Seguimos con la segunda parte de este artículo publicado por la MIT Technology Review y redactado por Stephen S. Hall, escritor científico, según el cual la luz permite cambiar la activación de las neuronas, una ciencia llamada optogenética.
Posibilidad de perturbar una célula de forma precisa
Lo radical de la técnica de optogenética reside en que permite a los científicos perturbar una célula o una red de células con una precisión exquisita, la clave para poder dibujar los circuitos que afectan a distintos tipos de comportamientos. Mientras que tecnologías más antiguas como la toma de imágenes permiten a los investigadores observar el cerebro en acción, la optogenética les permite influir en esa acción, modificando partes específicas del cerebro en momentos específicos para ver qué pasa.
Y la optogenética no es más que una de entre una serie de nuevas herramientas revolucionarias que probablemente tengan un papel estelar en lo que parece ser la edad de oro de la neurociencia. Iniciativas de peso tanto en Estados Unidos como en Europa aspiran a comprender cómo el cerebro humano, ese embrollo de neuronas, tejido conectivo y circuitos de kilo y medio ha dado lugar a todo desde el pensamiento abstracto hasta el procesado básico de sensaciones, pasando por emociones como la agresión. La consciencia, el libre albedrío, la memoria, el aprendizaje, todo esto está sobre la mesa ahora que los investigadores cuentan con herramientas para investigar cómo el cerebro logra sus aparentemente misteriosos efectos.
Estimulación del cerebro para obtener respuestas
Hace más de 2.000 años Hipócrates señaló que si quieres comprender la mente, tienes que empezar por estudiar el cerebro. En los dos últimos milenios no ha pasado nada para que cambie ese imperativo, salvo la aparición de las herramientas que la neurociencia aplica a la tarea.
La historia de la neurociencia, igual que la propia historia de la ciencia, suele ser una historia de nuevos dispositivos y nuevas tecnologías. El primer electrodo accidental de Luigi Galvani, que provocó la contracción del músculo de una rana, ha inspirado todas las sondas eléctricas posteriores, desde el estimulador de gatos de Walter Hess hasta el actual uso terapéutico de la estimulación del cerebro profundo para tratar el parkinson (unas 30.000 personas en el mundo cuentan ya con electrodos implantados en el cerebro para tratar esta enfermedad). La fijación de membranas permitió a los neuroanatomistas observar el flujo de iones en una neurona cuando se prepara para dispararse. Y Paul Lauterbur no tenía ni idea, cuando aplicó un fuerte campo magnético a una triste y solitaria almeja en su laboratorio de la Universidad del Estado de Nueva York en Stony Brook a principios de la década de 1970, de que él y sus compañeros estaban estableciendo las bases de las máquinas de imágenes por resonancia magnética (IRM) que han servido para revelar el paisaje interno y la actividad de un cerebro vivo.
Nuevas tecnologías
Pero lo que realmente ha revolucionado la neurociencia han sido los avances en las herramientas de genética y genómica de los últimos años. Esos avances han permitido las manipulaciones genéticas fundamentales para la optogenética. Métodos de edición del genoma aún más recientes se pueden usar para alterar con precisión la genética de las células vivas en el laboratorio. Junto con la optogenética, estas herramientas significan que los científicos pueden empezar a fijar con precisión las funciones de los miles de tipos distintos de células nerviosas entre las aproximadamente 86.000 millones que contiene el cerebro humano.
Nada mide mejor el valor de una nueva tecnología que la cantidad de científicos que corren a adoptarla y usarla para reclamar nuevos territorios científicos. Como dice el científico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) que ayudó a desarrollar la optogenética, Edward Boyden, «Cuando sale una nueva tecnología suele haber una fiebre por hacerse con las tierras vírgenes».
Y mientras los investigadores se hacen con estas oportunidades en la genómica y la optogenética, aparecen nuevos avances en escena. Un nuevo tratamiento químico permite ver las fibras nerviosas directamente en los cerebros de mamíferos; microelectrodos robóticos pueden espiar (y perturbar) a células aisladas en animales vivos; y técnicas de imagen más sofisticadas permiten a los investigadores emparejar células nerviosas con las fibras en finas secciones de cerebros para crear un mapa tridimensional de las conexiones. Usando estas herramientas en su conjunto para lograr la comprensión de la actividad cerebral, los científicos esperan hacerse con las piezas de caza mayor del juego cognitivo: la memoria, la toma de decisiones, la consciencia, las enfermedades psiquiátricas como la ansiedad y la depresión y, sí, el o y la violencia.
Grandes inversiones para conocer el cerebro humano
En enero de 2013 la Comisión Europea invirtió mil millones de euros en el lanzamiento de su Proyecto Cerebro Humano, una iniciativa a desarrollar en diez años para crear un mapa con todas las conexiones del cerebro. Varios meses después, en abril de 2013, la administración de Obama anunció una iniciativa llamada Investigación Cerebral mediante Neurotecnologías Innovadoras (o BRAIN por sus siglas en inglés), que se espera inyecte hasta mil millones de dólares en el campo (unos 730 millones de euros) en una primera fase principalmente para financiar el desarrollo de nuevas tecnologías. Después tenemos el Proyecto Conectoma Humano, cuyo objetivo es usar imágenes de microscopio electrónico de secuencias de láminas de tejido cerebral para hacer un mapa de las células nerviosas y sus conexiones en tres dimensiones. Hay otras iniciativas de conectoma y mapas cerebrales en marcha en el Instituto Médico Howard Hughes de Virginia y el Instituto Allen de Ciencia Cerebral de Seattle (ambos en EEUU). Todas ellas forman parte de un gran esfuerzo global financiado con dinero público y privado para crear una representación completa del cerebro humano, desde el nivel de los genes y las células hasta el de las conexiones y los circuitos.
En diciembre del año pasado, como primer paso de la iniciativa BRAIN, los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos abrieron la puerta a propuestas para proyectos por un valor de 40 millones de dólares (unos 30 millones de euros) para el desarrollo de tecnologías en neurociencia. «¿Por qué insiste tanto la iniciativa BRAIN en la tecnología?», se pregunta la neurocientífica de la Universidad Rockefeller (EEUU( que codirige el proceso de planificación del proyecto, Cornelia Bargmann. «El verdadero objetivo es comprender cómo funciona el cerebro a muchos niveles, en el espacio y el tiempo, para muchas neuronas distintas, todo a la vez. Y si aún no hemos podido comprenderlo ha sido debido a las limitaciones impuestas por la tecnología».
