienen una concepción errónea de lo que son las características de la creatividad. Pareciera que más bien ellos piensan que los niños creativos son los bien portados que obedecen a la primera y hacen lo que les dicen los maestros. Claro que eso explica porque los maestros dicen que les gusta tener niños creativos en el salón.

Órale, no sobresalgas! O todos coludos o todos rabones!

Pero, ¿te puedes imaginar a un Dalí dibujando al elefantito igualito a como lo quiere la maestra?, ¿qué valor tiene eso? O a un Copérnico que escribiera en su examen que el sol gira alrededor de la tierra porque es lo que estaba en los libros! En efecto esos individuos brillantes de los que la humanidad se siente tan orgullosa, muy probablemente tendrían hoy problemas en la escuela. De acuerdo a una revisión publicada en el 2008 en el Creative Research Journal escrita por Kyung Hee Kim de la Eastern Michigan University, un altísimo porcentaje de niños sobresalientes (gifted en inglés) tienen un pobre desempeño en la escuela, y alrededor de un treinta por ciento de los niños que abandonan la escuela, pudieran ser de esos genios. ¿No me crees?, pues para muestra basta un botón. Einstein, uno de los mayores genios de la Humanidad, fue corrido de la escuela debido a su naturaleza rebelde.

Total que es cierto, tener a un cuate súper creativo en el salón representa un reto que nos cuesta mucho aceptar. Sin embargo, a poco no sería padrísimo tener una escuela que no solo aceptara a esos chavos, sino que además los cobijara en sus intereses, y les diera libertad, y los cuestionara aún mas, y …. Sigamos soñando!