Una t¨¦cnica permite manipular el cerebro con luz y sin cirug¨ªa

Cuando hace quince a?os se plante¨® la posibilidad de manipular el cerebro humano con luz, muchos reaccionaron con escepticismo. Los cient¨ªficos llevaban tiempo interviniendo sobre la actividad de las neuronas a trav¨¦s de impulsos el¨¦ctricos transmitidos por electrodos implantados con cirug¨ªa, una t¨¦cnica que ha ayudado a algunos enfermos de p¨¢rkinson, pero lograrlo con luz iba a requerir un m¨¦todo para hacer que las neuronas entendiesen ese lenguaje. Las herramientas que lo hicieron posible fueron prote¨ªnas de un tipo de algas unicelulares que reaccionan ante la luz actuando como interruptores que dejan pasar cargas el¨¦ctricas. Introduciendo estas prote¨ªnas en las neuronas a trav¨¦s de un virus se las hac¨ªa sensibles a la luz.

Con esta tecnolog¨ªa, ya se ha podido reactivar neuronas enfermas de la retina de ratones ciegos para mejorar su visi¨®n, inhibir o activar el dolor o saciar a roedores iluminando sus neuronas, sin necesidad de darles alimento alguno. La capacidad para activar o desactivar regiones del cerebro tambi¨¦n ha servido para estudiar su relaci¨®n con distintas funciones.

Los cient¨ªficos ya han logrado quitar el hambre o inhibir el dolor en ratones iluminando sus neuronas

Uno de los problemas a la hora de aplicar esta tecnolog¨ªa, conocida como optogen¨¦tica, es que las prote¨ªnas que abren y cierran los canales de las neuronas solo se activan con luz visible, azul o verde. Esa luz no tiene mucha capacidad de penetraci¨®n, as¨ª que para aplicar la t¨¦cnica es necesario abrir la cabeza de los animales de laboratorio. Esa limitaci¨®n a la hora de llevar las posibilidades de cambiar el cerebro con luz se est¨¢ empezando a resolver gracias a trabajos como el presentado hoy en la revista Science.

Un equipo internacional de cient¨ªficos liderado por Thomas McHugh, del Instituto de Neurociencia RIKEN en Jap¨®n, logr¨® activar las neuronas de ratones de laboratorio empleando luz infrarroja, con mayor capacidad para atravesar los tejidos que la luz visible. Para lograr que esa luz activase las neuronas, les inyectaron unas nanopart¨ªculas que transformaban la luz infrarroja en luz visible. Con ese m¨¦todo, los investigadores lograron hacer que los ratones recuperasen memorias, o cambiaron el comportamiento de animales condicionados para quedarse paralizados ante determinadas circunstancias haciendo desaparecer el condicionamiento. Y todo con un m¨¦todo no invasivo.

La posibilidad de cambiar nuestro estado de ¨¢nimo, eliminar traumas o fobias o incluso implantar memorias con un dispositivo relativamente simple, puede estar hoy m¨¢s cerca, pero a¨²n quedan muchas dificultades t¨¦cnicas que superar. ¡°Una de las limitaciones es que un cerebro humano es mayor que el de un rat¨®n y para llegar al interior necesitas una luz m¨¢s intensa que calentar¨ªa demasiado el cerebro¡±, explica Wolfgang Parak, l¨ªder del ¨¢rea de Bioingenier¨ªa de Nanopart¨ªculas de CIC biomaGUNE en San Sebasti¨¢n y catedr¨¢tico en la Universidad Hamburgo (Alemania). Parak, experto en la materia que no ha participado en el art¨ªculo publicado en Science, se?ala que ser¨¢ necesario encontrar part¨ªculas que conviertan la luz infrarroja en luz visible con m¨¢s eficiencia. ¡°Otro problema es que estas part¨ªculas podr¨ªan ser t¨®xicas¡±, a?ade, aunque considera que es poco probable porque las cantidades empleadas son muy peque?as y los materiales son m¨¢s o menos inocuos.

Por ¨²ltimo, una barrera importante para la aplicaci¨®n de esta t¨¦cnica es que, cuando aprendemos algo, nuestro cerebro cambia, y puede cambiar la posici¨®n de las part¨ªculas respecto a los canales de iones que activan y desactivan las neuronas. ¡°Si tienes que inyectar las part¨ªculas cada mes porque se producen esos cambios, puede que vuelvas a tener un tratamiento invasivo y que no te suponga una ventaja respecto a la implantaci¨®n de electrodos¡±, concluye Parak.