Nuevas t¨¦cnicas para desvelar c¨®mo funciona el cerebro

Aunque mucho se ha avanzado desde que Cajal elaborara hace m¨¢s de un siglo su hip¨®tesis sobre c¨®mo se conectan las neuronas, uno de los principales retos de la neurociencia sigue siendo conocer el dise?o estructural de los microcircuitos cerebrales y c¨®mo estos circuitos contribuyen al funcionamiento del cerebro. La tarea es tan grande y compleja que puede llevar al pesimismo. Sin embargo, el especialista espa?ol Javier de Felipe se muestra optimista en el ensayo que ha publicado en Science sobre qu¨¦ se puede hacer en el estudio del cerebro humano y su optimismo se basa en las nuevas herramientas disponibles, incluidos los an¨¢lisis estructurales y computacionales.

El objetivo es relacionar el conocimiento a tres escalas diferentes: con el conectoma, que representa las conexiones macrosc¨®picas e intermedias del cerebro, y el sinaptoma, las conexiones microsc¨®picas entre sinapsis (las zonas por las que se comunican las neuronas). Los diagramas de circuito del sistema nervioso son imposibles de completar sinapsis a sinapsis, reconoce De Felipe, pero los avances en la capacidad para relacionar los datos macrosc¨®picos y microsc¨®picos pueden llevar a establecer un modelo estad¨ªstico realista para describir la conectividad en el nivel del sinaptoma, en vez de intentar la reconstrucci¨®n completa del cerebro, algo que todav¨ªa est¨¢ muy lejano.

La base biol¨®gica de los procesos mentales tiene poco arraigo popular

De Felipe ve posible un modelo de ordenador de la corteza cerebral

La resonancia magn¨¦tica nuclear, para estudios incluso en vivo, la microscop¨ªa ¨®ptica y la microscop¨ªa electr¨®nica son, respectivamente, las herramientas de base para estudiar el cerebro en cada nivel de detalle, pero se est¨¢n a?adiendo continuamente otras. Entre ellas est¨¢n los ratones arco iris, gen¨¦ticamente modificados para expresar prote¨ªnas fluorescentes en conjuntos de c¨¦lulas nerviosas, Adem¨¢s, se automatiza la reconstrucci¨®n en tres dimensiones de vol¨²menes grandes a partir de secciones ultrafinas cerebrales, con t¨¦cnicas que se conocen por sus siglas (FIB-SEM), y que se acompa?an de otras para marcar las neuronas individuales. En el estudio espec¨ªfico de tejidos humanos, procedentes de biopsias y autopsias, los avances t¨¦cnicos son tambi¨¦n muy importantes.

Las dificultades son tantas, a pesar de todo, que se han hecho necesarios grandes proyectos de investigaci¨®n, como el Proyecto Conectoma Humano y el Blue Brain, en el que participa desde 2009 el Laboratorio de Circuitos Corticales (Universidad Polit¨¦cnica de Madrid-CSIC) que dirige De Felipe. El objetivo final, seg¨²n este experto, ser¨ªa un modelo del cerebro, especialmente de la corteza, donde residen las funciones t¨ªpicamente humanas y que representa el 85% del volumen total.

"?Qu¨¦ misteriosas fuerzas presiden la aparici¨®n de las expansiones, promueven su crecimiento y ramificaci¨®n, provocan la emigraci¨®n congruente de c¨¦lulas y fibras, seg¨²n direcciones prefijadas y como obedeciendo a sabio plan arquitect¨®nico, y establecen, en fin, esos ¨®sculos protopl¨¢smicos, las articulaciones intercelulares, que parecen constituir el ¨¦xtasis final de una ¨¦pica historia de amor?" As¨ª se expresaba Cajal en Recuerdos de mi vida, publicado en 1917 y a esta historia de amor se refiere De Felipe, para el cual un final adecuado ser¨ªa la construcci¨®n de una corteza en silicio -una corteza cerebral artificial en un ordenador- que considera ya posible.

Una pregunta sugerente es si llegar¨ªa a pensar esta corteza cerebral. De Felipe recuerda: "Para un materialista, los procesos mentales tendr¨ªan simplemente una explicaci¨®n f¨ªsica y el problema cuerpo-mente lo enunciar¨ªa pregunt¨¢ndose: ?C¨®mo lo f¨ªsico puede engendrar un proceso mental o c¨®mo lo mental puede ser explicado por un fen¨®meno f¨ªsico? Para un dualista no existir¨ªa tal problema, porque la materia y el esp¨ªritu ser¨ªan dos entidades absolutamente independientes, o, utilizando t¨¦rminos m¨¢s modernos, los procesos mentales se manifestar¨ªan a trav¨¦s del cerebro, pero ¨¦ste no ser¨ªa la causa", y a?ade: "Quiz¨¢, una de las principales contribuciones de la neurociencia actual ha sido abordar el tema de los procesos mentales desde un punto de vista biol¨®gico, pero es llamativo el poco arraigo popular e influencia en la sociedad del conocimiento neurocient¨ªfico: debido a la poca cavilaci¨®n sobre la relaci¨®n entre el cerebro y nuestra humanidad es frecuente encontrarnos con la dificultad de aceptar la naturaleza neural de los procesos mentales, incluso dentro de la comunidad cient¨ªfica".

A eso se refiere el comentario que sobre el art¨ªculo en Science le ha mandado su colega Matthew Kirkcaldie, de la Universidad de Tasmania: "Me encantar¨ªa ver una corteza de silicio, pero tengo una creencia profunda e irracional en que hay algo en las neuronas que no podemos capturar con la morfolog¨ªa y la electrofisiolog¨ªa".