Un a?o dentro del cerebro

El ser humano ha conseguido que una sonda lanzada desde la Tierra se pose, tras un viaje de 6.000 millones de kil¨®metros por el espacio, sobre un cometa que surca el sistema solar a 135.000 kil¨®metros por hora. Sin embargo, ese mismo ser humano es incapaz de entender su propio cerebro. El ¨®rgano de kilo y medio que tenemos dentro de la cabeza es un completo extra?o. No hay herramientas para estudiarlo. Contiene 86.000 millones de neuronas, con billones de conexiones entre ellas. Con la tecnolog¨ªa actual, abarcarlo es imposible. Es como intentar comprender el universo mirando por la ventana hacia la Osa Mayor.

Pero esta situaci¨®n de impotencia podr¨ªa durar poco. En abril de 2013, el presidente estadounidense Barack Obama anunci¨® el proyecto BRAIN, una iniciativa de 4.500 millones de d¨®lares hasta 2022 para ¡°proporcionar a los cient¨ªficos las herramientas que necesitan para obtener una fotograf¨ªa din¨¢mica del cerebro en acci¨®n y entender mejor c¨®mo pensamos, aprendemos y recordamos¡±.

BRAIN arranc¨® el 1 de octubre de 2014, cuando los laboratorios, entre ellos algunos de los Institutos Nacionales de la Salud de EE UU y de la Agencia de Investigaci¨®n de Proyectos Avanzados de Defensa (DARPA, m¨¢ximo exponente de la ciencia militar), comenzaron a recibir d¨®lares. En su primer a?o fiscal, BRAIN empieza a ofrecer sus primeros resultados.

Los neurocient¨ªficos ya se asoman al cerebro como nunca antes lo hab¨ªan hecho. Uno de ellos es Charles Lieber, de la Universidad de Harvard. Su equipo present¨® en junio en la revista Nature Nanotechnology un dispositivo electr¨®nico muy flexible que se puede implantar en el cerebro de ratones con una microjeringuilla. Esta t¨¦cnica, revolucionaria, permite cubrir con una malla de electrodos la corteza cerebral para registrar in situ las se?ales el¨¦ctricas neuronales.

"Este dispositivo electr¨®nico inyectable tiene una estructura en forma de malla que, a mayor escala, parecer¨ªa una mosquitera de las que ponemos en las ventanas para que no entren los bichos. Como una mosquitera, que es muy flexible y por la que puedes ver f¨¢cilmente a trav¨¦s, nuestro dispositivo electr¨®nico en forma de malla est¨¢ abierto en el 90% de su superficie, casi es invisible dentro de un vaso de agua", afirma Lieber.

"Y, muy importante, es casi un mill¨®n de veces m¨¢s flexible que el m¨¢s flexible de los dispositivos electr¨®nicos estudiados por otros investigadores. Su flexibilidad y sus espacios hacen que nuestro dispositivo se asemeje mucho al tejido nervioso y, por ello, no cause reacci¨®n en el tejido cerebral una vez implantado", explica.

Las posibles aplicaciones son formidables. Y no solo para entender el cerebro. El dispositivo tambi¨¦n podr¨ªa servir ¡°para estimular la actividad neuronal en regiones cerebrales profundas relevantes en la enfermedad de Parkinson¡±, seg¨²n Lieber.

Un equipo de Harvard ha dise?ado un dispositivo electr¨®nico muy flexible, "como una mosquitera", que se puede implantar en el cerebro con una microjeringuilla

El joven Evan Macosko, de la Escuela de Medicina de Harvard, tambi¨¦n se encuentra en la primera l¨ªnea de fuego del proyecto BRAIN. Cada c¨¦lula de nuestro cerebro custodia en su interior una copia de todos nuestros genes. Pero cada c¨¦lula solo lee determinadas p¨¢ginas de ese manual de instrucciones. Una c¨¦lula del m¨²sculo utiliza los genes que le permiten contraerse. Una c¨¦lula del ri?¨®n emplea los que posibilitan que filtre sangre.

¡°Todav¨ªa no entendemos muchas de las funciones de las c¨¦lulas del cerebro. Si pudi¨¦ramos saber qu¨¦ genes est¨¢n usando, podr¨ªamos entender mejor sus funciones y c¨®mo se clasifican¡±, se?ala Macosko. Dicho m¨¢s claro, todav¨ªa no sabemos cu¨¢ntos tipos de c¨¦lulas hay en nuestro cerebro ni cu¨¢ntas hay de cada.

El equipo de Macosko present¨® en mayo, en la revista Cell, la Drop-seq, una tecnolog¨ªa que identifica qu¨¦ genes est¨¢ usando una c¨¦lula, o las decenas de miles de c¨¦lulas en una muestra de tejido. ¡°Nuestro siguiente paso es utilizar Drop-seq para crear un atlas de las c¨¦lulas del cerebro, un listado minucioso de los tipos de c¨¦lulas que est¨¢n presentes en cada regi¨®n cerebral¡±, adelanta. Un atlas as¨ª abrir¨ªa la puerta a entender mejor las funciones de diferentes zonas del cerebro, pero antes Macosko y los suyos tendr¨¢n que afinar el tiro: por el momento, Drop-seq solo detecta el 12% de los genes que utiliza cada c¨¦lula.

El equipo del bi¨®logo Bryan Roth puede encender y apagar c¨¦lulas cerebrales mediante f¨¢rmacos teledirigidos

El bi¨®logo molecular Bryan Roth, de la Universidad de Carolina del Norte, es otro de los cient¨ªficos en la vanguardia de BRAIN. Su equipo dise?a en su laboratorio receptores celulares, una especie de porteros de discoteca de las c¨¦lulas. Estos guardianes sint¨¦ticos, conocidos como DREADD, se pueden colocar en c¨¦lulas cerebrales para activarlas y desactivarlas mediante f¨¢rmacos teledirigidos.

¡°B¨¢sicamente, nos permiten tomar el control remoto de las c¨¦lulas cerebrales. Podemos encenderlas o apagarlas para entender c¨®mo funciona el cerebro¡±, detalla Roth. Su enfoque es similar al de la optogen¨¦tica, otra t¨¦cnica en la frontera del conocimiento: los cient¨ªficos instalan genes de algas sensibles a la luz a bordo de virus, que inyectan en cr¨¢neos de ratas o monos. Una vez colocados en las neuronas de los animales, los genes producen una prote¨ªna que hace de interruptor de la c¨¦lula, activ¨¢ndola o desactiv¨¢ndola en funci¨®n de r¨¢fagas de luz l¨¢ser lanzadas por los investigadores.

El problema de la optogen¨¦tica es que requiere invadir el cr¨¢neo para introducir la luz l¨¢ser. Y los DREADD tambi¨¦n tienen un tal¨®n de Aquiles, seg¨²n admite Roth: "No nos permiten un control r¨¢pido de la actividad celular, son m¨¢s lentos que la optogen¨¦tica".

El grupo del bi¨®logo molecular acaba de presentar un nuevo DREADD, m¨¢s sofisticado, en la revista especializada Neuron. ¡°Las drogas que usamos no hacen nada a los animales m¨¢s all¨¢ de apagar y encender neuronas¡±, asegura. Los DREADD, y el resto de tecnolog¨ªas surgidas de la iniciativa BRAIN, pueden ser para el cerebro lo que el telescopio fue para el universo.