En este artículo periodístico Sebastian Seung, profesor de Neurociencia del MIT (Massachusetts Institute of Technology), comenta los resultados de su investigación sobre las conexiones neuronales plasmados en el libro El proyecto Conectoma. Su hipótesis fundamental es que «somos mucho más que nuestros genes» porque lo que nos hace realmente singulares es el sistema de conexión interneuronal.
Por Carina Maguregui
Sebastian Seung es uno de los tantos científicos que desde hace muchos años fue seducido por los grandes misterios del cerebro, ese órgano que pesando aproximadamente un kilo y medio tiene la complejidad de las galaxias.
En la conferencia TED de 2010, que incluimos en esta nota, Seung toma las madejas de lana neuronales que tanto lo fascinan para desovillar las implicancias de semejante tejido y lo hace con un lenguaje llano y algunos toques de humor.
Los últimos treinta años fueron, sin duda, los de la genómica. El genoma abarca toda la secuencia del ADN. Si bien todos nosotros somos seres humanos, cada una de nuestras secuencias de ADN es levemente diferente a las de otros individuos. Por eso tenemos aspectos diferentes, por ejemplo, ojos marrones, celestes o grises; cabello lacio u ondulado, y así podríamos enumerar cientos de características que no son solo superficiales. Los genes también son los responsables de un gran número de enfermedades y trastornos de diverso tipo. Además, los genes parecen moldear nuestra personalidad y tienen un poder impresionante sobre nuestro destino. Sin embargo, dice Seung, «Yo les propongo otra hipótesis: somos más que nuestros genes. Somos nuestro conectoma».
Del gusano al hombre
El científico, cuya formación académica comenzó con una carrera en Física teórica, explica: «Hasta ahora se conoce un solo conectoma: el de un gusano minúsculo. Su modesto sistema nervioso consta de solo 300 neuronas. Y en las décadas de 1970 y 1980 un equipo de investigadores trazó el mapa de sus 7.000 conexiones interneuronales, es decir, su conectoma. El nuestro es mucho más complejo porque el cerebro humano tiene más de 100 mil millones de neuronas y 10 mil veces más conexiones. Nuestro conectoma tiene un millón de veces más conexiones que letras en todo nuestro genoma. Eso es mucha información».
En las últimas décadas son muchas las cosas que nos sorprenden acerca del crecimiento exponencial de la información, sus múltiples modos de transmisión y la variedad de formas para almacenarla. Hablamos deterabytes, petabytes, exabytes y zetabytes para referirnos a cifras cuya cantidad de ceros apenas podemos imaginar y, sin embargo, no nos asombra llevar un megalmacenador y procesador de información espectacular dentro de nuestras cabezas. ¡Nuestas cabezas! ¡Las de todos!
¿Qué hay en nuestras cabezas? «No lo sabemos con seguridad pero hay teorías. Desde el siglo XIX los neurocientíficos han especulado que quizá los recuerdos y la información que nos define están almacenados en las conexiones interneuronales. Y tal vez otros aspectos de la identidad personal, quizá la personalidad, el intelecto, tal vez también estén codificados en las conexiones interneuronales», señala Seung.
«Probablemente ya hayan visto imágenes de neuronas. Pueden reconocerlas instantáneamente por sus formas fantásticas. Tienen largas y delicadas ramificaciones; en pocas palabras, parecen árboles. Pero esto es una sola neurona. Para encontrar conectomas tenemos que ver todas las neuronas al mismo tiempo. Bobby Kasthuri, un colega de Seung que trabaja en el laboratorio de Jeff Lichtman en la Universidad de Harvard, “cortó rebanadas muy delgadas” de un cerebro de ratón y luego aumentó 100.000 veces la resolución para poder ver las ramas de las neuronas todas al mismo tiempo».
«Tomamos muchas imágenes de muchas rebanadas del cerebro y las apilamos para obtener una imagen 3D. Pero todavía no podíamos ver las ramas completas. Así que empezamos por arriba y coloreamos de rojo la sección transversal de una rama, e hicimos lo mismo con la rebanada siguiente y con la próxima. Y seguimos así, rebanada tras rebanada. Continuamos con toda la pila y pudimos reconstruir la figura tridimensional de un pequeño fragmento de la rama de una neurona. También pudimos hacerlo con otra neurona en verde. de esta manera, vimos que la neurona verde tocaba la neurona roja en dos partes, y eso es lo que se llama sinapsis».
«Acerquémonos a una sinapsis –continúa Seung–, mantengamos la vista en el interior de la neurona verde. Deberíamos ver unos circulitos. Se llaman vesículas. Contienen una molécula conocida comoneurotransmisor. Y así, cuando la neurona verde quiere comunicarse, cuando quiere enviar un mensaje a la neurona roja, escupe un neurotransmisor. En la sinapsis las dos neuronas están conectadas como dos amigas que hablan por teléfono. Ya ven cómo encontrar una sinapsis –dice Seung– . ¿Cómo podemos encontrar un conectoma? Bueno, tomamos esta pila de imágenes tridimensionales y la procesamos como si fuera un libro para colorear en 3D. Pintamos cada neurona con un color diferente y luego miramos en todas las imágenes, encontramos las sinapsis y anotamos los colores de las dos neuronas involucradas en cada sinapsis. Cuando hacemos esto con todas las imágenes hallamos un conectoma».
Pensar puede cambiar nuestro conectoma
«Pero hallar un conectoma humano entero es uno de los desafíos tecnológicos más grandes de todos los tiempos. A medida que crecemos en la infancia y envejecemos en la adultez nuestra identidad cambia lentamente. Del mismo modo, cada conectoma cambia con el tiempo». ¿Qué tipo de cambios ocurren? «Bueno, las neuronas, como los árboles, pueden tener nuevas ramas y perder otras. Se pueden crear sinapsis y se pueden eliminar otras. Y las sinapsis pueden aumentar o disminuir de tamaño». ¿Qué provoca estos cambios? «Bueno, es verdad. Hasta cierto punto están programados por los genes. Pero esa no es la historia completa porque hay señales, señales eléctricas, que viajan por las ramas de las neuronas y señales químicas que saltan de rama en rama. Estas señales se llaman actividad neuronal, y hay mucha evidencia de que la actividad neuronal puede hacer que cambien nuestras conexiones. Si se unen estos dos hechos, esto significa que nuestras experiencias pueden cambiar nuestro conectoma. Por eso cada conectoma es único, incluso los de gemelos genéticamente idénticos. El conectoma es la confluencia de naturaleza y crianza. Y podría ser cierto que el mero acto de pensar puede cambiar nuestro conectoma; una idea que puede resultar poderosa», agrega Seung.
Millones de kilómetros de cables
Apelando a su gran humor, Seung exclama: «¡Qué lío! ¿Alguna vez han tratado de conectar un sistema tan complejo como ese? Espero que no. Pero si lo han hecho sabrán que es muy fácil cometer un error. Las ramas neuronales son como los cables del cerebro. ¿Alguien puede adivinar cuál es la longitud total de cables del cerebro? Les daré una pista. Es un número grande, estimo que son millones de kilómetros. Todos dentro del cráneo. Y si uno entiende ese número puede ver fácilmente qué problemas genera un mal cableado cerebral. De hecho a la prensa popular le encantan los titulares como: “Los cerebros anoréxicos tienen un cableado diferente”, o “Los cerebros autistas tienen un cableado diferente”. Estas son afirmaciones plausibles, pero en verdad, no podemos ver el cableado cerebral tan claramente como para saber si son realmente ciertas. Las tecnologías de visualización de conectomas nos permitirán finalmente leer el mal cableado del cerebro para ver desórdenes mentales en los conectomas».
«Supongamos que las tecnologías para hallar conectomas funcionan. Propongo una prueba directa: tratemos de leer recuerdos de los conectomas. Piensen en la memoria de largas secuencias temporales de movimientos como las de un pianista que toca una sonata de Beethoven. Así que una manera de tratar de probar la teoría es buscar esas cadenas dentro de los conectomas. Pero no va a ser fácil porque van a estar cifradas. Tendremos que usar nuestras computadoras para tratar de descifrar la cadena. Y si podemos hacer eso, la secuencia de neuronas que recuperemos al descifrar [la cadena] será una predicción del patrón de actividad neuronal que se reproduce en el cerebro en la recuperación de memoria. Y si eso funcionara sería el primer ejemplo de lectura de memoria de un conectoma».
Perspectivas
Seung describe la búsqueda que se inicia en el mundo de lo muy pequeño y nos impulsa hacia el mundo del futuro lejano: «Los conectomas marcarán un punto de inflexión en la historia humana. A medida que evolucionamos respecto de nuestros antepasados simios en la sabana africana, lo que nos distinguió fue el cerebro más grande. Hemos usado el cerebro para elaborar tecnologías cada vez más asombrosas. Con el tiempo estas tecnologías se volverán tan poderosas que las usaremos para conocernos a nosotros mismos desarmando y reconstruyendo nuestros propios cerebros. Creo que ese viaje de autodescubrimiento no solo es para los científicos sino para todos», concluye el investigador.
Fuente: http://www.educ.ar/sitios/educar/recursos/ver?id=109109&referente=docentes
Licencia: CC BY-NC-SA 4.0
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