Estudiar el cerebro, un siglo después de los trabajos de Ramón y Cajal, continúa siendo una tarea apasionante. Hoy en día sigue vigente aquella frase que dice que «lo que sabemos es una gota de agua, pero lo que ignoramos es el océano», y más en el campo de las neurociencias.
Saber por qué pensamos de una manera u otra, conocer el conjunto de las conexiones neuronales, y aprender cómo afectan las enfermedades neurodegenerativas a nuestro cerebro, son algunos de los desafíos que los científicos se plantean día a día. Pero, ¿cómo se trabaja en un laboratorio de neurobiología? ¿Qué experimentos se plantean?
Antes de responder estas preguntas, sería conveniente rememorar aquella cita atribuida al filósofo Karl Popper, en la que decía que «antes de que podamos encontrar respuestas, sería necesario contar con el suficiente poder para preguntarnos nuevas cuestiones». En otras palabras, necesitamos tecnología innovadora, que nos permita seguir descubriendo y afinando los resultados experimentales sobre las investigaciones del cerebro.
Optogenética: el cerebro ve la luz
Viviana Gradinaru es profesora asociada de biología en Caltech, una de las instituciones de investigación estadounidense más punteras. En su trabajo de tesis doctoral, así como en toda su carrera profesional posterior, Gradinaru ha llevado a cabo el desarrollo inicial de la rama conocida como optogenética.
Esta área científica se caracteriza por «perturbar» de algún modo la actividad neuronal utilizando luz, de forma que podamos controlar los canales iónicos de nuestras células. Gradinaru también cree que la optogenética puede tener aplicaciones en salud humana importantes, de forma que creó la empresa Circuit Therapeutics, basada en la optogenética.
¿Pero para qué sirve esta rama científica? ¿Qué herramientas utiliza? ¿Es pura investigación, o como cree Gradinaru podríamos mejorar nuestra salud gracias a ella? En 1979, en un artículo publicado en Scientific American, el Premio Nobel Francis Crick ya avisaba de que el «siguiente paso para la neurociencia sería desarrollar una tecnología capaz de controlar un único tipo celular en el cerebro, dejando el resto de células sin alterar».
Si observamos cómo funcionan los fármacos, vemos que es realmente complicado intentar que funcionen de manera específica. Necesitaríamos, por tanto, herramientas con una diana determinada. Y estas, en realidad, fueron descubiertas hace décadas en algunos microorganismos, que eran capaces de producir proteínas que regulaban la carga eléctrica de las membranas de las células en respuesta a luz visible. En otras palabras, podríamos controlar estos productos codificados por determinados genes empleando únicamente pulsos de luz, algo increíble, sin duda.
La combinación perfecta entre óptica y genética proporciona nuevas esperanzas en la investigación científica. La creación de interruptores neuronales podría, por una parte, ayudarnos a estudiar mejor procesos biológicos comunes. Por otra, el uso de la optogenética tiene un evidente impacto en el cuidado de nuestra salud.
Gracias a estos nuevos avances, podríamos ser capaces de mejorar los tratamientos de pacientes con trastornos psiquiátricos y/o enfermedades neurodegenerativas. Este es el ejemplo que pone Gradinaru en su charla TEDx, donde afirma que la optogenética podría ayudar a mejorar el comportamiento motor en pacientes afectados por Parkinson.
Otras investigaciones también trabajaban en ese sentido por mejorar la medicina. El trabajo de Ed Boyden, del MIT, y de Karl Deisseroth, de la Universidad de Stanford, ha permitido comprender cómo los circuitos neuronales pueden controlar (gracias a la luz) diversos comportamientos. De este modo existen experimentos en roedores y primates donde se modifican ciertas actividades, relacionadas con el aprendizaje, la conciencia para escapar de depredadores, entre otras.
Una prueba más del control del cerebro mediante luz fue demostrada por investigadores de la Universidad de St. Louis (Washington) y la Universidad de Illinois. En su trabajo, realizado en ratones, conseguían (utilizando un microLED) controlar la actividad y comportamiento de estos animales.
Una investigación que se suma a los proyectos científicos anteriores, que sin duda, abren nuevos frentes para la optogenética. Quién sabe si en un futuro podremos aplicar esta tecnología en humanos, para así mejorar los tratamientos médicos.
Imagen | Artur Coelho
