Un arma de precisi¨®n contra el alzh¨¦imer y otras enfermedades neurodegenerativas

En la lucha contra el alzh¨¦imer, la epilepsia, la esquizofrenia y otras enfermedades caracterizadas por un desequilibrio en la actividad neuronal, hay armas qu¨ªmicas, como las que intentan evitar que los fragmentos proteicos conocidos como placas de beta-amiloide se desarrollen en la corteza cerebral, y f¨ªsicas, como la estimulaci¨®n el¨¦ctrica que permiten restablecer la funcionalidad de las c¨¦lulas cerebrales. Este ¨²ltimo recurso, que ya ha demostrado ser eficaz a la hora de modificar la actividad de la corteza cerebral, es hoy un arma de intervenci¨®n general. Convertirla en una de precisi¨®n requiere del desarrollo de modelos del cerebro individualizados y predictivos que permitan identificar d¨®nde y cu¨¢nto estimular a cada paciente. Para lograrlo, un equipo internacional, con participaci¨®n espa?ola, trabaja en la creaci¨®n de r¨¦plicas virtuales del ¨®rgano m¨¢s desconocido del cuerpo: el proyecto Neurotwin.

Javier M¨¢rquez, investigador principal del Laboratorio Traslacional de Estimulaci¨®n Cerebral de la Universidad Pablo de Olavide (Sevilla), explica que la disminuci¨®n de potencia en las oscilaciones neuronales de la banda gamma de la corteza del cerebro (un patr¨®n cuya frecuencia oscila entre los 20 y los 50 hercios) favorece el desarrollo de los fragmentos proteicos relacionados con el Alzh¨¦imer. ¡°En ratones modelos de esta enfermedad se han aplicado pulsos de luz [optogen¨¦tica] que han restablecido las oscilaciones a 40 hercios y reducido las placas beta-amiloideas¡±, comenta.

Seg¨²n el investigador, la aplicaci¨®n transcraneal de corrientes el¨¦ctricas d¨¦biles ha demostrado ser una forma eficaz e indolora de modular la actividad cerebral sin efectos secundarios. Existen empresas que ya desarrollan tecnolog¨ªa para administrar estas terapias, que ser¨ªan baratas y accesibles para el ¨¢mbito ambulatorio. El principal problema es controlar por d¨®nde fluye la estimulaci¨®n el¨¦ctrica y con qu¨¦ intensidad, as¨ª como sus consecuencias en los distintos tipos neuronales. Hasta ahora, el efecto de esta forma de terapia es variable en cada persona y es necesario crear un modelo de cada cerebro para saber d¨®nde y cu¨¢nta estimulaci¨®n es necesaria.

En la soluci¨®n de este problema trabajan ya la empresa Neuroelectrics, las universidades Pablo de Olavide, Pompeu Fabra y Upsala (Suecia), as¨ª como el instituto alem¨¢n IfADo, el centro Beth Israel y la fundaci¨®n italiana Santa Lucia. El objetivo es crear modelos computacionales completos del cerebro con datos reales de seres vivos (ratones y pacientes humanos) y que permitan anticipar y precisar los efectos de las t¨¦cnicas de estimulaci¨®n no invasivas en los mecanismos neurol¨®gicos.

La primera fase de la investigaci¨®n pretende determinar la relaci¨®n entre los campos el¨¦ctricos y la respuesta neuronal para precisar despu¨¦s c¨®mo se produce esta en las distintas capas de la corteza cerebral

La primera fase de la investigaci¨®n pretende determinar la relaci¨®n entre los campos el¨¦ctricos y la respuesta neuronal para precisar despu¨¦s c¨®mo se produce esta en las distintas capas de la corteza cerebral. ¡°Es una buena oportunidad. El desarrollo de modelos computacionales personalizados podr¨ªa impulsar la aparici¨®n de nuevas ideas en neurociencia b¨¢sica, reducir la incertidumbre en el diagn¨®stico y optimizar la aplicaci¨®n de diversas herramientas terap¨¦uticas. Se trata de un paso importante en la neurociencia y la neuropsiquiatr¨ªa¡±, resalta M¨¢rquez, uno de los investigadores principales del equipo internacional que ha conseguido casi cinco millones de euros del programa de investigaci¨®n FET Proactive.

El riesgo de la manipulaci¨®n

¡°Como en todos los campos de la ciencia¡±, seg¨²n admite Javier M¨¢rquez, el desarrollo de t¨¦cnicas que permitan la manipulaci¨®n de la respuesta cerebral tiene el riesgo de que sea aprovechada para usos no terap¨¦uticos. Rafael Yuste, neurocient¨ªfico espa?ol catedr¨¢tico de la Universidad de Columbia (EE UU), ha impulsado la iniciativa Brain, para regular el uso de la tecnolog¨ªa capaz de ver y alterar nuestras mentes. Chile ha sido el primer pa¨ªs en abrir el proceso para incluir los neuroderechos en la Constituci¨®n.

El equipo de Neurotwin no se ha olvidado de esta prevenci¨®n y el equipo sueco de la Universidad de Upsala se encarga de velar por la transparencia y los usos ¨¦ticos de estas r¨¦plicas virtuales. Un avance que, igual que puede mejorar los procesos de aprendizaje, tambi¨¦n puede interferir en la libertad de pensamiento e inducir respuestas, por ejemplo, con fines militares o comerciales.

Una herramienta eficaz

Richard Betzel, neurocient¨ªfico de la Universidad de Indiana, comparte las ventajas de las r¨¦plicas computacionales. "Los modelos del cerebro nos dan una nueva perspectiva que a?ade claridad a lo que ya sabemos sobre c¨®mo funciona¡±, afirma Betzel, autor principal de un nuevo estudio publicado en Nature Neuroscience donde destaca las posibilidades de estas herramientas para el diagn¨®stico o como biomarcadores para ciertos trastornos.

Su equipo, seg¨²n inform¨® la Universidad de Indiana, ha construido un nuevo modelo de redes cerebrales humanas que arroja luz sobre c¨®mo funciona el cerebro. El modelo ofrece una nueva herramienta para explorar las diferencias individuales en las redes cerebrales, que es fundamental para las clasificaciones de trastornos cerebrales y enfermedades, as¨ª como para entender el comportamiento humano y las capacidades cognitivas. Tambi¨¦n se pueden observar las diferentes estructuras cerebrales (c¨¦lulas, grupos celulares o regiones espec¨ªficas) y la serie continua y superpuesta de ¡°conversaciones¡± entre esas estructuras, que se rastrean a una escala de tiempo m¨¢s precisa.

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