CIENCIA
Especialistas trabajan en la creación de un verdadero mapa neuronal
René Anaya
A pesar que a finales del siglo pasado nuevas técnicas de exploración del cerebro, como la tomografía axial computarizada y la resonancia magnética nuclear se emplearon para investigar las funciones cerebrales en vivo, sus resultados solo permitieron delimitar ciertas regiones que podrían estar involucradas en algunas funciones del cerebro.
Pero a principios de este siglo, que posiblemente sea considerado el de las neurociencias, se han conjugado avances y descubrimientos científicos y tecnológicos para empezar a crear un verdadero mapa cerebral o, mejor dicho, neuronal, pues se podrán determinar con precisión las neuronas que intervienen en las funciones cerebrales, incluyendo las del pensamiento y las emociones.
Los iluminados del cerebro
Desde hace muchos años se conoce que ciertas estructuras cerebrales intervienen en una serie de funciones; por ejemplo, el hipotálamo regula la temperatura corporal, el hambre, los estados de ánimo como la ira, la libido, el sueño y la sed, entre otros; el locus cerúleo, en el tallo cerebral, influye en la respuesta al pánico y al estrés; el núcleo accumbens interviene en el placer, la risa, la recompensa, el miedo, la agresión, la adicción y el efecto placebo, entre otros.
Lo que no se sabe todavía, pero se sospecha, es que no todas las neuronas de esos sitios son responsables de las respuestas, ya que hasta hace poco tiempo era prácticamente imposible estudiar el cerebro en vivo y descubrir cuáles neuronas entran en funcionamiento ante determinados estímulos.
A partir de 2005, cuando se describe por primera vez la optogenética, los investigadores de la neurofisiología han podido ir desvelando los misterios del cerebro, gracias a la unión de las técnicas de ingeniería genética, nanotecnología, biología molecular y óptica, aunque la idea de esta disciplina empezó a forjarse cinco años antes.
De acuerdo con la definición del doctor en neurociencias José Bargas, la optogenética es una técnica que “combina métodos ópticos para la estimulación y registro de actividad neuronal, con métodos genéticos, de biología celular y molecular. Su uso principal es el estudio de la actividad de los circuitos cerebrales tanto in vitro en tejido cerebral aislado, como in vivo, en animales ejecutando la conducta generada por el circuito estudiado”.
Los neurocientíficos materialmente iluminan las neuronas que se activan ante ciertos estímulos, lo cual permite precisar qué funciones específicas desarrollan esas células cerebrales, gracias a la conjunción de conocimientos interdisciplinarios, que están caracterizando el avance científico y tecnológico de este siglo.
Los haces de luz cerebrales
En 2000, en la Universidad de Stanford, Karl Deisseroth, doctor en neurociencias, quien dirige el laboratorio que lleva su nombre en la Universidad de Stanford, especializado en optogenética; y Edward Boyden, actualmente líder del Grupo de Neurobiología Sintética del Instituto Tecnológico de Massachusetts, comenzaron a formular los principios de la optogenética.
Los investigadores sabían que algunas bacterias, hongos y algas estimulados por una onda de luz concreta permiten la entrada o salida de iones de la célula. “Este intercambio de iones imita el proceso de disparo de una neurona: la carga eléctrica dentro de la célula nerviosa crece hasta que la célula desata un impulso de actividad eléctrica que fluye a lo largo de su fibra (o axón) a las sinapsis, donde el mensaje se pasa a la siguiente célula de la vía”, ha referido Stephen S. Hall en su artículo “Del amor al odio solo hay un haz de luz”, publicado en Technology Review.
Con este conocimiento, por medio de las técnicas de ingeniería genética introdujeron las moléculas que se activan con la luz, como las opsinas-canal, en un virus, posteriormente se realizó la transfeccion (técnica que introduce virus modificado genéticamente en una célula de mamífero). De esta manera, en 2004, Deisseroth insertó el gene de una molécula sensible a la luz de un alga, en la neurona de un mamífero en el laboratorio.
Así, Boyden y Deisseroth demostraron que la luz podía inducir que las neuronas se disparasen, lo que permite determinar claramente los efectos de la activación de un determinado grupo de neuronas, como lo ha señalado Deisseroth: “La capacidad de la optogenética de convertir un campo de la ciencia basado principalmente en la correlación en uno en el que se pueden probar los efectos causales, es transformador”.
Por ahora, se han observado en ratones machos los haces de luz o de neuronas que intervienen en la agresividad o deseo de apareamiento pero probablemente se avecinen numerosos y asombrosos descubrimientos, pues además de desentrañar el funcionamiento cerebral, los nuevos conocimientos podrían introducir mejores métodos y técnicas para la investigación básica y la aplicada; asimismo, se podrían precisar diagnósticos y producir medicinas más selectivas. Pues parece que se ha encontrado la luz al final del túnel cerebral.
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