Según un artículo publicado por la MIT Technology Review  y redactado por Stephen S. Hall, escritor científico, la luz permite cambiar la activación de las neuronas, una ciencia llamada optogenética. Reproducimos a continuación esa pieza de gran interés.

La rama de la neurociencia del comportamiento que se podría bautizar como «haz el amor y no la guerra» empezó a tomar forma hace unos años en California (EEUU) (¿dónde si no?) cuando los investigadores del laboratorio de David J. Anderson en el Instituto Tecnológico de California (Caltech) decidieron enfrentarse a la biología de la agresión. Iniciaron su línea de investigación instaurando la versión para roedores del club de la lucha, provocando a ratones macho para que se enfrentasen a machos rivales y, mediante una concienzuda labor detectivesca a nivel molecular, encontrando un ramillete de células del hipotálamo que se activan cuando los ratones empiezan a pelear.

El hipotálamo y su relación con la agresividad

El hipotálamo, entre otras funciones, coordina el input sensorial -la apariencia de un rival, por ejemplo- con respuestas en forma de comportamiento instintivo. En la década de 1920, Walter Hess, de la Universidad de Zurich (Suiza) había demostrado que pinchando un electrodo en el cerebro de un gato y estimulando determinadas regiones del hipotálamo, se podía transformar a un plácido felino en una fiera peluda. Surgieron varias hipótesis interesantes que intentaban explicar por qué y cómo sucedía esto, pero no había forma de probarlas. Teníamos buenas preguntas, pero no teníamos la tecnología para conseguir respuestas.

Ya en 2010 el Laboratorio Anderson de Caltech había empezado a distinguir los mecanismos y circuitos neuronales subyacentes en la agresión en sus belicosos ratones. Armados con una serie de nuevas tecnologías que les permitían centrarse en agrupaciones individuales de células dentro de las regiones del cerebro, los investigadores tropezaron con un descubrimiento anatómico sorprendente: la diminuta parte del hipotálamo que parecía relacionada con el comportamiento agresivo estaba entrelazada con la parte asociada al impulso de aparearse. Constituida de aproximadamente 5.000 neuronas, todas unidas, algunas aparentemente relacionadas con la cópula y otras con la lucha.

«No existe una única neurona genérica», explica Anderson, quien calcula que puede haber hasta 10.000 clases distintas de neuronas en el cerebro. Incluso las zonas más diminutas del cerebro contienen una mezcla de clases, afirma y «en muchas ocasiones estas neuronas influyen en el comportamiento en direcciones aparentemente opuestas». En el caso del hipotálamo, algunas neuronas parecen estar más activas durante el comportamiento agresivo, algunas durante el apareamiento y una pequeña subserie (un 20%) tanto en la pelea como en la cópula.

Optogenética para activar solo unas células

Este era un descubrimiento provocador, pero también una reliquia de la neurociencia antigua. ¿Cómo podrían saber con certeza qué causaba el comportamiento? ¿Podrían provocar a un ratón para que pelease simplemente activando unas pocas células del hipotálamo?

En los últimos 10 años la neurociencia ha sufrido una transformación debido a la aparición de una sorprendente tecnología llamada optogenética, inventada por científicos de la Universidad de Stanford (EEUU) y descrita por primera vez en 2005. Gracias a la optogenética, los investigadores de Caltech introdujeron un gen modificado sensible a la luz en células específicas de lugares concretos del cerebro de un ratón macho vivaracho, enérgico y a veces acaramelado. Usando un hilo de fibra óptica del grosor de un cabello insertado en el cerebro vivo, pudieron apagar y encender las neuronas del hipotálamo gracias a un haz de luz.

Anderson y sus compañeros usaron la optogenética para producir un vídeo en el que se dramatizan las tensiones amor-odio latentes en los roedores. Este muestra a un ratón macho haciendo algo natural, aparearse con una hembra, hasta que los investigadores de Caltech encienden la luz, momento en el cual el libertino roedor se vuelve loco. Al encender la luz se puede inducir el ataque, incluso de un ratón macho tranquilo, contra cualquier objetivo que tenga cerca: su pareja reproductora, otro ratón macho, un macho castrado (que habitualmente no se percibe como una amenaza) o, más improbable, un guante de goma que se deje caer en la jaula.

«Activar estas neuronas mediante técnicas de optogenética basta para despertar un comportamiento agresivo no sólo hacia objetivos apropiados como otro ratón macho, sino también hacia objetivos inapropiados, como hembras e incluso objetos inanimados», explica Anderson. Al contrario, con apagar la luz los investigadores pueden inhibir estas neuronas en medio de una pelea y «se puede detener una pelea instantáneamente».

En nuestro cerebro la parte “hacer el amor” predomina sobre la de “hacer la guerra”

Las investigaciones sugieren que hacer el amor supera a la guerra: cuanto más cerca estaba el ratón de consumar el acto reproductivo, más resistente (o ajeno) era a los pulsos de luz que habitualmente disparaban la agresión. En un artículo publicado en Biological Psychiatry titulado “Optogenética, o y violencia en el cerebro: implicaciones psiquiátricas» (Optogenetics, Sex, and Violence in the Brain: Implications for Psychiatry)  , Anderson señala: «quizá el imperativo de hacer el amor y no la guerra está grabado en nuestro sistema nervioso mucho más aún de lo que creíamos». Podemos ser tanto amantes como guerreros, y existe una distancia neurológica mínima entre ambos impulsos.

La optogenética y otras nuevas técnicas sirven para que los científicos puedan empezar a diseccionar la función de miles de tipos distintos de neuronas entre las aproximadamente 86.000 que hay en el cerebro humano.

Nadie sugiere que estemos a punto de poder instalar interruptores del circuito neuronal para controlar el comportamiento agresivo, pero, como señala Anderson, la investigación pone de relieve la cuestión más importante de cómo una nueva tecnología puede reinventar la investigación científica del cerebro. «La capacidad de la optogenética de convertir un campo de la ciencia basado principalmente en la correlación en uno en el que se pueden probar los efectos causales, es transformador», afirma.

Video MIT Optogenética: Control del cerebro con luz

Mañana seguiremos con la segunda parte de este interesante artículo….