Apuntes científicos desde el MIT

Jueves 27 de Agosto, 23h 30 min. Restaurante Marvin’s (14th – Ust.; Washington DC). Carlos (Economista, Banco Mundial): “La semana pasada compré un libro usado sobre las fronteras de la ciencia editado por el National Geographic en el 1982. Interesantísimo!”

Pere: “¿Qué es lo que más te sorprendió?”

Carlos: “No se, me pareció como si no hubiéramos avanzado tanto…”

Pere: “¿Ah si? Curioso… ¿me lo podrías prestar?”

Carlos: “Claro! Cuando quieras”

Le llamé el sábado, me pasó el libro, y encima permití que volviera a pagar él la cerveza…

Buen ejercicio leer el librito. Creo haber pasado por tres fases diferentes:

En una primera ojeada todo indica que Carlos tenía razón. Cuando lees que la fusión nuclear puede ser la energía del futuro, o que estamos investigando en entender el Big Bang, en curar definitivamente el cáncer y el Alzheimer, en averiguar cómo emerge la conciencia humana, o saber cuál fue el origen de la vida, encontrar una teoría unificada para la física, o discernir cuánto de genético y de ambiental hay en nuestro comportamiento, te das cuenta que lo que en 1982 eran grandes fronteras de la ciencia, continúan siéndolo.

Luego piensas: “un momento…” y empiezas a darte cuenta que en el libro ni se mencionan palabras como energía oscura, calentamiento global, células madre, HIV, fMRI, epigenética, nanotecnología, o Internet.

La tercera fase es la más suculenta, ya que empiezas a leer detenidamente el texto y vas encontrando sorpresas a la hora de comparar lo que se conocía entonces, y lo que sabemos ahora. He aquí algunas de ellas.

Ya avanzo que éste no es un recuento exhaustivo, y queda abierto a que aprovechemos la flexibilidad del blog para ampliarlo en los comentarios o siguientes posts.

El destino del Universo

Confieso que me chocó ver una foto de Stephen Hawkins explicando los enigmas de los agujeros negros. Que no me crucifiquen los cosmólogos, pero todavía les llaman singularidad porque siguen sin entender qué ocurre en su interior.

Sin embargo, en ese momento se desconocía por completo que una misteriosa energía oscura hacía que el Universo se expandiera de manera acelerada. La duda era si la densidad de materia del Universo sería suficiente como para que la gravedad frenara su expansión y empezara a contraerse hacia un “big crunch ”.

No hemos terminado de cerrar una frontera, pero hemos abierto otra.

No sé cuantas veces habrá aparecido en los medios la noticia del descubrimiento de agua en Marte, pero en 1982 ya se sabía que ”en los polos de Marte hay hielo, y al mirar su superficie vemos rastros de erosión debido a agua líquida. Esta evidencia sugiere que Marte podría haber albergado vida en el pasado”. Estas frases me suena haberlas oído hace poco…

En contrapartida pensé “ok, pero por ejemplo, la Cassini-Huygens descubrió hace muy poco que en el satélite Titán había metano líquido, nubes de metano, lluvias… “ justo a las pocas líneas leí que resultaría muy interesante investigar el origen del metano de la atmósfera de Titán….

A principios de los 80 ya estaba publicado el modelo estándar y se conocían los diferentes tipos de quarks, leptones, centenares de partículas subatómicas, y las 4 fuerzas fundamentales que regían sus interacciones. Pero la gravedad todavía no encajaba en ese modelo estándar; la teoría era incompleta porque no conseguía ligar del todo la relatividad general con la mecánica cuántica. Muchas supercuerdas, pero continuamos encallados en el mismo punto.

En ese momento ya habían aceleradores de partículas, y el autor del texto defendía que 110 millones de dólares no era un precio caro para construir uno de nuevo que les permitiera entender “la estructura última de la materia”. Creo que el presupuesto del Large Hadron Collider (LHC) ronda los 9.000 millones. A ver si una vez reparada la chapuza nos regala por fin esa “teoría unificada”.

¿Cambio climático? ¿energías renovables?

Por el extenso espacio al que se le dedica en el apartado de Ciencias de la Tierra, hace 30 años lo más en boga era la tectónica de placas . Finalizada en los años 60, fue uno de los grandes avances del siglo XX y permitió durante las décadas siguientes clarificar el origen de volcanes, montañas, terremotos y todo lo referente a la estructura de la corteza de nuestro planeta.

A pesar de ser una publicación del National Geographic, no se dedica espacio a la biodiversidad ni a mostrar preocupación por el futuro medioambiental de la Tierra. Hay sólo una leve mención a ciertos cambios en el clima, causados seguramente por diferentes fenómenos naturales, y escondiendo dudas sobre si la actividad humana podría tener también alguna relación con ellos.

“Combustible fósil” no era una expresión maldita, y respecto al futuro energético la gran esperanza era imitar a las estrellas y reproducir la fusión nuclear en el laboratorio.

Las perspectivas de lograrlo parecen ahora igual de lejanas que entonces.

La nueva Biología

Es probablemente el campo que más ha avanzado en los últimos 27 años.

La única “sorpresa” que me llevé al leer el texto es que por ese entonces ya se había logrado clonar ratones por transferencia nuclear, y 15 años antes del nacimiento de Dolly, ya se especulaba en la posibilidad real de clonar humanos. Secuenciar el genoma, y ser capaces de escudriñar sus variaciones como ahora, parecía sin embargo una tarea prácticamente imposible.

También me llamó la atención la frase “se conocen 5.000 especies de bacterias”. Asumiendo que la microbiología habría logrado caracterizar muchísimas más, al buscar cuántas no esperaba encontrar que esta cifra ni siquiera se ha duplicado y se estima que faltan todavía centenares de miles de especies por descubrir.

Medicina

Claro que los avances recientes han sido espectaculares, pero la gran revolución en medicina había ocurrido unas décadas antes, con el control de las enfermedades infecciosas. En el texto un científico se congratula que en los 80 años anteriores al 1982 la esperanza de vida en EEUU había pasado de los 47 a los 74 años, y el primer tema fronterizo de su reportaje es jugar con la maquinaria celular para lograr el antienvejecimiento. En el 2009 es de 78 .

Cáncer, Alzheimer y enfermedades cardiovasculares eran el reto a abordar los siguientes años. El SIDA todavía no había aparecido en escena, y ni la obesidad ni la diabetes eran un problema alarmante de salud pública.

Mente y Cerebro

Invitando a los autores de la sección “Apuntes neurocientíficos desde el MIT ” a contarnos los avances más relevantes de los últimos 27 años en la neurociencia, en 1982 parecían entusiasmados con el PET (Positron Emission Tomography), una técnica que permitía rastrear las zonas activas del cerebro cuando realizaba determinadas acciones. Ahora existe una más específica fMRI (imágenes de resonancia magnética funcional), pero la esperanza de poder monitorear circuitos neuronales in vivo todavía debe esperar.

Sin duda se han conseguido grandes logros en el conocimiento de los cerebros enfermos, pero entender el funcionamiento completo de los normales continúa siendo una de las grandes fronteras de la ciencia.

Este es uno de los posts más abiertos del blog. Faltan infinidad de avances o no-avances por comentar. Creo que he sido injusto y me he centrado demasiado en los segundos. Aprovechemos lo dinámico del formato para ir ampliando perspectivas sobre cómo ha cambiado la ciencia en los últimos 27 años.

Vicky y Miquel son dos neurocientíficos que realizan su investigación post-doctoral en el Picower Institute del Massachussets Institute of Technology (MIT) de Boston.

Hace ya un tiempo Miquel Bosch nos contó cómo intenta averiguar dónde guardamos los recuerdos y la manera en que se consolida la memoria.
Meses después, Victoria Puig nos explicó sus estudios con macacos destinados a entender cómo su corteza cerebral aprende a realizar tareas complejas.

Desde hoy mismo, son los nuevos fichajes de este blog y alimentarán periódicamente la sección “Apuntes neurocientíficos desde el MIT”, donde revisarán desde su perspectiva científica pero de manera amena los últimos avances en la comprensión de este cerebro que nos hace humanos. ¡Bienvenidos!
Inaugura los "Apuntes Neurocientíficos", Vicky.

MONOS TRANSGÉNICOS: ¿EL LÍMITE DE LA ÉTICA CIENTÍFICA? Por Vicky Puig

Empezamos la sección con un descubrimiento que está revolucionando a la comunidad científica: la creación por primera vez de una familia de monos transgénicos. Los animales transgénicos son animales a los que se les ha introducido material genético que no pertenece a su especie. Hasta ahora se ha conseguido generar linajes de animales transgénicos de muchas especies: ratones, ratas, perros, gatos, conejos, ovejas… y ahora monos, en los que el gen introducido o transgen se pasa de generación en generación.

El estudio se ha publicado recientemente en la revista Nature (Mayo de 2009). El laboratorio, de origen japonés, ha conseguido que una generación de monos tití pase el gen de una proteína verde fluorescente procedente de una medusa (la GFP de ‘green fluorescent protein’) a su descendencia. Esto significa que la diferencia entre estos monos transgénicos y los normales es que los primeros son ‘verdes’ cuando se iluminan bajo luz ultravioleta, algo que de momento no es de mucha utilidad.

La idea es que en el futuro se puedan crear familias de monos con genes de enfermedades como el Parkinson o la esclerosis múltiple para ayudar en el entendimiento y tratamiento de estos males. Este trabajo no está exento de polémica debido a sus implicaciones éticas, ya que si se continúa desarrollando esta técnica será posible crear seres humanos transgénicos muy pronto.

La utilización de animales genéticamente modificados es fundamental para la Biología y la Biomedicina en general, pero este descubrimiento puede ayudar especialmente a avanzar en la comprensión de cómo funciona el cerebro.

En la actualidad existen muchos animales genéticamente modificados que se utilizan como modelo de enfermedades psiquiátricas y neurodegenerativas como el autismo, la esquizofrenia o el Alzheimer. La mayoría son familias de ratones a las que les han quitado un gen importante para el funcionamiento normal de las células, o en las que han introducido un gen con mutaciones específicas detectadas en familias humanas. Se utilizan preferentemente ratones, y no otras especies, porque los ratones son pequeños y fáciles de manejar, se reproducen muy rápido, y su anatomía y fisiología se conoce muy bien. La experimentación con estos animales pretende comprender mejor las causas que generan las enfermedades y permite probar posibles terapias.

En el siguiente par de videos (clicar en Behavior a la derecha) podréis ver un modelo de ratón con autismo , una patología grave provocada por deficiencias en el desarrollo del cerebro que se manifiesta por desinterés por el entorno social y que incluye una deficiencia severa en el habla. En los videos se muestran dos cubículos con dos ratones cada uno. Uno de los ratones está confinado en una cámara circular y el otro, que puede moverse libremente, puede decidir si interaccionar con él o no. En el cubículo de la izquierda hay dos ratones normales, y el que está libre, siguiendo el comportamiento natural de los ratones, va inmediatamente a socializarse con el otro. En el cubículo de la derecha, sin embargo, el ratón libre tiene inactivado el gen Pten, un gen candidato a estar involucrado en el autismo. Este ratón, aunque se mueve por el cubículo, prefiere no interaccionar con el ratón en la cámara circular, lo que indica poco interés en socializarse. Estos experimentos dan mucho que pensar porque demuestran claramente que nuestro comportamiento depende, al menos en parte, de los genes que hemos heredado: en este caso, la alteración de un solo gen es capaz de afectar el nivel de socialización del animal.

La limitación de estos modelos es que normalmente los animales genéticamente modificados sólo muestran algún aspecto concreto de las enfermedades, y eso es debido a que la mayoría de enfermedades mentales están causadas por la alteración de muchos genes a la vez, además de otras causas no genéticas. De hecho, crear un ratón verdaderamente ‘autista’ o ‘esquizofrénico’ es imposible, porque muchas de las deficiencias de los pacientes se dan en propiedades cognitivas inherentes al ser humano difíciles de reproducir en otros animales (en el modelo anterior de autismo, por ejemplo, no podemos estudiar deficiencias en el lenguaje). Está claro que los monos transgénicos podrían ser un modelo muchísimo mejor.

La comunidad científica está haciendo un gran esfuerzo para crear modelos de enfermedades mentales en monos. Ahora hace un año, se crearon monos transgénicos con el gen de la enfermedad de Huntington. Se optó por crear estos monos porque el Huntington es una de las poquísimas enfermedades del cerebro producidas por la alteración de un solo gen, el de la proteína huntingtina. El problema es que aunque estos monos tienen incorporado el gen humano mutado no pueden pasarlo a la descendencia, lo que hace que su utilización sea muy limitada. La creación de familias de monos transgénicos (en las que el gen alterado sí puede heredarse) con la enfermedad de Huntington podría acelerar el descubrimiento de una cura, porque muchos laboratorios podrían investigar a la vez con un modelo animal muy parecido al humano. La mutación en el gen de la huntingtina hace que mueran muchas neuronas en el cerebro, lo que tiene consecuencias devastadoras: movimientos descontrolados, cambios de humor súbitos, deficiencia cognitiva… En pocos años los pacientes no pueden caminar o hablar. Y de momento es una enfermedad incurable.

Humanos transgénicos?
Aunque los monos tití no son chimpancés o orangutanes, es fácil imaginar que en algunos años sea posible crear humanos transgénicos. Pero que sea posible no significa que se vaya a hacer, ni que se deba hacer, por supuesto. La polémica está servida… Y si el ejército decide crear SuperHumanos, con más masa muscular, mejor visión, mejor coordinación motora? Ahí dejo volar vuestra imaginación…

Si esto os parece de película, os animo a mirar el siguiente video donde investigadores del Case Western Reserve University en Ohio, USA, muestran a un ratón modificado genéticamente para que la eficiencia en el consumo energético esté muy mejorada, y lo convierte en un SuperRatón, ya que puede correr y correr sin parar durante horas…

Será imprescindible crear un nuevo marco legal alrededor de esta tecnología, exactamente igual a lo que ha pasado con las células madre. Y ya sabéis que el tema ha traído años de controversia. Por otro lado, disponer de familias transgénicas de monos muy evolucionados (como por ejemplo chimpancés) sería de mucha utilidad para comprender y encontrar tratamientos a enfermedades tan complejas como las mentales… pero cuál es el límite ético?

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 que un día cualquiera, al salir de casa y abrirse las puertas del ascensor, ves en su interior -cosa inusual- un amable ascensorista que te invita a pasar. Nunca le has visto y le das la mano a modo de saludo. En ese mismo instante una intensa corriente eléctrica pasa a través de su mano y recorre tu cuerpo de forma aguda y desagradable.
He aquí una experiencia –algo surrealista sin duda- que marcará y permanecerá grabada en tu memoria. Se creará un recuerdo que resurgirá sin falta la próxima vez que tomes el ascensor y, si volviera a aparecer el extraño ascensorista, no le darías en ningún caso la mano. Quizás fingirías estar esperando a alguien para no subirte y tomar después el siguiente ascensor.

Este pequeño incidente se incorpora en forma de huella física en la red de neuronas que conforman tu cerebro, en algún lugar de esa extraordinaria trama de 100.000 millones de neuronas y de 1.000 billones de sinapsis o conexiones entre ellas. Se habla de huella sináptica, porque es en el reforzamiento de las sinapsis donde queda materializada esa marca.
A partir de experimentos realizados en este tipo de contextos –evidentemente con ratas de laboratorio- se llegó a una serie de descubrimientos clave para uno de los grandes armisticios entre dos importantes disciplinas: la neurociencia y el psicoanálisis.
Este último daba por hecho que las experiencias marcaban al individuo de manera intensa hasta el punto de determinarlo en gran medida; la neurociencia, para los psicoanalistas, pecaba de reduccionista y entregaba todo el poder a las estructuras cerebrales con las que veníamos equipados.
Pero llegó uno de los más arrolladores descubrimientos neurocientíficos de las últimas décadas: la plasticidad cerebral, es decir, la propiedad del cerebro de ser modificado estructuralmente por las experiencias y los estímulos externos, y también por las percepciones y estados internos.
Esta es la base de todos los recientes estudios sobre la memoria y sus mecanismos cerebrales y moleculares.
Y es también lo que ha permitido llevar a psicoanalistas y neurocientíficos a hablar en la misma mesa. Si las huellas impresas por las experiencias son realmente cambios arquitectónicos en la red neuronal, es evidente que las situaciones vividas van a determinar en gran medida al individuo.

Representando esa reconciliación entre psicoanálisis y neurociencia, citemos a Pierre Magistretti , neurobiólogo de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne y co-autor con el psicoanalista François Ansermet, del libro "A cada cual su cerebro".
Magistretti pasó por Redes el pasado verano y nos habló de ese puente construido por la plasticidad cerebral entre la neurociencia y el psicoanálisis. Nos explicó que las huellas físicas dejadas por las experiencias en la estructura neuronal - podríamos llamarlas primarias- son más adelante reasociadas y recombinadas en otras redes distintas, configurando unas huellas secundarias, ya no estrictamente relacionadas con la experiencia. Magistretti y Ansermet apuestan incluso por decir que esas huellas secundarias son lo que nos configura realmente, constituyen nuestra identidad.

Vamos a ver cómo esa identidad está tejida en el recóndito inconsciente.
Ha sido gracias a numerosos experimentos que buscan indagar sobre la memoria y los mecanismos que la construyen que se han podido revelar poco a poco las bases fisiológicas del fenómeno de recombinación de los recuerdos al que alude Magistretti. Entre los investigadores que se dedican a este campo, está Cristina Alberini del Departamento de Neurociencia y Psiquiatría de la Mount Sinai School of Medicine, en Nueva York. Una de las líneas de investigación de su grupo analiza las bases moleculares de la memoria y los procesos de estabilización de la misma, encauzado al desarrollo de terapias para los desórdenes de estrés postraumático.

Alberini fue una de las invitadas al coloquio organizado por Pierre Magistretti en mayo, en el Collège de France, titulado “Neurociencias y psicoanálisis: un encuentro entorno a la emergencia de la singularidad”.
En su exposición , “La dinámica de nuestras representaciones internas: consolidación de la memoria”, Alberini describió los experimentos que le permitieron concluir sobre la función del proceso de re-consolidación de los recuerdos; esa reformulación de lo ya almacenado que iría elaborando con el tiempo la singularidad del individuo.

Aunque los neurocientíficos trabajen con ratas de laboratorio, tomemos el caso con el que iniciamos el post.
Se trataba primero de esclarecer qué regiones de tu cerebro y qué procesos se ponen en marcha para que la huella dejada por la experiencia, la primera vez que sucede, perdure y te permita reaccionar la próxima vez que te encuentres en semejante situación. Dicho de otra forma, ¿cómo se consolida la memoria declarativa, la que se refiere a hechos, personas y objetos que nos rodean?
Dos áreas esenciales en el procesamiento de la información son el hipocampo y la amígdala. El primero encauza la información del contexto, la segunda tramita la memoria emocional, las respuestas de estrés y de miedo.

Para que ambos procesen lo que está sucediendo, se han de producir cambios significativos en la actividad de las neuronas implicadas y en la comunicación entre ellas. Y eso, en el marco de un organismo vivo terrestre como un ser humano, se trasluce muchas veces en activación de genes y la consiguiente síntesis de proteínas. Éstas son las pequeñas máquinas que se encargan de mover, transformar, eliminar, reponer, activar, y un sinfín de funciones más.
Para verificarlo, inyectamos en tu cerebro, con una cánula directa a tu hipocampo, una sustancia inhibidora de la síntesis proteica. Y ya que estamos, hagámoslo en diferentes momentos respecto al instante en que ocurre el suceso para indagar cuándo se ponen en marcha los procesos que consolidarán el recuerdo.
Te inyectamos el inhibidor bien sea antes de que salgas de casa y llames al ascensor, bien cinco horas después del “susto”, 24 o 46h después.
Si pudiéramos realizar estos cuatro tests, comprobaríamos que cuando la inyección que impide la síntesis de proteínas se efectúa a las cinco o a las 24 horas después del suceso, se trastoca la consolidación de la memoria, la huella no puede afianzarse y el recuerdo desparece: dos días más tarde, si apareciese el ascensorista, le volverías a dar la mano inocentemente, creyendo no haberle visto antes ni haber tenido ningún percance con él.
Si la inyección es antes, no interfiere en la formación del recuerdo y si es 46h después, tampoco. Tras 46h, la huella ha dejado de ser vulnerable.
Podemos decir que el proceso de fijación de la memoria se produce dentro de un margen de tiempo determinado tras la experiencia, con una intensidad máxima alrededor de las cinco horas. Tras ese tiempo, la memoria ha dejado de ser frágil, se estabiliza… pero ¿hasta cuándo?
Se pensaba que para siempre, pero los neurocientíficos conocen ahora la existencia de un segundo procesamiento de la información almacenada; transcurre una vez el recuerdo de la experiencia es revivido, reactivado por un estímulo externo o interno. De forma que a pesar de tratarse de una huella estable, pierde su fuerza y vuelve a su estado frágil cuando el recuerdo es recuperado.
Este nuevo tratamiento de la información almacenada, o re-consolidación, necesita también la síntesis de proteínas para llevarse a cabo.

Para ver si se trata de un proceso distinto al del primer aprendizaje, y siguiendo los experimentos de Alberini, se diseña la continuación del caso anterior. Dos días después de tu primer y desagradable encuentro con el ascensorista inesperado, reactivamos el recuerdo: vuelves a verle inexplicablemente sonriéndote ante la puerta abierta. Te inyectamos entonces, justo después, el inhibidor de la síntesis proteica. Si lo hacemos en el hipocampo, le esquivarás de nuevo si te tropiezas con él dos días más tarde, recordando la primera experiencia. Pero si la inyección es general y no sólo dirigida al hipocampo, el recuerdo será dañado y en un tercer encuentro habrás olvidado lo sucedido, le sonreirás tontamente sorprendido y recibirás su calurosa descarga.
Este proceso depende estrictamente de la recuperación o reactivación del recuerdo, ya que si te inyectáramos el inhibidor de la síntesis proteica sin haberte sometido a ese recordatorio, comprobaríamos que la memoria seguiría ahí y que huirías del ascensorista al reconocerlo dos o más días después.
Por lo tanto, en la re-consolidación no participan exactamente las mismas regiones cerebrales, ni los mismos circuitos que en la consolidación. No es una mera repetición del afianzamiento del aprendizaje. ¿Cuál es entonces su función?
Sí, efectivamente, para averiguarlo, hay que volver a realizar tests e inyecciones.
Se establecieron dos hipótesis para este retorno de los recuerdos a un estado frágil: o bien se trataba de un proceso que mediara la integración de la información reciente con la antigua; o bien de un mecanismo para reforzar aún más la memoria.
En el equipo de Alberini se dieron cuenta de que, en realidad, el mecanismo de re-consolidación no es el mediador de la integración de las nuevas experiencias con los recuerdos afianzados, aunque permite este proceso, pero sobre todo refuerza todavía más las conexiones que almacenan la información aprendida.
La configuración de un recuerdo sería un proceso largo, constituido de varias etapas, iniciadas por el aprendizaje, seguido de sucesivas reactivaciones y “rescates” que permitirían fortalecer las huellas.
El inconsciente sería el encargado de estas reasociaciones que autorizarían la integración en los recuerdos de información interna o nueva.
Y aquí viene un punto importante: de esta forma, no corremos el riesgo de estar determinados por la propia plasticidad, puesto que si no existiera esa reorganización, habría una continuidad estricta entre las experiencias y las huellas dejadas en el individuo. La discontinuidad, el desfase entre experiencias y huellas reasociadas crea una realidad interna no-consciente, construida a partir de la percepción del entorno y de la percepción del estado interno. Y de esa discontinuidad emerge el grado de libertad, la singularidad, la posibilidad de ser únicos.

La plasticidad cerebral conlleva un paradójico equilibrio en el que todo queda inscrito, todo se conserva, pero al mismo tiempo todo cambia y se transforma.
Estos tejemanejes del cerebro para ir dando forma y sentido a las experiencias irían configurando una realidad interna inconsciente, que dirige nuestras acciones e interviene en nuestras decisiones.
Como bien dice Pierre Magistretti, “la conciencia no es más que un mecanismo que a posteriori nos permite ser conscientes de lo que nuestro inconsciente ya ha decidido hacer”.
Los experimentos de Alberini y de otros neurocientíficos que buscan las bases moleculares de la memoria acaban certificando que a pesar de todo lo que nos determina, desde los genes a las propias experiencias subjetivas que dejan una potente marca en nuestra arquitectura cerebral, en realidad, se podría decir que estamos determinados para no estar programados, para poseer un gran margen de libertad y de creatividad.

Si se trata de convertirse en un explorador científico, las sesiones de pósters de los congresos científicos son una oportunidad ideal.
Centenares de investigadores cuelgan los resúmenes de sus trabajos en un plafón y durante varias horas atienden gustosos a todo aquél que quiera preguntarles algo sobre ellos.
La mayoría de estudios todavía no están publicados en revistas de referencia y no han pasado ese proceso de peer review que les acredita como un trabajo relevante. Hasta esa revisión de expertos previa a la publicación, la “verdad” científica no está otorgada y en principio no debes fiarte a ciegas de los resultados que se presenten, pero pasearte entre los más de 10.000 pósters que se expusieron durante el congreso de neurociencia de Washington DC, ir leyendo títulos aleatoriamente, y poder preguntar sobre aquello que más te llame la atención, para el freak científico es como el buffet libre de un hotel de lujo. A comer hasta que el cerebro no de más de sí.
En este post recogeré algunas conversaciones y os intentaré transmitir la sensación que puede producir inmiscuirse sin objetivo definido entre tal concentración de conocimiento.

La primera parada significativa fue ante un poster asegurando que el amor romántico intenso puede durar toda la vida, no tiene porqué decaer o cambiar a medida que la relación va cumpliendo años.
Bianca Acevedo de la State University en New York realizó fMRI de parejas que decían llevar enamoradas más de 20 años, y comprobó que al ver fotografías de sus compañer@s se activaban las mismas áreas cerebrales que otras parejas que acababan de enamorarse. Además, en las relaciones largas se apreciaba mayor actividad en zonas relacionadas con los lazos afectivos, y un descenso en circuitos relacionados con la obsesión. El trabajo de Bianca y Helen Fisher dice ser la primera evidencia fisiológica de que el enamoramiento puede mantenerse intacto mucho más tiempo de lo que se creía.

Continuando la expedición me encuentro a Leonardo Tonelli, psiquiatra de la Universidad de Maryland investigando la relación entre las alergias y la ansiedad. “¿cómo un efecto indirecto del malestar?” pregunté grabador de voz en mano.
Leo respondió “no, no… es un efecto primario; durante las alergias hay una reacción inflamatoria específica que nosotros pensamos que induce ansiedad. Cuando sufres una infección tu sistema inmunológico secreta citoquinas, moléculas que actúan en el cerebro y producen cambios de estados de ánimo, letargo, malestar… Esto ya está demostrado. La alergia es diferente, pero pensamos que las citoquinas específicas de la alergia actúan en una zona concreta de la corteza prefrontal del cerebro, muy próxima a la inflamación de las vías nasales, y contribuyen a la aparición de ansiedad patológica en personas susceptibles.”

Hiuyan Lau diseñó un test para comprobar si una siesta durante el día mejoraba la memoria y la capacidad de relacionar conceptos. Mostró caracteres ortográficos chinos a estudiantes de habla inglesa, y envió a la mitad de ellos a echar una siesta. Los que habían dormido recordaban mejor el significado de los caracteres, pero además, cuando se les mostraban nuevos grafismos formados por la combinación de los caracteres que ya conocían, eran capaces de intuir mucho mejor qué nueva palabra codificaban.
Según los resultados de su estudio, una siesta no sólo es efectiva para guardar memorias, sino también para reorganizarlas y extraer conceptos generales a partir de ellas.

Mi cerebro pedía estimulantes y fui a tomar un café con el canadiense Simon Overduin, amigo y excompañero del MIT . Ya puestos le pides que te explique de una vez qué intenta descubrir en su laboratorio, y te cuenta que analiza las diferencias de la actividad cerebral de las personas cuando hablan en voz alta con alguien, o cuando hablan para sí mismos sin pronunciar sonido alguno. Quiere ver si sólo hay diferencias en zonas motoras. Su verdadero interés está en el estudio de la conciencia, y en saber qué tiene en común esa voz profunda dentro de su cabeza, con lo que el cerebro planea expresar de manera audible. Todo es lenguaje, pero ¿procesa diferente el cerebro lo que piensa para él, de lo que planea decir a los demás?

Victoria Puig se negó a explicarme en sólo 4 frases todas sus técnicas, objetivos y estudios con macacos intentando averiguar cómo se procesan pensamientos complejos a nivel neuronal.
Pero a cambio fue quien me sugirió que prestara mucha atención a los temas de manipulación de neuronas con luz óptica y a los circuitos cerebrales. Y para colmo se ofreció a explicarnos más adelante sus investigaciones si le cedemos más espacio.
Como no Vicky! Un post entero te está esperando... ☺

Caracterizar circuitos cerebrales es precisamente para lo que quiere utilizar James Marshel la nueva técnica que ha desarrollado en la Universidad de California. Fui a verle atraído por el tumulto de gente que rodeaba su poster. En lugar de machete utilicé mi pase de prensa para abrirme camino entre la selva de científicos. Valió la pena. Me explicño que el cerebro está compuesto de centenares de tipos de neuronas diferentes, y que se conectan entre ellas formando circuitos con patrones de actividad específicos.
Él quiere marcar tipos celulares concretos para caracterizar la red neuronal que forman, y ver cómo esta conectividad se relaciona con una función determinada. Para eso utiliza un virus de conejo con el que introduce en las neuronas genes que codifican una proteína fluorescente. Así puede rastrear in vivo el funcionamiento sólo de un tipo celular específico.

Confieso que inicialmente presté atención al poster de Hao Huang por la expresión tan sonriente de su cara. Luego quedé noqueado tras leer el título de su trabajo “Bombesin-related neuropeptides excite hypothalamic melanin-concentrating hormone neuronsBombesin-related neuropeptides excite hypothalamic melanin-concentrating hormone neurons”… Uff!
Le dije: “Oye, yo no soy científico, ¿qué es la bombessin?”. Cambio de cara, máxima apertura posible de ojos, gotita de sudor por la frente… y explicación. Creí entender que la bombessin era una proteína que primero se descubrió en ranas, y luego se vio que jugaba un papel importante en el metabolismo de mamíferos. Se cree que está implicada en la regulación del impulso hacia la comida. Me explicó su investigación con los receptores de bombessin y los mecanismos por los que actúan en unas neuronas determinadas, pero la gotita empezó a caer por mi frente y no me atrevo a transcribir mucho más… Además, como su trabajo todavía no estaba publicado me pidió que no os explicara los detalles, y que en la foto no saliera el póster, no sea que alguno de vosotros le plagiéis la investigación antes que tenga tiempo de enviarla a una revista científica.

A Manuel Castellano lo conocía del interesantísimo tour que me ofreció hace unos meses por su laboratorio en la Rockefeller University de NY, donde estudia cómo las células ciliadas del oído son capaces de transformar un estímulo físico en una señal nerviosa. Es impresionante.
Manolo quiere entender porqué si estás en una fiesta ruidosa con alguien que habla muy bajito al principio no te enteras de nada, pero al rato entiendes perfectamente lo que te está diciendo. Eso ocurre porque las neuronas que van del cerebro al oído son capaces de ordenarle a las células ciliadas qué debe oír, y qué no debe oír tu cerebro; "afinan" el oído para percibir la voz de esa persona sin hacerle caso al resto de los sonidos que se producen a su alrededor. Se llama el efecto Cocktail Party.
Cuando le pregunté de manera más general por el congreso, también me dijo: “channelrhodopsin y halorhodopsin! ”, y añadió que un congreso así era más provechoso científicamente para alguien como yo que para los propios investigadores. Para ellos, lo fundamental de este evento es el networking y entablar relación directa con las personas que trabajan en tu campo.

Susheel Vijayraghavan del NIH me contó algo parecido. “Yo trabajo en el efecto de las monoaminas en el aprendizaje y la memoria, pero esto no es interesante. Disfruta del espíritu festivo de este carnaval de la neurociencia!. El congreso te da una visión holística muy buena de lo que está pasando en el campo. Este año lo que más me ha impresionado son las nuevas herramientas de investigación que permiten activar y desactivar neuronas para seguir sus circuitos. Estos grandes saltos en fisiología cerebral me dan la esperanza de que en el futuro podamos abordar algunas cuestiones por ahora intratables. Oye, te doy un toque el fin de semana, ok?”

La canadiense Mayte Parada de la Concordia University en Montreal se dedica a estimular manualmente el clítoris de las ratas (una técnica llamada CLS), y luego matarlas de golpe para extraerles sus cerebros y mirar qué zonas se tiñen por presencia de la proteína FOS, una indicación del área que estaba más activa en sus últimos instantes de vida. Mayte ha observado que cuando aplicaba una estimulación cada 5 segundos durante un minuto, la reacción cerebral era ligeramente diferente a cuando se estimulaban una vez por segundo.
Mayte me aseguró que todavía no se entienden bien los mecanismos fisiológicos del placer sexual femenino, y que muchas mujeres que no logran excitarse se frustran cuando quizás existe alguna disfunción física encubierta que podría ser tratada.

Y ya fuera de la sesión de pósters me cité con el crack valenciano Jose Carmena, con quien había contactado gracias a un comentario recibido en este post .
Hace 5 años, cuando hacía su postdoctorado en Duke, Jose ya consiguió que un mono moviera un brazo robótico a distancia, leyendo e interpretando la actividad de las áreas motoras del cerebro del mono cuando pensaba en mover su propio brazo.
Uno de los aspectos que faltan por solucionar de este control mental de neuroprótesis es que los mapas neuronales implicados no son del todo estables y necesitan ajustes diarios.
Ahora Jose Carmena dirige su propio laboratorio de Brain-Machine-Interfaces en la Universidad de Berkeley, donde investiga para entender mejor la representación neuronal de los movimientos y encontrar señales que se mantengan estables en el tiempo. En su comunicación del congreso anunció que dos de sus macacos habían consolidado la habilidad prostética motora durante varios días. Oiréis hablar más de sus investigaciones, no sólo en este blog.
Conocer a Jose y terminar cenando pescado con él y otros neurocientíficos en "El Sol de España" fue un inmejorable colofón a 5 días inmerso en el apasionante estudio del cerebro.
Ahora toca mover nuestras neuronas hacia la exploración de nuevos parajes científicos.

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!

Recuerdo estar charlando con un compañero sobre cómo algunos parásitos son capaces de manipular el comportamiento de sus huéspedes, y citar el ejemplo del toxoplasma, que cuando infecta a un ratón hace que pierda el miedo a los gatos.

“No me lo creo!” contestó tajantemente.
Le expliqué que unos investigadores ingleses pusieron varios ratones en un recinto donde había rincones con orín de gato, y comprobaron que los ratones no parasitados huían al notar el olor, mientras que los infectados por toxoplasma pasaban como si nada, incluso algunos se dirigían adrede hacia ese lugar.

“Esto es muy extraño…” continuaba replicando mi incrédulo amigo.
Resulta que el toxoplasma es un parásito que sólo se reproduce en el sistema digestivo de los gatos, pero para completar su ciclo de vida necesita crecer en el cuerpo de otros los animales. Cuando parasita a un ratón, viaja a su cerebro y transforma el miedo específico a los felinos en atracción. Hace que se dejen cazar, y así accede de nuevo a los intestigos del gato.

“¿pero cómo pueden perder el miedo, así de golpe? ¿qué pasa en el cerebro del ratón?”
Reconocí que no tenía ni idea, con lo que mi amigo se quedó pensando que eso era una patraña, y yo con ciertas dudas.
Entonces revisé el artículo donde se había publicado la investigación, y aunque parecía serio, efectivamente no proponía ningún mecanismo acerca de cómo el toxoplasma lograba convertir el temor de los ratones en una atracción suicida.
También releí el artículo de Scientific American escrito por Robert Sapolsky donde originalmente descubrí este comportamiento inverosímil. Y nada, tampoco indicaba qué ocurría en el cerebro de los roedores.

La respuesta ha llegado esta misma tarde, en una de las casualidades más inesperadas que he vivido últimamente:
Robert Sapolsky empezaba su artículo del 2003 diciendo que se encontraba en el congreso anual de la Sociedad de Neurociencia, y que de las 14000 presentaciones científicas que había, se cruzó con un poster que llamó su atención. Era justamente el de los investigadores ingleses y la pérdida de miedo de los ratones.
Yo hoy mismo estaba paseando por la sesión de pósters del congreso de la Sociedad de Neurociencia que este año se celebra en Washington DC (mucho más interesante que la cumbre del G-20), y de repente me he encontrado... un trabajo que explicaba el mecanismo fisiológico por el que actuaba el toxoplasma!
Pero lo más curioso: lo presentaba Patrick House, un investigador del laboratorio de Sapolsky en la Universidad de Stanford.

Le he contado la historia y sin vacilar ha reconocido que “Robert llegó impactado. Él trabaja en neurofisiología del estrés, y dijo que teníamos que entender qué hacía el toxoplasma en el cerebro de los ratones”.
5 años después, parece que se cierra el ciclo.
Patrick me ha explicado que el toxoplasma afecta a la segregación de una hormona relacionada con el estrés llamada corticosterona. Cuando exponían ratones sanos a orín de gato, sus niveles de corticosterona aumentaban generando una reacción de estrés y de miedo. Sin embargo, en los ratones parasitados no se apreciaba ningún cambio. Además, habían observado una mayor actividad cerebral en las áreas relacionadas con la atracción, una respuesta equivalente a cuando se les presentaba olor de ratón hembra.

Patrick House sugiere que la atracción y el miedo podrían estar mucho más relacionados fisiológicamente de lo que podemos pensar. Le he preguntado si el toxoplasma, un parásito que casi todos tenemos enquistado de manera inofensiva dentro de nuestro cuerpo, tenía algún efecto en los humanos. Me ha contestado que ciertos estudios lo relacionaban con la esquizofrenia, las conductas arriesgadas, el incremento de testosterona en hombres y la promiscuidad en mujeres, pero ha matizado que se trata de investigaciones con muestras muy pequeñas. Ni mucho menos hay nada confirmado.
Actualmente su equipo está analizando el genoma del toxoplasma, ya que han descubierto que posee genes que codifican moléculas análogas de neurotransmisores, hecho que explicaría su capacidad de manipular la mente de los ratones.
Hay muchos ejemplos de parásitos que modifican a conveniencia el comportamiento de sus huéspedes, pero todavía no se ha encontrado ninguno que afecte a los humanos. Patrick cree que es cuestión de tiempo…

Uno de los inconvenientes que tienen los científicos cuando intentan comunicar la ciencia es que saben demasiado.
En principio esto no debería ser un inconveniente, pero disponer de tantísima información conlleva ciertas consecuencias. Una de las más importantes es que lo novedoso o interesante para ellos no suele coincidir con lo que resulta interesante y novedoso para el público inexperto.
A veces te explican apasionadamente el incomprensible último descubrimiento de su disciplina, y en otras se muestran asépticos con algo que para ti es sorprendente, pero para ellos resulta obvio, básico, y ya llevan tiempo comentando con sus colegas.
Incluso en ocasiones no reconocen los tesoros que albergan en sus mentes, libretas o laboratorios.

Digo esto porque la semana pasada Maya Peeva , una amiga neurocientífica que investiga en la Boston University, me envió un artículo divulgativo que había redactado para su clase de escritura científica preguntándome si creía que “eso podía interesar a alguien”, o si estaba "ya demasiado visto”.
Maya me había explicado que su trabajo era localizar patrones de actividad cerebral relacionados con la emisión de fonemas como “la”, “le”, “pe”… por lo que confieso que empecé a leer sin grandes expectativas.
Pero a medida que iba avanzando mi perplejidad aumentaba… traduzco literalmente un fragmento del artículo sobre Eric Ramsey, un joven de 24 años al que un accidente de tráfico le dejó postrado a una silla de ruedas sin capacidad de mover ningún músculo:
“Tras años de silencio Eric podría hablar de nuevo gracias a un implante en el cerebro. El implante escucha el sonido que Eric está pensando, captura la señal neuronal que este pensamiento produce, y la envía a través del cráneo a un aparato situado fuera de su cabeza. Este aparato interpreta el tipo de sonido que las señales están codificando, y lo envía a un sintetizador para que lo emita a los oyentes. Ésta es la primera vez que alguien ha podido producir un sonido con sólo pensar en él”.
Impresionante… no podía creer lo que estaba leyendo… Maya explicaba ni más ni menos que en su laboratorio estaban enseñando a hablar con la mente a una persona totalmente paralizada. Mi mail de respuesta fue “¿¿¿pero cómo puedes dudar que esto sea interesante???”. Me contestó: “ah, pensaba que no era tan novedoso. Ya hace meses que están trabajando con Eric, y ha aparecido publicado en varios sitios . Además, todavía estamos lejos de conseguir que reproduzca palabras con sentido”.

De acuerdo, es cierto que por el momento la actividad mental de Eric sólo puede producir un rudimentario “aaaaaaaaaa, oooooooooo” (como podéis comprobar en los videos de la web del Speech Lab ), pero no creo equivocarme al considerar que eso que para los neurocientíficos puede no ser nada del otro mundo, para el resto de mortales es espectacular!

Me dejó tan impresionado que empecé a buscar más información, y encontré un nuevo caso que volvió a dejarme boquiabierto. Scott Mackler es un neurocientífico que a los 40 años fue diagnosticado con la enfermedad de Lou Gehrig. Su mente está intacta, pero su cerebro ha ido perdiendo la conexión con sus músculos y actualmente se encuentra paralizado. Hasta hace unos meses sólo se podía comunicarse con su mujer mediante el movimiento de sus ojos: para decir “sí” los dirigía hacia a ella, para decir “no” apartaba su mirada. Sin embargo, ahora puede hacer una entrevista en televisión sólo con la actividad de su mente.
Scott lleva un casco que registra sus pensamientos y los transmite a un ordenador. Cuando piensa en la letra “N”, en la pantalla aparece una “N”, si piensa en la letra “A”, aparece una “A”, y así, a una letra cada 20 segundos, puede construir frases con las que relacionarse con su familia, el presentador del programa que le entrevistó, o sus compañeros de la Universidad con la que todavía colabora activamente .

Si os digo que parece “increíble”, tomáoslo de manera literal. Mi amiga Olga pensaba que le tomaba el pelo cuando se lo contaba el pasado fin de semana. Le dije que lo comprobara ella misma en el reportaje de la CBS sobre Scott Mackler:

Todavía más? Pues sí. Los casos de Eric y Scott tienen una limitación: registran la actividad del cerebro con dispositivos fuera de la cabeza, y esto hace que la señal llegue un poco distorsionada. Sería mucho más efectivo registrarla directamente con electrodos por debajo del cráneo, pero algo tan invasivo sería demasiado peligroso para experimentarlo en humanos. En monos sin embargo llevan tiempo haciéndolo, y como vimos en este post , científicos de la Universidad de Pittsburgh consiguieron que un mono mueva un brazo robótico pensando que es el suyo, con la precisión necesaria para coger un cacahuete y ponérselo en la boca. Pues bien, en el documental de la CBS tras la historia de Scott Mackler se narra el caso de Cathy Hutchinson, una mujer a quien un derrame cerebral dejó también absolutamente paralizada e incomunicada. Hace 3 años Cathy aceptó participar como voluntaria en un proyecto en el que le iban a implantar electrodos directamente en la región motora de la corteza de su cerebro. En el video podéis ver cómo Cathy es capaz de mover con su mente un cursor en una pantalla de ordenador. Esto representa un salto abismal! Si el cerebro de Cathy puede conectarse a un ordenador, sólo falta mejorar la interfaz para quedar comunicada con el mundo. Cathy sería capaz de mover el cursor hacia el rincón donde haya el icono “música”, y seleccionar el grupo que más le apetezca oír de la lista. Puede presionar una señal de atención si requiere asistencia, navegar por Internet, o ir a icono teclado y empezar a escribir un mail con sólo pensar dónde quiere dirigir el cursor. Incluso en el video se observa cómo está aprendiendo a dirigir su silla de ruedas con la mente.

Son historias fascinantes. En el texto de Maya uno de los investigadores declara “pronto empezaremos a trabajar con consonantes, y esperamos que Eric pueda producir palabras en un par de años. En la próxima década los implantes de restauración de voz o de movimiento deberían ser rutinarios”. Prodigioso.

Los científicos están llamados a ser los héroes del siglo XXI.

No me imagino una motivación mejor para asistir al congreso anual de la Sociedad de Neurociencia que empezará el próximo sábado en Washington DC, y en el que participarán más de 30.000 neurocientíficos de todo el mundo. Espero encontrar algunos que contradigan las palabras con las que he iniciado este post, y poder transmitiros de primera mano algunas de las últimas "novedades" en el estudio de la estructura más compleja y deslumbrante del Universo.

En plena conversación distendida sobre si unos son así y los otros son asá, siempre aparece alguien que de manera tajante postula: “No se puede generalizar”.
Bueno… intentarlo sí se puede. De hecho gran parte de la ciencia se basa en generalizar, en intentar encontrar patrones de comportamiento o asociaciones que permitan a los epidemiólogos hacer recomendaciones de salud pública, a los sociólogos proponer medidas de integración más efectivas, a los psicólogos entender nuestro comportamiento, o a los economistas descubrir pautas en nuestra toma de decisiones que les permitan vender más productos. Si acaso lo que no se debe es individualizar, deducir que “tú, si fumas vas a tener cáncer con total seguridad. Tú, como tuviste una infancia conflictiva seguro que vas a delinquir. O tú, si votas a demócratas eres sin duda más tolerante con los homosexuales que tu amigo republicano”.

¿Hay rasgos de personalidad distintivos entre republicanos y demócratas?
Quizás todos tengamos algunas sospechas de objetividad dudosa, pero ¿se han investigado científicamente estas diferencias? Desde luego. Justo el mes pasado la revista Science publicaba un artículo asegurando que las personas conservadoras reaccionan con más temor a situaciones imprevistas y amenazadoras.
Un equipo de la Universidad de Nebraska realizó un peculiar estudio con 46 individuos que se declaraban sumamente liberales (demócratas) o conservadores (republicanos). Primero les pidieron rellenar una serie de cuestionarios sobre sus opiniones en temas como la guerra de Irak, políticas de carácter social, matrimonio homosexual… y luego hicieron un par de pruebas con ellos:
En la primera les mostraron imágenes amenazantes como rostros ensangrentados, heridas infectadas, o una araña encima de una cara asustada, y se midió la conductividad eléctrica de su piel. Cuando sufres cierta tensión emocional, tu piel se humedece y su conductividad aumenta. En la segunda prueba midieron la amplitud del parpadeo de los ojos como respuesta a señales de alarma, como un estruendo inesperado.
Los investigadores encontraron que ambas respuestas fisiológicas diferían significativamente entre personas con visiones políticas liberales o conservadoras. Traduzco literalmente de la revista Science (junto con Nature, las dos publicaciones científicas de mayor índice de impacto): “Individuos con menor respuesta física a ruidos repentinos e imágenes amenazantes tenían más tendencia a apoyar la ayuda internacional, políticas de inmigración liberales, pacifismo, y control de armas, mientras que los individuos mostrando reacciones fisiológicas más intensas a los mismos estímulos era más probable que favorecieran el gasto en defensa, la pena capital, el patriotismo, rezar en las escuelas, y la guerra de Irak. El grado de respuesta fisiológica parece indicar el grado en que se defienden políticas para proteger la estructura social existente de las amenazas externas e internas”.
¿Se puede generalizar a partir de presentar fotos y ruidos a 46 personas de Nebraska que los republicanos sienten más miedo al cambio y a lo desconocido? La verdad, parece un poco osado… pero no es el primer estudio que plantea algo parecido.

En 2003 el psicólogo de Stanford John T. Jost hizo una revisión exhaustiva de los estudios realizados durante 50 años que relacionaban personalidad e ideología política. Concluyó que la gente de derechas tenían más ansiedad frente a la muerte, menor autoestima, intolerancia a la ambigüedad, eran menos complejos que los liberales, más obedientes, menos tolerantes con la incertidumbre, cerrados a nuevas experiencias, e inclinados a aferrarse a lo que ya conocían. Casi nada.
Pero todavía hay más. En 2007 un científico de la New York University intentó comprobar si el cerebro de los conservadores era más resistente a los cambios. David Amodio publicó un estudio en nature neuroscience en el que registraba la actividad cerebral de conservadores y liberales mientras ejecutaban una tarea muy simple: presionar un botón cuando en la pantalla aparecía una M, y no presionarlo cuando aparecía una W. Los investigadores iban generando patrones repetitivos (por ej. MMW MMW MMW MMW MMW…) y de golpe los cambiaban (…MWM). Según el grupo de Amodio, la actividad neuronal en una zona concreta del cerebro indicaba que el cambio suponía un conflicto mayor para los conservadores, y que los liberales reaccionaban mejor a las novedades. Pero además, observaron que los demócratas eran mejores procesando tareas complejas y cometían menos errores que los republicanos. Eufemismos para sugerir lo que estáis pensando.

De nuevo, no seré yo quien dude de lo publicado en Nature o Science (o si), pero… ¿se puede concluir algo sobre la personalidad de republicanos y demócratas midiendo actividad de una parte del cerebro de 43 personas pulsando un botón cuando en la pantalla aparecía una M?
Quizá sí… que cuando la ciencia se mezcla con ideología no puede salir nada bueno…