Desenredando el cableado de nuestras cabezas

Notiweb: Desenredando el cableado de nuestras cabezas (The Conversation). http://www.madrimasd.org/1/Marzo

Si el cerebro es complejo, su método de estudio requiere la misma complejidad. Comprender el funcionamiento de los circuitos neuronales ayuda a entender cómo actúa el cerebro, y cuándo falla algo

Es una verdad ampliamente reconocida que el cerebro es el órgano más complejo del cuerpo humano. Por ello para hablar de él solemos recurrir a simplificaciones y centrarnos en las partes que lo componen: el hipocampo, el cerebelo, la corteza, etc.

Pero esas simplificaciones no son del todo exactas. Para empezar, el cerebro no funciona como cajones estancos, restringiendo los recuerdos y la memoria al “cajón” del hipocampo, ni todo lo relacionado con la ingesta al hipotálamo. De hecho, si lo pensamos a fondo, cuando un animal tiene hambre (apetito) también tiene que recordar (memoria) dónde había comida para encontrarla eficientemente y no comprometer su supervivencia. Todo está, por tanto, interconectado. Las distintas partes del cerebro necesitan comunicarse constantemente entre ellas para que este órgano cumpla sus funciones.

Las neuronas tampoco trabajan individualmente: la transmisión de información es su razón de ser. Continuamente, estas células reciben información mediante las dendritas, y la transmiten a otras a través de los axones.

Estos axones, que pueden ser muy largos, funcionan como cables que conectan diferentes regiones cerebrales, dando lugar a lo que llamamos circuitos neuronales. A través de este cableado se llevan a cabo las funciones del sistema nervioso.

Desenredar los cables con luz

Si el cerebro es complejo, su método de estudio requiere la misma complejidad. Comprender el funcionamiento de los circuitos neuronales ayuda a entender cómo actúa el cerebro, y cuándo falla algo. Para lograrlo, recientemente se han creado técnicas refinadas destinadas a estudiarlos, entre ellas la optogenética.

Desarrollada por los investigadores Karl Deisseroth, Ed Boyden y Gero Miesenböck, la optogenética es considerada un paso adelante tan importante que no sería de extrañar que fueran laureados, más pronto que tarde, con un premio Nobel.

Conceptualmente elegante, y técnicamente más sencilla de lo que a priori pueda parecer, consiste en utilizar unas proteínas (opsinas) capaces de reaccionar ante una luz de cierta frecuencia. Eso permite activar o inhibir las células concretas en las que se expresan usando simplemente un haz de luz.

Cuando se aplica al cerebro, esta técnica, que se mueve entre la ingeniería genética y la física óptica, nos permite activar o silenciar grupos específicos de neuronas. Es decir, adquirimos un control preciso e inmediato que otras técnicas empleadas hasta el momento no permitían. De esta manera conseguimos separar y discriminar de modo minucioso el revoltijo de neuronas dentro de cada circuito. Dicho de otro modo, desenredar los cables y probar qué hace cada uno.

Entre otras cosas, gracias a la optogenética hemos podido comprender mejor el funcionamiento del sueño, destacando el trabajo que el neurocientífico español Luis de Lecea realiza en su laboratorio de Stanford. También se ha empleado para investigar procesos de toma de decisiones, o profundizar en la formación de recuerdos. Además de entender los mecanismos de enfermedades como la epilepsia o la enfermedad de Párkinson.

Sin duda, ésta y otras técnicas (optogenética, fotometría y quimiogenética….) allanan el camino hacia el principal objetivo de la neurociencia: entender el modo en el que la actividad de nuestras neuronas determina nuestro comportamiento y funcionalidad, y cómo sus fallos dan lugar a patologías. Un objetivo que solo se consigue si desenredamos los cables de los circuitos neuronales, identificamos su función uno a uno, y podemos repararlo de un modo preciso cuando alguno se cortocircuite.