Apuntes científicos desde el MIT

- Texto escrito por Victoria Puig,
neurocientífica e investigadora del Picower Institute (MIT) -

La vida del científico es intensa. Viajes frecuentes, conferencias interminables, muchas horas en el laboratorio devanándote los sesos... ¿Cómo podemos aguantar este ritmo? Pues en mi caso con mi botiquín particular: pastilla para la jaqueca, tranquilizante en los viajes de avión, pastilla para que no me tiemblen la voz y las manos en las conferencias, pastilla para el jet lag… y cafeína, mucha cafeína. Lo cierto es que estamos acostumbrados a tomar todo tipo de estimulantes y calmantes para engañar a nuestra mente. Pero ¿qué hacen todos estos fármacos en nuestro cerebro? ¿Son seguros?

Smart Drugs

Muchos de nosotros nunca tenemos suficiente memoria, concentración y horas para realizar todo lo que pretendemos hacer. Los estimulantes cognitivos o ‘smart drugs’, son fármacos que alteran la actividad del cerebro potenciando nuestras capacidades mentales cuando se necesita una ayudita extra. Existen varios tipos de potenciadores cognitivos en el mercado, y su utilización se ha disparado en los últimos años. En estos momentos los estimulantes más utilizados son los siguientes:

Cafeína

Se encuentra en altos niveles tanto en el café como en el té.

La cafeína inhibe a una fosfodiesterasa, lo que induce vasodilatación. Se conocen bien sus efectos anti-somnolencia y sus efectos secundarios, que afectan a los sistemas cardiovascular (palpitaciones), respiratorio y gastrointestinal (laxante).

Anfetaminas

Adderall y Ritalin son las más populares. Se prescriben comúnmente a pacientes con trastorno por déficit de atención con hiperactividad. Aumentan los niveles de dos neurotransmisores esenciales para la concentración y la memoria: la dopamina y la noradrenalina, pero se desconoce el mecanismo exacto. Tienen serios efectos secundarios: alucinaciones, anorexia, problemas del corazón y adicción. Son inmensamente populares entre los universitarios americanos (se estima que en algunas universidades americanas hasta un 20% las consumen regularmente). Los estudiantes consiguen los medicamentos de forma ilegal, a pesar de que en Estados Unidos el tráfico de estos medicamentos puede conllevar penas de cárcel.

Modafinil (Provigil)

Es el potenciador cognitivo de última generación, y el que está de moda.

También aumenta los niveles de dopamina y noradrenalina en el cerebro, pero al mismo tiempo afecta al sistema glutamatérgico, el neurotransmisor más utilizado por las neuronas.

Se utiliza ampliamente para tratar la narcolepsia, un desorden grave del sueño, y se ha demostrado que ayuda en el habla, la planificación, la concentración y la memoria.

Está todavía poco estudiado, y de momento no se han detectado efectos secundarios serios.

Además de estos compuestos, existen muchos otros que de una u otra forma mejoran las capacidades mentales. Un caso curioso es la nicotina de los cigarrillos, que ayuda en la concentración. Podéis encontrar una lista detallada aquí.

¿Qué estimulantes cognitivos funcionan mejor: fármacos, entrenamiento cerebral, dieta, meditación o ejercicio?

Fármacos

¿Son las anfetaminas y el modafinil realmente mejores que la cafeína? Varios estudios han sugerido que no. Además, se conocen poco los efectos a largo plazo de las ‘smart drugs’. Si además tenemos en cuenta los efectos secundarios conocidos y por conocer, la consumición de estos fármacos no es demasiado segura.

Entrenamiento Cerebral

Recientemente ha habido un ‘boom’ de productos informáticos que prometen mejorar las funciones cognitivas. ¿Quién no ha oído hablar de maquinitas para hacer sudokus o crucigramas en el metro? Hasta Nintendo y la Wii tienen aplicaciones para el ejercicio cerebral. El mercado del ‘brain fitness’ es muy importante actualmente, y sólo en 2007 generó 227 millones de dólares en Estados Unidos. Pero ¿qué ciencia hay detrás de todo esto? La evidencia de que el entrenamiento cerebral realmente funciona es muy limitada en este momento. Un estudio reciente realizado con personas de edad avanzada mostró que el entrenamiento no mejoró sus capacidades cognitivas, pero redujo el deterioramiento asociado con la edad. Otro estudio con niños con desórdenes en la atención mostró beneficios a nivel cognitivo. Sin embargo, no se conoce si esta mejora puede generalizarse a otras personas. Existe un grupo de científicos especialmente crítico con el entrenamiento cerebral, argumentando que hacer sudokus todo el día mejorará únicamente las capacidades cognitivas requeridas para esa tarea, es decir, que harás cada vez mejor los sudokus, pero que eso no tiene por qué beneficiar a otros aspectos de tu vida mental.

Dieta

Los suplementos nutricionales son también muy populares. Por ejemplo, se ha propuesto que las vitaminas B6 y E, así como otros compuestos (B12, folato, neuroesteroides), potencian la memoria. Lo cierto es que todos estos suplementos nutricionales se han estudiado muy poco y de forma poco rigurosa. Por lo tanto no está probado que realmente ayuden a las capacidades mentales.

Meditación

La meditación, al igual que los suplementos nutricionales, es otra técnica moderna ‘curalotodo’. De momento no hay evidencias científicas que demuestren que meditar beneficie a las funciones cognitivas. Pero hay varias investigaciones en curso en estos momentos, y habrá que esperar a las conclusiones. De todas formas, hacer meditación no puede más que aportar cosas positivas a tu cuerpo. Al menos te ayudará a reducir el estrés.

Ejercicio

Numerosos estudios han demostrado que realizar ejercicio es beneficioso para la salud mental, ya seas joven o mayor, estés en forma o sufras una enfermedad neurodegenerativa. Se ha demostrado que el ejercicio mejora especialmente funciones complejas como la memoria de trabajo o la planificación de tareas. También se ha demostrado que el ejercicio promueve el crecimiento de neuronas en el hipocampo, un área cerebral importante para la memoria y el aprendizaje.

En conclusión, parece que el ejercicio sigue siendo la mejor terapia para estimular tu mente. Pero esto puede cambiar en el futuro, ya que numerosas compañías farmacéuticas tienen varios fármacos en estudios clínicos que saldrán al mercado en los próximos años.

Pequeños, peludos… y listos

Por supuesto, todos los estimulantes cognitivos explicados anteriormente (con excepción de la meditación, seguramente) se han probado en animales antes de realizar los estudios clínicos con personas. Pero en la última década se ha dado un paso más con la generación de líneas transgénicas de ratones. Gracias a la ingeniería genética podemos diseñar ratones con funciones neuronales alteradas y estudiar si son más o menos inteligentes al realizar una batería de tareas que miden sus capacidades cognitivas. En estos momentos existen varias líneas de ratones que aprenden y memorizan mejor que los ratones normales. El problema reside en que algunos de estos ratones tienen problemas secundarios indeseables, como un aumento en la sensibilidad al dolor, aumento del miedo o problemas para olvidar cosas irrelevantes. Esto último es especialmente interesante: parece que el hecho de memorizar cosas con demasiada precisión interfiere con la habilidad de generalizar, de pensar de forma abstracta, y hace que los ratones tengan problemas para generar la estrategia necesaria para resolver la tarea. En cualquier caso, las investigaciones en ratones son importantes para comprender cómo funciona nuestra mente, y probablemente nos ayudarán a entender las bases moleculares de nuestra inteligencia.

Peligros relacionados con los estimulantes cognitivos

Está claro que los estimulantes mentales pueden ayudarnos enormemente en nuestra vida diaria. Pero su utilización indiscriminada está creando una gran polémica médica, ética y hasta filosófica.

En primer lugar por su dudosa seguridad. Es importante tener en cuenta que los potenciadores cognitivos tienen como diana al órgano más complejo y desconocido del cuerpo humano. Todavía hay pocos estudios que hayan analizado con rigor los efectos secundarios de los fármacos estimulantes tanto en pacientes como en personas sanas. Otro problema adicional es su prescripción a niños. No sabemos cómo los fármacos pueden afectar al desarrollo de sus cerebros a largo plazo, algo que por sí ya genera un conflicto ético.

Otro problema importante es la limitación de la libertad. Existen muchas personas forzadas a tomar medicación, lo que claramente restringe su libertad. Estas personas son, por ejemplo, niños, soldados y pacientes que son un peligro para sí mismos y para otros. En muchos países los soldados toman anfetaminas y modafinil para potenciar su estado de alerta. De hecho, en Estados Unidos los soldados están obligados por ley a tomar esta medicación si se les ordena. Por razones similares, es fácil imaginar un mundo en el que algunas empresas obliguen a sus trabajadores a tomar estimulantes. Un ejemplo hipotético sería un fármaco que permitiera a los cirujanos salvar a más pacientes. ¿Sería ético obligar a los cirujanos a tomar estos medicamentos antes de cirugías complicadas?

En cuanto a los niños, están al amparo de las decisiones que toman sus padres. De hecho, ya que la estimulación cognitiva en forma de educación en el colegio es obligatoria para todos los niños, ¿deberían los colegios exigir potenciación cognitiva a sus alumnos?

Otro problema grave es que los estimulantes de la mente pueden poner en peligro la justicia del sistema. El hecho de que algunos alumnos tomen estimulantes cognitivos y otros no lo hagan hace pensar si el examen en sí mismo es justo. Es como si en un examen en la universidad se permitiera a algunos alumnos tener una calculadora y a otros no. De hecho, es muy parecido al caso de dopaje en los atletas, que sí es ilegal. Por otro lado, si los estimulantes cognitivos son caros, sólo los alumnos ricos podrán comprarlos, aumentando aún más las ventajas que tienen con respecto al resto. ¿Debemos prohibir que los alumnos tomen estos fármacos para que los exámenes sean más justos?

Los estimulantes de la mente se prescriben a miles de personas con déficit cognitivo, pero también los toman miles de personas sanas de forma indiscriminada. De hecho, existe la denominada ‘psiquiatría cosmética’, personas sanas que toman fármacos (como el antidepresivo Prozac) para ‘sentirse mejor’. Estos tratamientos son muy populares en mujeres de edad avanzada. ¿Pero son realmente necesarios? Del mismo modo, ¿no sería recomendable reducir la cantidad de estrés en nuestras vidas y la carga imposible de trabajo a nuestras espaldas? ¿Y qué hay de nuestro espíritu de superación, de conseguir nuestros objetivos con esfuerzo? El tener fácilmente a nuestro abasto estas ‘ayudas cognitivas’ puede afectar a nuestra forma de ver el mundo y cambiar a nuestra sociedad de manera muy profunda.

Vicky Puig

Pregunta para los que soláis ir a correr de manera frecuente: ¿creéis que durante el recorrido, estar pensando cuánto falta por llegar o el tiempo que ya lleváis forzando vuestros músculos, influye de manera considerable en el cansancio físico percibido?

La experiencia de una de las mejores corredoras de larga distancia del mundo, que mejoró sus marcas tras una operación en la que le extirparon una parte del lóbulo temporal derecho de su cerebro, parecen indicar que sí.

A pesar del título tan veraniego del post y de introducir el asunto con cierta ligereza, la historia de la estadounidense Diane Van Deren, esconde más dolor que entusiasmo.

A los 16 meses de edad Diane sufrió una lesión en el cerebro que en aquel momento pasó desapercibida. Los médicos la encontraron años más tarde, cuando se pusieron a buscar las causas de los ataques epilépticos que Diane empezó a padecer a sus 30 años, durante el embarazo de su tercer hijo.
A partir de entonces, la situación se agravó y los ataques iban apareciendo de manera cada vez más frecuente, llegando a producirse 4 o 5 veces por semana. Había una solución: como la lesión estaba muy localizada, en 1997 los doctores optaron por quitar un fragmento del tamaño de un kiwi del cerebro de Diane.
Los ataques desaparecieron, pero también algunas de sus capacidades.
Desde la operación Diane es incapaz de orientarse, tiene mucha menos capacidad de memorizar, de organizar tareas, y ha perdido gran parte de su concepción del espacio y el tiempo.
Esto último, sin embargo, la ha convertido en una mejor atleta.
Diane ya era una aficionada a las carreras de larga distancia antes de que aparecieran sus problemas. Pero ahora, a sus 49 años, compite en carreras de más de 100 millas (161 km), y el año pasado ganó la Yukon Arctic Ultra 300 (480 km)

Como opina el neurofisiólogo que la trató en el artículo del New York Times que describe su historia : “cuando está corriendo, la cirugía cerebral le ayuda”. Diane entrena horas y horas por las Montañas Rocosas de Colorado y compite en larguísimas distancias sin el freno que puede suponer la percepción del tiempo y el espacio. Simplemente avanza y avanza sin capacidad para recordar donde se encuentra, y cuanto falta por llegar.
Los problemas de memoria y organizativos de esta madre de familia hacen que su día a día no sea nada fácil, pero como ella misma describe en este inspirador video (en inglés): “utilizo mis piernas como mis palabras. Cuando gano una carrera, es como una demostración de que todos podemos superar las tragedias que ocurren en nuestras vidas.”

Texto escrito por Miquel Bosch,
investigador del Picower Institute (MIT)

LOS SUEÑOS DE LAS ESPONJAS DE MAR”, por Miquel Bosch

Reconozco que a menudo a los neurocientíficos se nos va un poco la mano con esto del prefijo “neuro-“. Lo ponemos en todas partes: que si neuroeconomía, neuroética, neuromarketing, neuropolítica… En fin, una exageración total. Dicho esto, y con vuestro permiso, voy a introducir una nueva palabra: neuroevolución.
¿Es posible conocer el proceso evolutivo que ha seguido nuestro cerebro desde el origen del sistema nervioso? ¿Existen huellas o fósiles de cómo eran nuestros circuitos neuronales hace 100 millones de años?
A partir de las marcas y formas de cráneos fosilizados podemos deducir ciertas características del cerebro que contuvieron en su momento, como por ejemplo, que un tipo de Australopithecus tenía una parte de su lóbulo frontal más puntiagudo y por tanto más capacidad de abstracción y decisión que otro homínido de su misma época.
Pero poca cosa más se puede decir. ¿Cómo podemos saber cuándo aparecieron los circuitos neurales que nos hacen humanos, como los que permiten el lenguaje o la planificación del futuro? O yendo aún más atrás… ¿Cuándo apareció la corteza cerebral? ¿Y las propias neuronas? ¿Cuándo se empezaron a comunicar entre ellas?

Neurogenómica comparativa

Solemos imaginarnos a los expertos en evolución como personas curtidas por el sol desenterrando, cepillo en mano, rocas en forma de hueso de algún yacimiento lleno de polvo en Oriente Medio. Pero los hay que trabajan exclusivamente delante de una pantalla de ordenador -puede que también cubierta de polvo- observando pacientemente fósiles tales como este: ATGAACGGTACCGAAGGCCC…
En realidad tenemos un montón de yacimientos dentro de cada uno de nosotros. Nuestro ADN está repleto de genes inactivos y olvidados, de mutaciones fosilizadas de nuestros antepasados más lejanos. Cada una de las células de nuestro cuerpo lleva inscrito en su genoma la historia de nuestra especie. Podemos hallar cicatrices de las batallas luchadas contra los virus o las soluciones que desarrollamos ante los múltiples cambios climáticos que hemos sufrido. Solo se necesita un pico y un cepillo (en este caso una pipeta y un tubo de ensayo) para desenterrar esa cantidad enorme de información.
Eso es precisamente a lo que se dedica la genómica comparativa , una rama de la biología que está causando una auténtica revolución en el campo de la paleontología. Comparando las secuencias de los genes de diferentes especies podemos saber cuándo se bifurcaron sus historias evolutivas o cuándo se inventó una determinada habilidad, como el lenguaje, la visión en colores, los pelos, la respiración o los contactos sinápticos.

¿Sueñan las esponjas de mar con ovejas porosas?

La respuesta es… “No!”. Las esponjas -y me refiero a las poríferas, esos animales tremendamente simples y amorfos que viven en el lecho marino- no pueden soñar porque carecen por completo de tejido nervioso, neuronas, alma o cualquier sistema de control central. Por no tener, no tienen ningún órgano o tejido especializado. Son básicamente agregaciones de células que filtran el agua para retener los nutrientes que flotan en ella.
Por eso mi sorpresa fue mayúscula cuando, descuidadamente, me colé en la conferencia que Kenneth Kosik vino a darnos al MIT. Comentaba, visiblemente entusiasmado, que cuando se mudó de Harvard a la Universidad de California decidió hacer realidad uno de sus sueños científicos: dedicarse a buscar los orígenes evolutivos del sistema nervioso. Y no se le ocurrió otra cosa que buscarlos en los únicos animales que no disponen de él, las esponjas de mar.
Mediante las potentes técnicas bioinformáticas que ofrece la genómica comparativa, un estudiante de su laboratorio llamado Onur Sakarya hizo un descubrimiento asombroso: Encontró que la esponja Amphimedon queenslandica, uno de los animales más antiguos y más tontos que podemos encontrar por estos mares, poseía en su genoma prácticamente todas la piezas necesarias para construir las mismas sinapsis que encontramos en el cerebro humano. Pero, ¿para que querrán las esponjas todos esos genes y proteínas sinápticas?

Las sinapsis son, sin lugar a dudas, la clave del funcionamiento del cerebro. Son los puntos de contacto entre las neuronas, allí es donde se comunican, donde se envían mensajes químicos en forma de neurotransmisor. También es allí donde se almacena la memoria, ya que cada uno de los cien billones de sinapsis que tenemos en nuestro cerebro puede cambiar de forma independiente, bien potenciándose, bien debilitándose, grabando así la información que reciben del mundo exterior o de nuestros propios pensamientos interiores.

En las sinapsis encontramos una maquinaria muy especializada, llamada “densidad postsináptica ”, hecha de centenares de diferentes proteínas, cada una colocada en un lugar muy concreto, cada una con un trabajo muy definido que hacer. Forman un andamiaje fuerte pero maleable, que cambia constantemente a medida que aprendemos. Siempre había pensado que debe de haber costado muchos millones de años de dura selección natural para llegar a este diseño tan inteligente y tan eficaz.

Pero resulta que toda esa maquinaria ya ha estado allí desde los mismos orígenes del reino animal. Las esponjas, de las que los humanos nos desviamos evolutivamente hace unos 600 millones de años, ya tienen y tenían entonces la gran mayoría de estos ladrillos moleculares (en azul en la siguiente figura) que constituyen una típica densidad postsináptica humana. Únicamente les faltan unas pocas piezas, como los receptores de glutamato -las “orejas” que reciben los mensajes- (en amarillo en la figura), que no surgirán hasta unos millones de años más tarde con las medusas y las anémonas, y unos pocos elementos proteicos aún más modernos (en verde y rojo) que actúan como pegamento final para unir todas las piezas del puzzle.

En realidad no se sabe qué hacen esas proteínas en las esponjas, pero se sospecha que podrían agruparse para crear proto-conexiones en las larvas, que poseen cierta capacidad de recibir señales del exterior. Otra explicación alternativa es que las esponjas sean, en realidad, reliquias degeneradas de ancestros más evolucionados, y que en algún triste momento de la evolución perdieron su sistema nervioso y se apalancaron en el fondo del mar a vivir una existencia mucho menos estresante.

Los dominios de las proteínas

La lección que podemos aprender del trabajo de Kosik es que la vida evoluciona y soluciona sus problemas reciclando, reutilizando y combinando las piezas que ya tiene. Este fenómeno se conoce como exaptación : aprovechar inventos existentes, viejas estructuras, y reutilizarlas para una función completamente nueva. Otro ejemplo clásico son las plumas de las aves, que en su día fueron una invención de los dinosaurios para regular su temperatura corporal.
¿Y cómo se hace esto a nivel molecular? Simplificando un poco, podemos decir que un gen posee la información para fabricar una proteína, y cada proteína realiza un trabajo concreto en la célula. Pero las proteínas suelen estar formadas a su vez por dominios proteicos , es decir, fragmentos estructuralmente compactos, cada uno con una habilidad única. La función final de esa proteína será la suma de las habilidades de sus dominios. Viendo las proteínas como estructuras con piezas intercambiables (como la cabeza de Mr. Potato®, o como un puzzle, Tetris®, Lego®, Tente®, Mecano®…), podemos hacernos una idea de cómo trabaja la evolución. Recombinando estos dominios se pueden crear una infinidad de nuevas proteínas con propiedades inéditas, y a partir de ahí, funciones, órganos y especies completamente nuevas.
De entre los dominios más famosos, hay uno denominado PDZ que actúa como el Velcro®. Une selectivamente unas proteínas con otras y es crucial para mantener las sinapsis correctamente ensambladas. Los colegas de Kosik descubrieron que la similitud molecular entre los PDZ humanos y los de la esponja era de más del 90%. Es decir, el diseño básico no ha cambiado mucho en los últimos 600 millones de años.

Y es que, en el fondo, si nos ponemos las gafas de bioquímico y comparamos detenidamente los mecanismos moleculares que permiten a los humanos reflexionar sobre el origen del universo o inventar robots que paseen por Marte… y los mecanismos que les permiten a las esponjas llevar su apacible y so-porífera vida en el fondo del mar…pues, la verdad, no hay tanta diferencia.

A nuestro cerebro le gusta y necesita crear categorías, y lo hace para todo: cuando conoce a una persona nueva la clasifica en un grupo, bien sea racial, religioso, económico, cultural… Pero también necesita otorgar etiquetas a las situaciones y a los objetos. Eso no quiere decir que la manera de clasificar y ordenar haya de seguir una lógica coherente, no; muchas veces se trata de divisiones absurdas, pero que resultan útiles a nuestro cerebro para reconocer, aprender y reaccionar la próxima vez que se encuentre con otro elemento de la misma clase en el futuro.

Y no siempre sale a cuenta esa “manía” de catalogarlo todo, o por lo menos podríamos decir que puede llevar a confusión y errores. Afortunadamente, la experimentación y la verificación empírica pueden ayudar a escapar de esos errores.

Pongamos algunos ejemplos:

Genético / ambiental
Dentro del estudio de las características y propiedades de un individuo, se ha tendido a distribuirlas en las que vienen determinadas por el ambiente y las que son atribuidas a la herencia genética. El eterno debate nature vs nurturenature vs nurture. ¿Qué implicación tiene en la capacidad creativa de una persona su combinación de genes y cuánto intervino el entorno que vivió en su infancia? ¿Qué importancia tiene la genética en la tendencia a la adicción de un individuo?, ¿interviene más el ambiente que conoció el feto en el útero materno, o quizá influyó decisivamente el contexto vivido durante la adolescencia?
Durante muchos años, el debate permaneció en esa dicotomía. Ahora es difícil reducirlo a eso. Los genes no son nada sin la intervención del entorno y éste actúa sobre el genoma dejando sus marcas físicas, que pueden ser incluso heredables.
De eso nos habla en particular la epigenética, como pudisteis leer en la entrevista a Manel Esteller en un post anterior . Es el segundo código, el que liga nuestro código genético conocido hasta ahora -hecho de secuencias de bases en el ADN- al entorno. Nuestra alimentación, el aire que respiramos, las actividades que realizamos, los sentimientos que nos invaden, y un sinfín de vivencias alteran los genes sin afectar al ADN a nivel de su secuencia, pero sí interviniendo en la forma de expresarse.
Así que se acabó el dividir genes y ambiente. Están tan ligados y mezclados que no podemos trazar frontera clara entre ambos.

Natural / artificial
Cuando el cerebro categoriza coloca además muy a menudo una valoración o connotación. En el caso de la separación de lo que nos rodea entre lo que sería natural y lo que denominamos artificial, hay un claro regocijo por lo que proviene de la naturaleza. Parece que tiene que ser necesariamente bueno. Lo artificial, y por lo tanto generado y creado por la mente y la acción humanas, no suele conllevar las alabanzas de sano o beneficioso.
Me vienen así a la memoria las palabras de David Barash, psicólogo de la Universidad de Washington que pasó por Redes hace unos meses junto a su mujer Judith Lipton, psiquiatra y coautora con su esposo de “El mito de la monogamia”.
El libro repasa las costumbres de la vida en pareja de numerosas especies animales, incluyendo la humana, claro está. De momento sólo podemos decir que no hay nada, según las últimas investigaciones, que lleve a la conclusión de que la monogamia es un comportamiento natural. Aquí, natural se refiere a algo que llevamos con nosotros, inscrito de alguna forma en nuestros genes de un modo bastante sólido como para que tendamos a ser monógamos.
Y según las palabras de Judith, “la monogamia es posible, como el arte, pero no es natural; es más natural un modelo sexual en el que la gente encuentre una pareja, haga promesas que luego rompa, se produzca un abandono, a alguien se le rompa el corazón, luego se hagan más promesas, haya más corazones rotos… lo natural es una retahíla de corazones rotos”.
En este caso una actitud no natural puede resultar más beneficiosa para la vida en una sociedad como la nuestra.
En ocasiones la gente se refugia en lo natural, bien sean terapias, alimentación o comportamientos. Y muy a menudo resulta absurdo; lo natural puede ser igual o más perjudicial que lo artificial, que lo adoptado o nuevo. Hay una tendencia a pensar que lo natural nos corresponde más, por formar parte de la naturaleza lo conocemos mejor y podemos controlarlo. Nada más lejos de la realidad. Y es esta una dicotomía, la de natural o artificial, que nos hace caer en decisiones sin fundamento.

Normal / anormal
Como el cerebro necesita etiquetar, también ha de tener referencias, para poder comparar, para poder orientarse. La referencia de lo normal es básica y es una gran norma a emplear para evitar riesgos y para vivir en sociedad. Es reconfortante estar en la normalidad, aunque de vez en cuando convenga salir de ella un rato.
Pero en ciencia, y sobre todo en lo que puede concernir a la investigación médica, hay que tener cautela para decidir qué es normal y qué no.
Una triste anécdota viene a demostrarlo. La separación entre normal y anormal llevó en el siglo XIX a una decisión dramática para miles de personas. Se empezaba a estudiar el misterioso SMIS (“síndrome de muerte infantil súbita”), que afectaba a algunos bebés: morían durante la noche sin razón aparente para desconsolada sorpresa de los padres. Una vez hecha la autopsia los médicos compararon con la anatomía de bebés normales. Y ahí estaba la trampa: quiénes eran los bebés normales. En aquel momento, a finales del XIX, los médicos disponían de cuerpos para autopsias que provenían de las esferas pobres y desfavorecidas de la sociedad.
Al analizar los bebés muertos de SMIS y compararlos con los bebés normales, algo destacaba: su timo -órgano implicado en la maduración de las células del sistema inmunitario- era significativamente mayor.
Pero lo que no se sabía en aquella época era que el estrés, como el que podía sufrir la gente pobre debido a sus condiciones de vida y alimentación, a las enfermedades que padecían, podía reducir el tamaño de su timo.
De esta forma, se concluyó que el síndrome de muerte súbita del lactante se debía al tamaño excesivo del timo y se optó por irradiar la zona de la garganta y el pecho de los recién nacidos para evitar el crecimiento del órgano por encima de lo normal. En consecuencia, fue irradiada también la tiroides, glándula reguladora del metabolismo y situada en la garganta, no muy lejos del timo.
Y así fue como miles de personas, que fueron irradiadas en los primeros meses de vida para prevenir el SMIS, murieron años más tarde de cáncer de tiroides.
Y todo por haber considerado como normal algo que no había sido suficientemente analizado.

No podemos evitar catalogar, desde nuestro vecino al chocolate que comemos o la última ley aprobada por el gobierno… pero quizá debamos hacerlo con algo más de fundamento y pensarlo dos veces antes de poner etiquetas. Así eliminaremos unas cuantas barreras de en medio a la hora de movernos en este complejo mundo.

Hace un par de meses en el post “Acupuntura: ¿tienes alma de escéptico, médico o científico?” vimos que si divides a pacientes con dolor de espalda en tres grupos y a uno le practicas acupuntura, a otro le pinchas a poca profundidad en lugares no activos simulando que estás tratándole con acupuntura real, y al otro le das el mejor medicamento disponible para este tipo específico de dolor lumbar crónico, los dos grupos que reciben acupuntura, tanto la falsa como la real, mejoran por igual y por encima del tratamiento farmacológico.
La conclusión del estudio fue que la acupuntura sí funciona, pero no por la precisión en los pinchazos, ni por el mecanismo descrito por la medicina tradicional china, sino posiblemente por el contexto que la envuelve y la poderosa sugestión que puede generar. O por algo que todavía se nos escapa, y vale mucho la pena investigar.
A continuación preguntamos a los lectores del blog: “en tal caso, aun suponiendo que los meridianos y el equilibrio del yin-yang fueran un cuento chino, ¿tu la recomendarías igualmente como terapia?”. Diría que la mayoría de comentarios se decantaron por la opción pragmática del “Sí; el los casos que funcione mejor que otras terapias, aunque no sepamos muy bien cómo actúe, yo lo que quiero es curar (si soy un doctor) o que me quiten el dolor de espalda (si soy un paciente)”.

Lo mismo opinamos hace unos meses en este otro post , donde vimos que la mitad de los reumatólogos y especialistas en medicina interna encuestados en EEUU engañaban a sus pacientes dándoles placebo cuando no tenían nada mejor que ofrecerles. Su justificación era idéntica: “nuestro objetivo es mejorar la salud del enfermo, y sabemos que la sugestión de creer que algo te ayuda – aunque sea inexistente- tiene efectos fisiológicos positivos”. Cuando preguntamos “¿os parece correcto que un médico os engañe por vuestro bien?”, los comentarios se decantaron por la opinión “sí, yo lo que quiero es curarme. El placebo puede ser considerado una terapia”

El estudio de la acupuntura fue presentado durante una charla sobre el efecto placebo a la que asistí en los Institutos Nacionales de Salud de EEUU. No os conté otra investigación muy curiosa que citaron: Según el calendario astrológico chino los nacidos en un año determinado nacen con –entre muchos otros condicionantes- más predisposición a sufrir problemas específicos de riñón, o de corazón, o de hígado… en 1993 unos investigadores analizaron las causas de mortalidad de más de 28.000 chinos-americanos creyentes en la tradición astrológica, y comprobaron que tal correlación se cumplía. Fue un estudio controvertido, pero el autor de la charla aseguró que se ha confirmado en repetidas ocasiones.
Descartado por ilógico el supuesto de que nacer en el año del tigre o del cerdo influya de alguna manera en la organización de tus células renales, de nuevo parece que tener creencias fuertes puede influir positiva o negativamente en tu salud.

Unamos este último estudio con los dos anteriores, y ricemos un poco el rizo. ¿Cuál es el recurso sobrenatural que más ha sido utilizado en la historia para intentar recobrar la salud?
Rezar. O cualquier otro rito en que se le pida a un ser superior que ayude a ti o a los tuyos. Diría que bastantes personas religiosas han pedido en algún momento de sus vidas que su Dios preferido interfiera a distancia en las reacciones bioquímicas de sus cuerpos, o les de fuerzas milagrosas para superar la enfermedad.
No pretendo, en absoluto, burlarme de esta opción personal tan lícita. Utilizo estos términos demasiado sarcásticos para exponer que por muy irracional que pueda parecer… ¡funciona!
Los científicos han demostrado que tener fe en que un ser supremo escucha tus plegarias y está dispuesto a ayudarte puede mejorar la recuperación de una enfermedad. Quién sabe los mecanismos por los que esto ocurre... La hipótesis de que tal Ente superior exista y se apiade de ti no es contemplada por la ciencia, pero sí se propone que la sugestión puede activar algunas áreas cerebrales, o liberar cierto tipo de moléculas en mayor cantidad, o regular la expresión génica, o potenciar el sistema inmunológico…

Es obvio que llevar una vida religiosa conlleva otros factores no espirituales que harán que las monjas vivan más que la media de ateos, pero no es sólo eso. Hay realmente algo más, porque como explica este muy buen artículo del TIME magazine , el efecto protector observado en varios estudios es innegable.

Retomemos de una vez los ejemplos iniciales del post, y seamos un pelín provocadores: ¿podría entonces la fe estar justificada como una aplicación médica?
Recuerdo aquí las conclusiones que una parte sustancial de lectores de este blog hicieron en los posts anteriores: “lo importante no es que sea un engaño o no, sino que funcione”; “no me importa que el médico me recete un placebo si lo hace por mi bien, y aunque inexistente, me ayude”.
¿Aplicaríais la misma lógica en el caso de la religión? Imaginaros que sois un médico y tenéis un paciente muy creyente. ¿potenciaríais su fe sabiendo que eso le puede ayudar? ¿La sugeriríais que rezara como parte de la terapia?

Dicho debate apareció también en el TIME magazine hace unas semanas.
Como en el post de acupuntura, había tres posiciones muy bien definidas. El Dr. Richard Sloan era el escéptico que opinaba “los médicos no deben involucrarse de ninguna manera en asuntos espirituales“. George Handzo era un sacerdote –muy elocuente científicamente y nada dogmático- que sugería “ambas, ciencia y religión, son útiles, y sí podría resultar beneficioso integrar la fe en al práctica de la medicina“. Luego estaba el psiquiatra Andrew Newberg , interesadísimo en comprender qué diablos ocurre en el cerebro de las personas religiosas “Yo quiero hacer escáneres cerebrales de gente que está sintiendo a Dios, y saber interpretar cuidadosamente qué está pasando”.
Traslado este debate al blog, en un sentido amplio ¿hasta qué punto debemos potenciar o inhibir las creencias sobrenaturales que uno tenga? No olvidemos los efectos secundarios…

Imagínate en una cafetería inmers@ en una conversación apasionante sobre ciencia.
Estás absort@ escuchando las explicaciones de tu contertulio, y de golpe tu cerebro decide mandar una señal a tu brazo para que se mueva hacia la taza de café, la acerque a tu boca, la incline al tiempo que tus labios conforman un beso, aspiras un pequeño sorbo del líquido que contiene, y la vuelves a dejar sobre la mesa.

Entonces tu compañero te pregunta: “¿has cogido la taza de manera consciente? ¿Habías decidido que ese momento era el momento en que te apetecía tomar el café? ¿o ha sido un proceso totalmente automático?”
Tú no tienes ningún reparo en decirle que no, que no eras consciente, que ha sido uno de los centenares de procesos automáticos que realizamos continuamente sin pensar previamente en ellos. ¡Faltaría más que debiéramos andar pendientes de decidir cuando respirar, modificar nuestra posición en la silla, o cambiar de marcha mientras conducimos!

“Ok, estoy absolutamente de acuerdo”, responde él. “Pero ahora olvídate de nuestra conversación anterior, concéntrate sólo en la taza de café, y durante el próximo minuto elige meticulosamente las tres veces que vas a darle un sorbo. Hazlo cuando tú quieras hacerlo.”

Le sigues la corriente, y pasado el minuto te pregunta “¿has tomado la decisión de manera libre ahora?”. Tu contestas un contundente “claro! Esta vez sí que lo he pensado antes!”, y casi te ofendes cuando el rarito de tu amigo replica “No. La percepción de voluntad es una ilusión que crea el cerebro con posterioridad a que otros procesos inconscientes hayan mandado la orden de coger la taza de café a la zona motora de tu córtex prefrontal”

Suena extraño, pero un experimento muy parecido hizo en los años 80 Benjamin Libet , en lo que representó la primera amenaza testada científicamente al free will o libre albedrío.
Libet pidió a una serie de voluntarios que realizaran una serie de acciones con su brazo mientras registraba la actividad eléctrica de diversas áreas de sus cerebros y el momento exacto en que ellos creían que tomaban la decisión.
Los resultados indicaron que ciertas zonas del córtex prefrontal relacionadas con la planificación de acciones motoras se activaban medio segundo antes de que los individuos fueran conscientes de su elección.
Inicialmente los datos de Libet fueron tomados con escepticismo y aparecieron varias críticas al planteamiento metodológico de su experimento, pero desde entonces y con mejores técnicas han sido replicado en numerosísimas ocasiones. Una de las últimas, en este artículo de Nature Neuroscience que me envió un lector del blog (gracias José Luis), el cual explica el descubrimiento de otras áreas del cortex parietal que se activan hasta varios segundos antes de que seamos conscientes de la decisión que nuestro subconsciente ya ha tomado por nosotros.

La abrumadora conclusión es que nuestros actos están muchísimo más predeterminados por mecanismos cerebrales involuntarios de lo que nos creemos.
No tenemos dudas al afirmar que el comportamiento de una hormiga es puramente mecánico, o que una rana hambrienta se mueve sólo por instintos, o que el cerebro de un gato es un órgano que gestiona de manera automática e irreflexiva las entradas y salidas de información. En cambio, nosotros tenemos libre albedrío, nuestros movimientos no están tan predeterminados, no somos robots al servicio de nuestro subconsciente, el cual además nos deja tranquilos inventándose una ilusión para hacernos creer que sí tenemos cierta capacidad de control... No exageremos, quizás menos de lo que nos pensamos, pero algo sí debemos tener, no?

Puede, pero de momento la neurociencia no lo ha encontrado. En este muy recomendable artículo titulado “La fisiología del free will” el investigador Mark Hallett del NIH hace una revisión de todos los estudios y bibliografía científica acumulada hasta el año 2007 y concluye que “no hay ninguna evidencia de que el free will sea una fuerza en la generación de movimiento. La sensación de libertad existe, pero no es la causa del movimiento sino una percepción posterior. Los movimientos se generan inconscientemente, y la ilusión de voluntad llega después”.

Angustioso. Un resumen de las dos opciones a considerar sería el siguiente:

a) La voluntad (free will) como fuerza generadora de movimiento:

Decisión consciente ==> Mecanismos del cerebro motor ==> Movimiento

b) La voluntad como percepción:

Mecanismos del cerebro motor ==> Movimiento ==> Decisión consciente

En el caso del control del movimiento, la neurociencia está demostrando que la opción b) es la que más se ajusta a la realidad, aunque la mayoría pensemos que debe tratarse de limitaciones tecnológicas, porque obviamente la a) tiene que ser la correcta.

Pero reflexionemos un momento desde una perspectiva más filosófica. La opción a) efectivamente es la más lógica, pero tiene unas ligeras connotaciones dualistas: parece implicar la existencia de algo más allá de la actividad del cerebro que le dijera a las neuronas lo que deben hacer. Y hoy en día esta explicación más espiritual está ya bastante descartada. Entonces, ¿nos toca aceptar que nuestras acciones están mucho más programadas de lo que nos pensamos, por todo lo que va acumulándose en el subconsciente de programación genética, experiencias, influencias sociales, aprendizaje, traumas, estímulos subliminales…? La neurociencia parece indicar que si.

No sólo Mark Hallett aborda científicamente esta cuestión sobre el determinismo en nuestra conducta que hasta hace poco quedaba reservado a los filósofos. En el texto “Neurología de la autoconciencia” V.S. Ramachandran describe el free will como otra sensación generada por el cerebro para sobrevivir, como la sensación de unidad entre todas nuestras impresiones y creencias, de continuidad en el tiempo, o de un cuerpo propio que nos contiene. En “La neurociencia del free will” Laurence Tancredi interpreta los últimos estudios científicos como una clara erosión a la dicotomía mente/cerebro. Y en una revisión más conciliadora titulada “Implicaciones de los avances en neurociencia para la libertad de voluntad” , la bioética Hilary Bok reconoce un mayor grado de determinismo en nuestro comportamiento del que nos creemos, pero opina que esto no excluye de ninguna manera que sí mantengamos capacidad de decisión y responsabilidad sobre nuestras acciones más complejas.

La amiga con quien tomé un café el fin de semana pasado tampoco quedó muy convencida de que toda una serie de mecanismos inconscientes fueran los verdaderos responsables de dirigir su brazo hacia la taza, antes incluso de que ella tuviera la sensación de haberlo decidido.
Y tampoco pareció gustarle, cuando me explicaba los motivos racionales por los que eligió continuar viendo a su último dating, que le dijera que se dejara de historias, porque su subconsciente ya había decidido que ese chic@ le gustaba mucho antes de su riguroso análisis de pros y contras a plena consciencia. Y malo si no era el caso.

Y es que después de tanto ataque neurocientífico al free will yo sigo convencido de que sí tenemos libertad hacer lo que queramos, pero… ¿podemos decidir lo que queremos?

Lo prometido es deuda, y la neurocientífica Victoria Puig se ha currado un artículo impresionante sobre oscilaciones cerebrales y sus estudios con Laia i Luke, los simpáticos macacos que me presentó hace unos meses en su laboratorio del Picower Institute en el MIT.

No le robo más tiempo. Hoy la verdadera protagonista es Vicky y sus macacos:

(ah! preguntadles todo lo que queráis en los comentarios, pero os advierto que sólo responderá ella…)

Por qué los macacos no navegan por Internet y nosotros sí, por Vicky Puig

¿Qué hace que los macacos y los humanos tengamos un nivel de inteligencia tan distinto, a pesar de tener la anatomía y el ADN (~93%) tan similares? Muchas cosas. Una de las más importantes es el tamaño de un área del cerebro llamada Corteza Prefrontal.

La corteza prefrontal se encuentra en la zona más frontal del cerebro (detrás de la frente), y es una de las áreas cerebrales más evolucionadas en primates. Se encarga de controlar los pensamientos más complejos y abstractos que realizamos cada día. Gracias a ella tomamos decisiones, recordamos, aprendemos y controlamos nuestro comportamiento.

El famoso caso de Phineas Gage muestra como la corteza prefrontal determina, en parte, nuestra personalidad.
Gage era un trabajador de la construcción que en 1848 sufrió un accidente mientras trabajaba: una barra de metal le atravesó el cráneo destrozando su corteza prefrontal. Se recuperó rápidamente del accidente, pero su personalidad nunca volvió a ser la misma. Empezó a comportarse de forma extraña: era más impulsivo y maleducado (hacía cosas que no estaban socialmente aceptadas, como hacer preguntas indiscretas), no podía planear cosas a largo plazo (lo que le llevó a perder su trabajo), y se volvió insensible. De la misma manera, algunos pacientes con enfermedades psiquiátricas, como los esquizofrénicos, presentan anomalías en la corteza prefrontal.

Pongamos un ejemplo concreto de lo que hace la corteza prefrontal. Estás en tu coche parado delante de un semáforo en rojo. El semáforo cambia a verde y arrancas el coche. De repente, un niño cruza la calle, lo que hace que frenes de inmediato. La decisión de pisar el freno la tomó tu corteza prefrontal en pocas milésimas de segundo. La corteza prefrontal tuvo que inhibir la regla interna que se estaba siguiendo, ‘pasar’ (el semáforo estaba verde), por una nueva regla, ‘parar’. ¿Cómo puede el cerebro integrar tanta información en milésimas de segundo y actuar tan rápido?

Nuestro laboratorio en el MIT lleva años estudiando cómo la corteza prefrontal hace de ‘director de orquesta’ durante estas complicadas situaciones. Utilizamos macacos como modelo porque, aunque tienen menos corteza prefrontal que los humanos (la corteza prefrontal es un 30% del total de la corteza en humanos y sólo un 15 % en monos), los macacos son capaces de realizar tareas cognitivas relativamente abstractas. Por ejemplo, enseñamos a los macacos a recordar secuencias de objetos (A-B no es lo mismo que B-A), a categorizar cosas (les mostramos distintos tipos de gato para que aprendan el concepto ‘gato’), a aprender asociaciones entre imágenes y movimientos (cuando aparece un plátano en la pantalla tienen, por ejemplo, que mover la palanca a la derecha) o a prestar atención a un objeto mientras otros objetos aparecen y desaparecen. Los macacos son menos flexibles que los humanos, es decir, tardan más tiempo en aprender: los entrenamos durante unos 2 años con programas de ordenador hasta que comprenden los conceptos de orden, categoría, etc.

Una vez los macacos son expertos en su tarea, analizamos dos tipos de señales en su cerebro: la actividad de neuronas individuales y los cambios de voltaje generados por redes de neuronas. Este último fenómeno fue descrito inicialmente por Hans Berger en 1929, tras buscar durante años una prueba científica de la existencia de la telepatía. Irónicamente, Berger descubrió una señal generada por el cerebro que era de tan bajo voltaje que descartó que la telepatía fuera posible. Era el electroencefalograma (o EEG).

En el EEG se pueden ver claramente muchos tipos de oscilaciones, cada una a una frecuencia distinta. Aunque conocemos la existencia de las oscilaciones desde hace mucho tiempo, todavía no sabemos con certeza cómo se originan y para qué sirven. Se cree que las ondas provienen del campo eléctrico generado por millones de neuronas que disparan a la vez.

Algunas oscilaciones son muy evidentes durante ciertas etapas del sueño, como el sueño de ondas lentas. Se ha demostrado que las ondas lentas ayudan a recordar las experiencias vividas durante el día. El hecho de que el cerebro ‘oscile’ tanto durante el sueño hace pensar a los neurocientíficos que, por defecto, el cerebro está supersincronizado, y que la información que nos llega durante el día no hace más que romper esta sincronización. De hecho, no hace falta más que cerrar los ojos para que nuestro cerebro genere ondas alfa (8-12 ciclos por segundo), que desaparecen inmediatamente cuando abrimos los ojos. Increíble, ¿no? Las ondas alfa aparecen con la sensación de calma, y están muy acentuadas en personas que practican regularmente meditación, como el yoga. Esto significa que podemos ‘entrenar’ a nuestro cerebro a generar ciertos tipos de ondas, y hay científicos trabajando para que en un futuro no muy lejano este control mental pueda ayudarnos en nuestra vida diaria, por ejemplo, para encender y apagar electrodomésticos o mover una silla de ruedas. En el siguiente par de videos veréis hasta dónde ha llegado esta nueva tecnología. En uno de los videos podréis ver cómo una persona toca el piano a través de sus ondas cerebrales, y en el otro cómo una empresa americana está trabajando en un nuevo tipo de videojuegos que sólo requerirán que te pongas una cinta en la cabeza… y que practiques un poco con tus ondas cerebrales.

Cuando estamos despiertos, las dos ondas más evidentes son theta (4-8 ciclos/s) y gamma (30-80 ciclos/s). Se sabe que las dos aparecen durante procesos de memoria, pero aún se desconoce qué significan exactamente. Está bien descrito, sin embargo, cómo la interacción entre ondas theta y gamma en una zona del cerebro llamada hipocampo nos informa de nuestra situación en el espacio, y es imprescindible para que no nos desorientemos. Para quién esté interesado en estos temas recomiendo el libro ‘Rhythms of the Brain’, de Gyorgy Buzsáki. Se ha descubierto en los últimos años que pacientes psiquiátricos tienen muy alteradas algunas de estas oscilaciones, lo que va a ayudar enormemente a comprender las patologías y, probablemente, a diseñar nuevos tratamientos.

Pero, ¿cuál es la función de estas oscilaciones? Este es un tema muy candente en la Neurociencia actual y aún no tenemos la respuesta. La hipótesis más factible es que las oscilaciones sean una vía de comunicación entre distintas áreas cerebrales. Gracias a las oscilaciones, áreas distantes en el cerebro podrían ‘hablar’ entre ellas rápidamente. Lo cierto es que el cerebro tiene miles de millones de neuronas, pero sólo muy pocas están conectadas entre ellas: la mayoría de neuronas sólo interaccionan con las de su alrededor a través de sinapsis. La actividad sincronizada aparece, probablemente, cuando se genera un bucle de activación entre neuronas de la red: A excita a B, que excita a C, que excita a A… La sincronización de la actividad entre neuronas vecinas ayudaría a que el mensaje de la red se ‘oyera’ claramente en el resto del cerebro. De esta manera, la transmisión de información entre áreas del cerebro que están lejos físicamente sería fiable y lo más rápida posible.

Nuestro laboratorio ha descubierto que existen ‘superneuronas’ en la corteza prefrontal capaces de categorizar1 cosas (aumentan la frecuencia de descarga cuando pensamos en el concepto ‘gato’, independientemente del tipo de gato), capaces de contar2 objetos (disparan cuando hay, por ejemplo, tres objetos en la pantalla, sin importar qué objetos), capaces de memorizar3,4 objetos y posiciones en el espacio, o de asociar5,6 estímulos con conceptos (son las neuronas que nos indican qué reglas hay que seguir, por ejemplo, semáforo en verde-pasar). Ahora estamos estudiando si estas superneuronas pueden realizar más de una función a la vez, como recordar y contar.

Pero sabemos que estas superneuronas no trabajan solas, sino en grandes redes neuronales. Recientemente hemos descubierto que áreas distintas del cerebro ‘hablan’ a través de frecuencias diferentes dependiendo de la función a realizar. Entrenamos a macacos a buscar objetos en la pantalla mientras se les presentaban otros objetos ‘distractores’. Cuando los distractores eran muy diferentes del objeto, el macaco encontraba el objeto inmediatamente (Visual Pop-out), y las cortezas sensorial y prefrontal se comunicaban rápidamente a través de ondas gamma de alta frecuencia, casi de forma automática. Pero cuando el mono tenía que buscar el objeto en la pantalla porque los distractores y el objeto eran muy parecidos (Visual Search), la frecuencia de comunicación era gamma de baja frecuencia7.

El estudio de redes neuronales es complejo y requiere conocimientos matemáticos de alto nivel. Existen muchos grupos de investigación analizando redes neuronales sencillas en animales inferiores, como langostas o gusanos, animales en los que se ha podido mapear gran parte de su sistema nervioso. De esos experimentos se generan modelos matemáticos que tratan de explicar los fenómenos observados en primates. Pero el cerebro de los primates es mucho más complejo y todavía no conocemos con detalle la anatomía de las conexiones intracerebrales.
Para ello ha surgido recientemente el campo de la ‘conectómica’.

Para comprender el origen y la función de las redes neuronales está siendo necesaria la cooperación entre informáticos, matemáticos, biofísicos y neurofisiólogos. Este tipo de interacción es posible en centros como el MIT, donde expertos en distintas disciplinas trabajan juntos. Los avances en este campo están siendo espectaculares, y estamos empezando a comprender cómo nuestro cerebro procesa tanta información, y de forma tan rápida y tan precisa.

1 Freedman, D. J., Riesenhuber, M., Poggio, T., & Miller, E. K. Categorical representation of visual stimuli in the primate prefrontal cortex. Science 291, 312-316 (2001).
2 Nieder, A., Freedman, D. J., & Miller, E. K. Representation of the quantity of visual items in the primate prefrontal cortex. Science 297, 1708-1711 (2002).
3 Rainer, G., Asaad, W. F., & Miller, E. K. Selective representation of relevant information by neurons in the primate prefrontal cortex. Nature 393, 577-579 (1998).
4 Rao, S. C., Rainer, G., & Miller, E. K. Integration of what and where in the primate prefrontal cortex. Science 276, 821-824 (1997).
5 Wallis, J. D., Anderson, K. C., & Miller, E. K. Single neurons in prefrontal cortex encode abstract rules. Nature 411, 953-956 (2001).
6 Pasupathy, A. & Miller, E. K. Different time courses of learning-related activity in the prefrontal cortex and striatum. Nature 433, 873-876 (2005).
7 Buschman, T. J. & Miller, E. K. Top-down versus bottom-up control of attention in the prefrontal and posterior parietal cortices. Science 315, 1860-1862 (2007).

Esta vez hice lo contrario de lo me había recomendado todo el mundo. Y me ha ido la mar de bien.
(Estoy atendiendo al congreso de Neurociencia que se celebra en Washington DC, uno de los mayores del mundo, y en el que durante 5 días se gastarán 110.000 chinchetas para colgar posters científicos)
Tanto mis colegas científicos como periodistas me dijeron: “concéntrate sólo en lo que te interese. Pasa de lo demás o terminarás loco. No intentes abarcar demasiado, escoge unas pocas presentaciones y no te disperses”.
Parecía un buen consejo, pero luego pensé… si realmente me interesa un área determinada, puedo buscar información por mi cuenta y leerme los artículos científicos otro día con toda la calma del mundo. Además, ya ningún científico espera a los congresos para anunciar un descubrimiento revolucionario. Al contrario, si tiene indicios de algo muy prometedor, se lo calla hasta publicarlo para que ninguno de los asistentes “se lo pise”.
En cambio, un congreso como éste es ideal para explorar en lo desconocido, para abrir tu mente a nuevas temáticas que ni siquiera habías contemplado, y para revisar el programa sin un interés predeterminado dejándote fluir libremente por donde tu inquietud intelectual te conduzca.
El título de un mini simposio me recordó el excelente consejo que Boyce, nuestro estimado director de Knight Fellowship , nos dio al empezar la aventura en el MIT: “Explorad aquello que todavía no sabéis que os interesa. Buscad nuevos estímulos. ¡Rascad donde no os pique!”

Neurociencia del picor
A primera lectura este título puede parecer sólo una curiosidad más, pero esconde el nacimiento de una línea entera de investigación.
Me explico: hasta el momento los científicos trataban al picor como si fuera un dolor atenuado. Pensaban que la sensación de escozor se transmitía por los mismos circuitos nerviosos y se reproducía en las mismas áreas del cerebro que las señales del dolor. Sin embargo, varios descubrimientos han demostrado que el picor tiene sus mecanismos específicos. ¿Superfluo? No para los miles de pacientes que sufren picor crónico, para aquellos casos en que los antihistamínicos no son efectivos, y sobretodo para algunos tratamientos contra el dolor que causaban molestos picores como efectos secundarios, y que hasta ahora se consideraban inevitables.
Según Ethan Lerner, moderador del simposio especial sobre picor en el congreso de neurociencia, “el picor es el síntoma más común que tratan los dermatólogos".

“El picor es algo que ocurre en tu cerebro, no en tu piel” dijo el investigador Clemens Foster.
El contacto con una sustancia alergénica, o la picadura de un mosquito, hace que segregues histamina y una señal nerviosa viaje hacia tu espina dorsal, llegue al tálamo, se distribuya por otras áreas del cerebro, y aparezca una sensación de picor acompañada de enrojecimiento, hinchazón, y deseo de rascarse.
Dos cosas matizan los científicos: 1- este es el modelo clásico que puede tratarse con anti-histamínicos, pero hay otro tipo de picor no relacionado con la histamina para el que no existen tratamientos efectivos, y para las personas afectadas resulta un problema devastador. 2- Al contrario de lo que se pensaba hasta el momento, el picor no es un dolor atenuado, ni sigue sus mismos circuitos. Zhou-Feng Chen de la Washington University in Sant Louis ha descubierto el primer gen relacionado específicamente con el picor. Los ratones mutantes que Zhou-Feng Chen creó sin el gen del receptor GRPR reaccionaban de manera normal al dolor, pero no sentían escozor, algo muy relevante para ciertos tratamientos con morfina que generan intensos picores como efecto secundario. Chen también inyectó un inhibidor del GRPR en ratones que recibían morfina, y comprobó el picor desaparecía sin que el tratamiento contra el dolor perdiera eficiencia. Este inhibidor del GRPR podría terminar generando un fármaco contra el picor.

Lo interesante del caso es también ver cómo está naciendo una nueva disciplina, y las herramientas que se desarrollan para poder investigarla. Robert LaMotte dijo “el picor está donde el dolor estaba en los años 60”, y presentó un modelo de ratón de laboratorio con el que se distingue perfectamente si está sufriendo picor o dolor. Por su parte Matthias Ringkamp utiliza una planta llamada Cowhage para reproducir los picores no inducidos por la histamina, y así comprobar que involucran a fibras nerviosas diferentes.

Siento decepcionaros tras semejante rollo, pero los principales expertos en picor no supieron responder a la pregunta de por qué rascarnos alivia temporalmente el escozor, ni porqué no podemos dejar de hacerlo. Sugirieron que una señal dolorosa sobre la zona podría silenciar los circuitos del picor, pero “continua siendo un misterio” confesó Zhou Feng-Chen.

Devolver la visión con terapia génica
Éste es uno de los anuncios que más me ha impactado. Mi impresión era que la terapia génica tuvo un boom hace varios años, pero debido a problemas y dificultades metodológicas estaba perdiendo interés.
La idea es reparar genes defectuosos en las zonas concretas del cuerpo que sea necesario, utilizando un promotor que los introduzca copias correctas en las células y las inserte en el lugar correcto de la cadena de ADN.
“La terapia génica es conceptualmente muy sencilla, pero muy difícil de realizar”, dijo Paul Sieving, director del Instituto Nacional del Ojo del NIH.

Pues bien, este mismo año un estudio clínico con terapia génica ha logrado mejorar la visión de tres adolescentes que sufrían un tipo ceguera causada por la mutación del gen RPE65, que codifica un enzima necesario para metabolizar la vitamina A. Los investigadores inyectaron directamente la versión correcta del gen RPE65 por debajo de su retina de los pacientes.“Representa uno de los grandes avances en medicina, y vuelve a poner a la terapia génica de actualidad”, añadió Sieving.
Dejadme añadir a mi que en el congreso casi todo son avances muy prometedores en ratitas, por lo que esta noticia me resultó más notoria.

El olor del amor
Quien primero abordó este asunto fue Hiroaki Matsunami de la Duke University, al presentar sus estudios sobre la Androstenona, un esteroide sexual que se segrega en la saliva y el sudor, pero que curiosamente no la pueden oler el 30% de las personas.
La mitad del 70% restante lo percibe como un olor agradable (en los tests la asocian a palabras como dulce, floral, vainilla…), mientras que para la otra mitad resulta molesta (la relacionan con sucia, sudor, orina…). Matsunami ha demostrado que esta diversidad está relacionado con las variantes de un gen que codifica al receptor olfativo OR7D4. Si tienes la variante “RT” del gen, olerás la androstenona sin problema y te resultará desagradable. Si tienes la variante “WM”, es más probable que no la huelas, pero si lo haces te resultará placentera.

Algunos científicos han sugerido que la androstenona actúa como una feromona (moléculas que percibe el olfato y regulan el apetito sexual), pero la responsabilidad que tienen en la conducta sexual humana está en entredicho. No en cambio en otros animales, y aquí llegó el turno de la investigadora de Harvard Catherine Dulac, experta en feromonas y en la acción del órgano vomeronasal (la zona del cerebro encargada de regular la percepción de las feromonas). Dulac presentó en una conferencia plenaria sus impactantes resultados :
Cuando inactivó el sistema olfativo de ratones macho, estos no se apareaban.
Cuando inactivó el órgano vomeronasal, se intentaban aparear sin distinguir entre hembras o machos. Pero además, y esto fue lo más sorprendente, empezaban a tener comportamientos femeninos: Dulac nos mostró un video en el que ratones machos primero construían un nido, y luego cogían cuidadosamente a sus crías para meterlas en él. Está bien documentado que este tipo de conducta maternal es exclusiva de las ratones hembras.
Cuando inactivó el órgano vomeronasal de las hembras, estas también dejaban de distinguir entre machos o hembras, y sin que todavía haya una explicación clara, aumentaba de manera considerable su apetito sexual y también realizaban comportamientos masculinos muy intensos. Es una lástima que no os pueda enseñar el video que Dulac nos mostró, en el que una hembra intentaba aparearse desesperadamente con un macho apoyando las patas en la espalda de su compañero, y realizando unos característicos movimientos repetitivos con la pelvis.
Más allá de la curiosidad, el trabajo de Catherine Dulac es relevante porque concluye que los cerebros no están diferenciados por sexos. Existen circuitos específicos de comportamientos masculinos y de comportamientos femeninos, pero ambos están presentes tanto en machos como hembras y simplemente el entorno puede activar unos u otros.
Dulac sugiere que esto tiene mucho sentido evolutivo, porque en ciertos momentos podría ser positivo que un mamífero adoptara actitudes propias del otro sexo.
Debo añadir que al salir de la conferencia dos neurocientíficos españoles que habían leído este blog me advirtieron cautelosos que se trataba de un trabajo controvertido, y que de ninguna manera se podía extrapolar a humanos.
Les contesté que estaba claro, pero que entonces Dulac no debería haber mostrado subliminalmente una foto de tres hombres con un bebé en brazos…

Quizás si habéis aguantado a leer un post como éste os pase lo mismo que a mi atendiendo con actitud de explorador a un congreso cuyo "resumen" para prensa de "hot topics" es de 593 páginas; que en lugar de cerrar interrogantes se os abran de nuevos. Mea culpa, pero en el fondo no me parece nada tan pernicioso… :)

Por el momento, estas son dos de las palabras que destacaría del congreso de Neurociencia que se está realizando en Washington DC.

Evidentemente se muestran avances en Alzheimer, Parkinson, drogadicción, desarrollo, rehabilitación cerebral, bases biológicas del comportamiento, un renovadísimo interés postelectoral por las células madre… pero un congreso como éste , en el que participan 30.000 neurocientíficos y hay 16.000 presentaciones programadas, además del networking y los resultados que se puedan exponer, es ideal para cazar tendencias emergentes en una disciplina tan amplia como la neurociencia. Y de la misma manera que hace unos años lo más novedoso era la neuroplasticidad, o el nacimiento de nuevas células nerviosas en el cerebro adulto, parece que en estos momentos la epigenética y la conectómica están llamando la atención de los investigadores más fronterizos.
Que no os de pereza incorporar estas palabras en vuestro vocabulario junto con una cierta carga conceptual, porque serán necesarias para seguir relativamente de cerca los últimos avances en la comprensión del funcionamiento del cerebro.

La epigenética estudia los factores que influyen el la expresión de los genes, aparte de la secuencia de núcleotidos. Los genes son cadenas de A, T, C y G, y el orden en que se disponen codifica una determinada proteína que tiene un efecto en tu metabolismo. Pero desde hace ya varios años se ha visto que la forma cómo se empaquetan, cambios estructurales, o procesos como la metilación hacen que dichos genes se expresen más, menos, en ciertos momentos… y eso tiene implicación directa en gran número de enfermedades. Lo más curiosos del asunto es que estas modificaciones genéticas se acumulan a lo largo de tu vida, en función del entorno al que te expongas. Se trata realmente de la experiencia plasmada en tus genes, y están comprobando su tremenda relevancia en un gran número de trastornos mentales. Como dijo ayer Thomas Insel, director del National Institute of Mental Health es donde “nurture meets nature” (el ambiente se funde con la genética).

Connectomics o conectómica es el campo más novedoso en neurociencia. Tanto, que todavía tiene otros nombres como wiring (cableado), oscilaciones, neural connectivity… la idea principal es utilizar la nueva técnica del “difusión imaging” para observar el cerebro en una dimensión diferente; no sólo al nivel de la neurona y sus sinapsis, ni a las grandes áreas del cerebro, sino justamente en medio. ¿cómo se enlazan las neuronas entres si, y qué circuitos forman? Cuáles son las propiedades de estos circuitos, cómo llegan a desarrollarse, su implicación en el autismo, esquizofrenia, memoria y aprendizaje… es algo que sólo puede entenderse a partir de los mapas neuronales que desde hace muy poco los científicos son capaces de crear gracias a las técnicas de la conectómica. Entender cómo funciona una neurona es importante, y qué función tiene un área determinada del cerebro también, pero falta rellenar el espacio intermedio, entender cómo el cerebro se cablea y transmite la información. La idea no es nueva, la tecnología que disponen los científicos sí.

Profundizaremos en estos temas, y hablaremos de asuntos más concretos a medida que vaya digiriendo la información y escribir no me impida asistir a ninguna de las interesantísimas sesiones que se están presentando en el congreso. Me planteé ser muy selectivo, y fijarme en sólo 1 de cada 100. Resultaba duro descartar de cuajo el 99% de las investigaciones que se presentan (la mayoría posters), pero era necesario si quería centrar mi atención en asuntos específicos. Luego descubrí que eso correspondía a unas todavía desbordantes 160 sesiones…
Ups!, llego tarde a la de neurociencia del picor!

¿No hemos hablado todavía de parásitos? ¿Cómo puede ser? Es uno de mis temas preferidos!
Descubrí estas criaturas asombrosas grabando un programa de REDES en el departamento de parasitología de la Universidad de Valencia, después leí entero el libro “Parasite Rex ” de Carl Zimmer, terminé escribiendo un artículo donde hurgaba en sus inverosímiles ciclos de vida, y desde entonces son uno de mis temas recurrentes en conversaciones apasionadas sobre ciencia. La última de ellas hace unos días en un reencuentro informal de amigos. Hablamos del parásito que devora la lengua de algunos peces, se engancha a sus agallas y actúa como si fuera una nueva lengua. Allí afincado va quedándose parte de la comida que el pez ingiere. Discutimos el complejísimo ciclo de vida del plasmodium responsable de la malaria, de los diversos tipos de gusanos intestinales que existen, de los que se reproducen solos y de los que copulan permanentemente, del tripanosoma que descontrola el reloj biológico de tu cerebro y provoca la enfermedad del sueño cuando la mosca tse-tse lo introduce en tu cuerpo, de parásitos multicelulares que viven dentro de una única célula como el que causa la triquinosis, y del curioso origen etimológico del vocablo para-sitos.

En serio que me quedé pensando porqué a estas alturas de blog no había escrito un post sobre parásitos. Quizás era porque en los últimos meses no he recibido información nueva sobre ellos. Pero… ¿es este motivo suficiente? Lo reflexionaremos al final del post. Ahora dejadme que aborde el aspecto que más sorprendió a mis compañeros: la facultad que algunos parásitos poseen para modificar el comportamiento de los animales que los hospedan.

El control mental lo diseñaron los parásitos
Hay unas hormigas que cuando están parasitadas suben a lo alto de la hierba para permitir que una vaca se las coma. El parásito necesita madurar en el hígado del rumiante, luego viajar a su intestino para reproducirse, y allí liberar huevos por las heces. Las hormigas son el vector que completa el ciclo permitiendo que el parásito regrese al hígado de la vaca.¿No os lo creéis? Mirad este video en el que un hongo parásito hace que la hormiga suba también a lo alto de una hoja para que cuando el hongo emerja de su cabeza pueda expulsar las esporas desde más alto:

Más curioso todavía: Cuando el parásito “sacculina granifera” infecta el cuerpo de un cangrejo macho, secreta unas hormonas feminizantes que le hacen comportar como si fuera una hembra. El cangrejo se dirige hacia la arena, hace un agujero y adopta la posición de expulsar larvas. Pero salen las del parásito, claro.

También hay un crustáceo llamado “Gamarus lacustris” que se alimenta en las orillas de los ríos. Cuando aparece un pato se escapa rápidamente, claro. Pero cuando está infectado de una larva que sólo se reproduce en el cuerpo de las aves, hace todo lo contrario; sale del agua y se deja devorar por los patos.

Algo parecido ocurre con el parásito por el que a las embarazadas os dicen que no estéis en contacto con los gatos…

“Alucino con el toxoplasma” (Luismi al despertar de la siesta)
La mayoría de nosotros, y con total seguridad los que hayáis convivido con gatos, tenéis el Toxoplasma Gondii enquistado en algunas de vuestras células. No os preocupéis, no es peligroso. Sólo causa problemas si vuestro sistema inmunológico se deprime por el SIDA u alguna otra patología, o no esté todavía desarrollado como en los fetos.
En estos casos es recomendable alejarse de los gatos, ya que son el único animal donde este parásito se reproduce. Lo saben los médicos, pero no los ratones, sobretodo cuando están infectados. Atentos al dato: los ratones infectados con Toxoplasma Gondii pierden el miedo a los gatos. Va en serio, el parásito viaja al cerebro y de alguna manera afecta al comportamiento de los roedores para que no eviten ser cazados por los felinos.
Manuel Berdoy de la Universidad de Oxford realizó un experimento muy sencillo: En una especie de jeroglífico puso orina de gato en un rincón. Los ratones normales evitaban a toda costa acercarse a ese lugar. En cambio, los infectados pasaban por allí sin ningún inconveniente.

Viejas Nuevas historias
Recuerdo explicar esta historia hace 2 - 3 años en el piso de unos amig@s tras leer este artículo del genial Sapolsky . En la habitación contigua al salón Luismi despertó de la siesta, y se ve que somnoliento todavía escuchó durante unos minutos la curiosa conversación. Apareció con legañas diciendo algo cercano a “Ostras, Ostras… alucinante lo del toxoplasma! Qué fuerte tío… ”. Algo parecido ocurrió durante el reencuentro que comenté al inicio del post. Y es que divagar por historias científicas aparentemente intrascendentes también tiene su gracia, aunque no sean “actuales”. De hecho, durante la conversación nos fuimos por las ramas con temas tan antiguos como el impresionante experimento con el que Eddington probó la relatividad general de Einstein, o las esterilizaciones que se realizaron a principios de siglo en nombre de la eugenesia.
Anteayer comentaba con un amigo comunicador científico que solemos estar muy preocupados por explicar siempre nuevas historias, y nos olvidamos del montón de viejas que son excelentes y todavía permanecen desconocidas para el gran público. Hoy en este blog inauguramos la sección “Viejas Nuevas historias”.