Apuntes científicos desde el MIT

Os presento otro de los temas más candentes en neurociencia, que más interés suscitó en el congreso de la Society for Neuroscience, y que apunta a posible revolución en el estudio y manipulación del cerebro: La activación y desactivación de neuronas específicas mediante luz óptica.

Observad este video de una ratita con un agujero en el cráneo y una bombilla azul iluminando su corteza cerebral:



Tan pronto se enciende la luz azul, la rata empieza a moverse en círculos de manera alocada. En este otro video podéis ver una rata control a la que la luz no le afecta en absoluto.
Esta diferencia se debe a que a la primera, además de colocarle una bombilla en la cabeza, los científicos también han insertado algo más en las neuronas de su cortex motor derecho.

Dejadme que os lo explique desde el principio y un poco a lo bruto (disculpad los neurocientíficos), porque es acoj… sorprendente:

En los años 80 unos investigadores descubrieron que en la membrana celular de ciertas algas verdes había unos canales iónicos que cuando recibían luz azul, se activaban y permitían la entrada de iones cargados positivamente a la célula.

Hace muy poco, otros científicos pensaron que si las neuronas tuvieran estos canales ChR2 de las algas verdes, como las señales eléctricas que recorren las neuronas se forman precisamente por la entrada y salida de iones positivos, quizás podrían activarlas a voluntad utilizando sólo luz azul.
Dicho y hecho. En 2005 Ed Boyden logró transplantar el canal ChR2 a cultivos celulares de neuronas, y estimularlas a distancia con luz a la frecuencia específica del color azul.
Dos años después, Kart Deisseroth de la Universidad de Stanford creó el ratón transgénico que habéis visto en el video anterior. Deisseroth le introdujo el gen que codificaba la ChR2, y ahora es el único mamífero que tiene tales canales de rhodopsina en las membranas de sus neuronas. Cuando sus neuronas motoras del córtex derecho reciben luz azul, los canales se abren, dejan entrar iones positivos, se activan de repente, y el ratón empieza a girar hacia la izquierda.
Si se apaga la luz, sus neuronas vuelven al reposo y el animal se detiene.

Esperad que todavía hay más.
A principios de los 90 otros científicos habían descubierto un microorganismo (la arquea Natronomonas pharaonis) con un canal iónico que hacía lo contrario: al recibir luz amarilla permitía la entrada de iones negativos de cloro y detenía el potencial eléctrico. Ed Boyden pensó que este canal NpHR podía ser utilizado para desactivar neuronas, y en marzo del 2007 en su laboratorio del MIT volvió a crear neuronas que esta vez se silenciaban cuando recibían luz amarilla.
Poco después Kart Deisseroth y Feng Zhang anunciaron que habían inyectado genes en el cerebro de un gusano C. elegans para que expresara el canal NpHR en sus neuronas motoras. Cuando iluminaban al gusano con luz amarilla, los canales dejaban entrar iones negativos en las neuronas, disminuía el voltaje, las neuronas se desactivaban y el gusano detenía su movimiento.
Nuevo éxito, y anuncio de revolución en la neurociencia.

(el punto amarillo de la imagen es sólo una referencia del momento en que los investigadores emitían la luz. Podéis ver más videos del Caenorhabditis elegans en el material suplementario del artículo publicado en Nature)

Si os estáis preguntando para qué sirve todo esto, hay dos respuestas.
Una es para investigar. La posibilidad de activar y desactivar grupos específicos de neuronas a voluntad es una nueva y poderosísima herramienta de investigación para entender el funcionamiento de los circuitos cerebrales implicados en una tarea, y cómo su actividad se relaciona con conductas o capacidades determinadas. En otro artículo de nature se dice “es lo mejor que le ha pasado a la neurociencia en mucho tiempo”.
La segunda respuesta, y es en lo que el grupo de neuroingeniería de Ed Boyden está trabajando , recae en las aplicaciones clínicas de esta metodología: silenciar neuronas que están hiperactivadas como ocurre en el Parkinson y la epilepsia. Actualmente se utilizan electrodos cuya acción es poco específica. Sería ideal sustituirlos por implantes ópticos que hicieran lo mismo con luz amarilla de manera más localizada.

Debo confesar que en el congreso de neurociencia me explicaron que la verdadera exaltación colectiva se produjo el año pasado, ya que los resultados más espectaculares se produjeron durante el 2007. Pero también me dijeron que con esa perspectiva que ofrece el paso del tiempo, las expectativas no habían disminuido, sino todo lo contrario. De repente muchísimos grupos se han puesto a trabajar con esta novedosa tecnología. Sin duda la posibilidad de activar y desactivar células nerviosas concretas va a permitir grandes avances más allá incluso de la neurociencia, y todo apunta que algún Nobel caerá en el futuro sobre la gente que ha empezado esta campo de investigación.

Yo, a partir de ahora, cuando alguien me diga que está haciendo investigación básica sobre los canales iónicos de un microorganismo de nombre irrepetible, o estudiando cómo reaccionan ciertas algas verdes a la luz azul, nunca más me atreveré a poner en duda para qué sirve.

Créditos: los videos de ratitas han sido “tomados prestados” de la web del grupo de Kart Deisseroth en Stanford.

En Boston empieza ahora a hacer calorcito…
Supongo que en España ya llevaréis semanas de primavera-casi-verano, y las playas empezarán a coparse en busca del primer bronceado. Pues cuidado! Que tomar el sol puede causar adicción!
Lo se, lo se… exagero… pero algo hay...
Quizás vosotros ya conocíais el término, pero a mi me ha sorprendido encontrar esta semana un artículo sobre tanorexia (tan= moreno en inglés). En él se describen a jóvenes adolescentes estadounidenses enganchadas (la mayoría son chicas) a los aparatos de UV. Las tanoréxicas confiesan que nunca se ven suficientemente morenas, que cuando pierden color disminuye su seguridad, y que sus sesiones se han convertido en una obsesión.

Dependencia física y/o psicológica
Los expertos se ponen las manos a la cabeza cuando oyen hablar de estas nuevas “adicciones” al trabajo, a los gimnasios, o a tomar el sol... Para ellos el término adicción es algo muy serio, y requiere una clara “pérdida de control sobre el consumo de una sustancia que conduce a su búsqueda y toma compulsiva a pesar de los efectos negativos de la misma”. No se limitan sólo a sustancias químicas, claro que el juego también es considerado una conducta adictiva. Pero lo que cotidianamente llamamos “adicción” al café no pasaría de una dependencia, y la “adicción” a los gimnasios sería una conducta compulsiva. Nada comparado con un heroinómano, o alguien enganchado al tabaco.
Pues si este es el consenso, digamos entonces que la tanorexia es una conducta compulsiva. Pero indagando un poco he encontrado estudios recientes que sugieren la posibilidad de una dependencia física a la luz UV.
En 2005 , los investigadores Wagner y Warthan realizaron una extensa encuesta entre personas que pasaban mucho tiempo en la playa. Vieron que algunas se mostraban obsesionadas con tomar el sol cuantas más horas posibles, a pesar de ser conscientes de los efectos negativos que eso comportaba. Concluyeron que se trataba de una conducta adictiva, y nació el término tanorexia.
En ese momento ya se conocía que la luz UV incrementaba los niveles de unas placenteras endorfinas que refuerzan el sistema placer-recompensa en el cerebro. Fue en 2006 cuando Steven Feldman de la Wake Forest University realizó otro estudio en el comprobó que esto podría conducir a una cierta dependencia física. Los investigadores bloquearon los receptores opiáceos de usuarios frecuentes de salas de bronceado, y vieron que la mitad de ellos experimentaba un síndrome de abstinencia.

Medidas al respecto
Por descontado que no voy a entrar al trapo en el aspecto serio del tema, ni otorgarle una relevancia que no se si merece, pero según el artículo de Newsweek, los dermatólogos están preocupadísimos con el aumento de melanomas entre la población joven que abusa de las salas de UV. Aseguran que “el bronceado seguro no existe”, y sugieren que si aparece la palabra adicción, entonces los organismos de salud pública no se deben limitar a informar, sino a ser más estrictos con la legislación que regula estas prácticas. En el artículo se dice que la industria alrededor de los rayos UV centra sus campañas publicitarias diciendo que esta radiación ayuda a sintetizar vitamina D, cuyas propiedades para la salud son muy beneficiosas.
Sin embargo, el subdirector de la sociedad Americana del Cáncer Len Lichtenfeld opina que “promocionar sólo los beneficios de los rayos UV es como recomendar fumar para rebajar el estrés”.
La lógica indica que como el café, el vino, o tantas otras cosas… es cuestión de medida (algo que quizás se pierde más fácilmente en EEUU que en Europa). Pero como os decía, aunque seguro que hay aspectos sociales y psicológicos muy interesantes a considerar además del médico, yo aquí no pretendo ir mucho más lejos de la simple curiosidad.
La semana que viene, cuando aparezca el típico amig@ tostado al sol y os diga todo satisfecho ... “¿yo moreno? Qué va! Sólo un poquito…” le podéis incordiar diciendo “estás enfermo! eres es un tanorexic@!”