Edward Boyden: "Nuestra identidad depende de las funciones cerebrales"

Edward Boyden durante un ensayo en el MIT. Foto: Fundación BBVA

El catedrático Edward Boyden ha sido uno de los científicos que ha impulsado con gran éxito la optogenética, una técnica capaz de guiarnos en la profunda complejidad del cerebro. "En unos años podríamos conseguir fármacos más eficaces gracias a ella", afirma. El día 21 recibe el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Biomedicina.

Una revolución. La tecnología desarrollada por Edward Boyden, Karl Deisseroth y Gero Miesenböck, Premios Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en el apartado de Biomedicina, ha puesto patas arriba el conocimiento del cerebro. La optogenética, ese es su nombre, está siendo utilizada para entender funciones como el sueño, el apetito, el movimiento, la toma de decisiones, la percepción del tiempo, la formación de los recuerdos, las adicciones y la comprensión de enfermedades como la epilepsia, el Párkinson, la depresión e incluso algunas formas de ceguera. Su repercusión en investigación básica, su aplicación clínica y sus posibilidades en el ámbito farmacéutico nos abrirá las puertas a uno de los órganos más complejos y desconocidos.

Un control exquisito

¿Y en qué consiste? Su uso permite controlar la actividad de las neuronas deseadas simplemente con luz de una longitud de onda adecuada. Gracias a los trabajos de Boyden, Deisseroth y Miesenböck es posible actuar sólo sobre los objetivos deseados. "Si imaginamos que el cerebro es como un ordenador, la optogenética es un teclado que nos permite enviarle instrucciones precisas. Estamos ante una herramienta que hace posible un control exquisito del cerebro", explica Edward Boyden (Texas, 1979), catedrático del Instituto Tecnológico de Massachussetts que, junto a Karl Deisseroth, culminó, desde la Universidad de Stanford, los estudios preliminares realizados por Miesenböck.

"Fue una gran suerte poder utilizar un tipo de proteínas capaz de reaccionar a gran escala de tiempo -puntializa Boyden-, necesaria para estudiar los circuitos neuronales". Pero la revolución no siempre ha sido comprendida. En 2005 Bayden vio rechazados sus trabajos por Science y Nature. "Por entonces -se lamenta- los neurocientíficos desconfiaban de la neurotecnología. También puede que les pareciera demasiado bueno para ser cierto... Hoy, sin embargo, todo el mundo está entusiasmado con esta herramienta"

Si el cerebro es como un ordenador, la optogenética es un teclado que envía instrucciones. Ejerce un control exquisito del cerebro"

Pregunta.- ¿Ayudará la optogenética a entender el cerebro totalmente?
Respuesta.- No creo. Estamos sólo ante una de las herramientas que nos ayudarán a entenderlo. Supongamos que se intenta arreglar un ordenador. Tenemos un buen teclado para controlarlo (analogía de la optogenética). Sin embargo, eso no basta para entender absolutamente el ordenador, especialmente si queremos repararlo. Necesitamos un buen monitor (analogía con alguna herramienta que permita ver lo que pasa en el cerebro) y necesitamos el mapa de los circuitos electrónicos del interior del ordenador (analogía con una herramienta que sirva para mapear los circuitos cerebrales). Una vez que se tengan esas tres cosas, puede que aparezcan nuevas clases de datos y teorías que conduzcan a un conocimiento profundo del cerebro.

La revolución de la optogenética choca con el profundo desconocimiento que tenemos aún del cerebro. Boyden nos cuenta lo que sabemos: "Conocemos que el cerebro está formado por unas células llamadas neuronas, sabemos que en su funcionamiento emplean una actividad eléctrica rápida y que se comunican mediante compuestos químicos en unas conexiones llamadas sinapsis..." Más allá de eso, reconoce, estamos en mantillas. Y continúa con lo que no sabemos: "No podemos explicar lo más elemental, cómo procesa el cerebro un pensamiento, una emoción, una sensación o una acción. Para ello, tendremos que mapear las redes del cerebro y ver cómo se transmite la información por esas redes. Lo cual exigirá muchas tecnologías y teorías novedosas. Tampoco somos capaces de curar del todo ningún trastorno cerebral. No sabemos cuántos tipos de células existen en el cerebro. No sabemos cómo se conectan entre sí y no sabemos cómo se transmite la información a través de esas redes conectadas".

P.- ¿Qué incógnitas despejará la optogenética con sus investigaciones?
R.- Las neuronas procesan la información mediante señales eléctricas. La optogenética nos permite activar esas señales mediante la luz. Al activar una neurona o un conjunto de ellas, podemos ver la clase de comportamientos, procesos o estados patológicos en los que intervienen esas neuronas. Por tanto, la optogenética es una forma de investigar, de una manera causal, el modo en que las unidades estructurales del cerebro (las células individuales) contribuyen a las complejas funciones emergentes de los circuitos cerebrales.

P.- ¿Podría dar soluciones clínicas a enfermedades como el Alzheimer?
R.- Sería posible si se descubriese un mecanismo biológico que relacionase la actividad de unas neuronas concretas con la ralentización o la reparación de los daños causados por la enfermedad de Alzheimer. Eso es lo difícil; llevar a cabo las investigaciones que permitan encontrar el modo exacto de reestructurar las células y los procesos cerebrales y reparar la capacidad computacional del cerebro.

Los datos que maneja Boyden cuando se le pregunta por el grado de conexión del cerebro parecen aumentar el desafío: "Está extremadamente interconectado. En un milímetro cúbico del cerebro, existen unas 100.000 neuronas conectadas mediante 1.000 millones de conexiones que permiten a las neuronas comunicarse intercambiando sustancias químicas. ¡Son muchísimas conexiones! Además, el cerebro se conecta con el cuerpo. El sistema inmunitario, y puede que hasta las bacterias del interior y la superficie del cuerpo, se comunican con el cerebro".

El cerebro está totalmente interconectado. Lo está también con el cuerpo, el sistema inmunitario y hasta con las bacterias"

P.- ¿Podría decirse que la chispa de esa interconexión daría lugar a algo parecido al concepto de alma?
R.- Un siglo de estudio ha puesto de manifiesto que, si el cerebro tiene lesiones en varias zonas, se ven afectados diferentes aspectos de la experiencia humana. Por ejemplo, una lesión en la zona frontal del cerebro puede alterar la personalidad de alguien y, tal vez, incluso hacer que esa persona se vuelva menos ética. Una lesión de la zona media del cerebro puede hacer que se pierda la consciencia. Una lesión de ciertas zonas profundas del cerebro puede hacer que dejen de formarse nuevos recuerdos. De modo que está claro que nuestra identidad y nuestra consciencia dependen de las funciones cerebrales, y existen gracias a éstas. En cuanto a la palabra "alma", quizás no esté definida con precisión, así que es difícil relacionarla con una función, región o circuito cerebral específico, pero según una de las posibles interpretaciones del término, se podría decir que es el cerebro el que genera el alma.

P.- ¿Cree que con el tiempo la optogenética ayudará a "desprogramar" conductas como la pedarastia o el abuso sexual? ¿Ayudará a controlar mecanismos como los de la adicción?
R.- Mucha gente aplica la optogenética a los animales para estudiar los efectos de las drogas y los comportamientos. En los humanos, no sabemos lo bastante acerca de los tipos celulares del cerebro, ni de los circuitos cerebrales, para tratar de corregir de forma terapéutica la actividad cerebral en la mayoría de los casos. Así que para muchos trastornos cerebrales los tratamientos optogenéticos aún pueden estar bastante lejos (una o dos décadas, incluso más). Sin embargo, creo que aprenderemos tantas cosas sobre los circuitos cerebrales durante los próximos años que podremos emplear los conocimientos adquiridos mediante la aplicación de la optogenética a las neurociencias para fabricar fármacos mejores y más específicos. Los conocimientos obtenidos mediante la utilización de la optogenética en las neurociencias también podrían dar lugar a una mejor aplicación de la estimulación eléctrica al sistema nervioso, método que se ha usado en unos 300.000 pacientes hasta la fecha, en la mayoría de los casos para trastornos motores como los de la enfermedad de Párkinson o la sordera.

P.- ¿Podrían existir reservas éticas a la hora de aplicar la neurotecnología?
R.- Todas las tecnologías deben analizarse desde el punto de vista ético. Es algo que siempre tenemos muy presente. Todos los estudios en los que se utilizan animales, por ejemplo, deben ser aprobados por un grupo de científicos, legos en la materia y miembros de la comunidad. Todos los estudios con seres humanos (aunque nuestro grupo del MIT no realiza experimentos optogenéticos en humanos) solo pueden llevarse a cabo tras una revisión por parte de un grupo de médicos y otros expertos. Y, lo más importante, considero fundamental que se abran debates sobre el uso de estas tecnologías y sobre el camino que queremos que siga la humanidad en el futuro.

@ecolote

De Hawking a Ravallion

Como en anteriores ediciones, estos octavos Premios Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento reconocen la investigación y creación cultural de excelencia en ocho categorías. Los galardones, de carácter internacional, tendrán su fiesta de gala el próximo martes, 21, con la ceremonia de entrega, cuyos protagonistas este año son, además de Boyden, Deisseroth y Miesenböck en el apartado de Biomedicina, Stephen Hawking y Viatcheslav Mukhanov en Ciencias Básicas por sus desubrimientos en torno las galaxias. También el ecólogo finlandés Ilkka Hanski, recientemente fallecido, en Ecología y Biología de la Conservación por explicar cómo sobreviven las especies en hábitats fragmentados; Stephen Cook en Tecnologías de la Información y Comunicación por su importante papel a la hora de determinar qué pueden resolver los ordenadores de forma eficiente y qué no; Robert Wilson en Economía, Finanzas y Gestión de Empresas por sus pioneras contribuciones al análisis de las interacciones estratégicas; Georges Aperghis en Música Contemporánea por reinventar el teatro musical (entrevista en págs. 36 y 37); Veerabhadran Ramanathan en Cambio Climático por descubrir que hay otros gases y contaminantes, además del CO2, capaces de alterar el clima de la Tierra, y Martin Ravallion en Cooperación al Desarrollo por ser pionero en la medición del umbral de la pobreza extrema.