El especialista en fisiología y biología celular Gero Miesenböck (Braunau am Inn, Austria, 1965), que dirige un centro neurocientífico (Centre for Neural Circuits and Behaviour) en la Universidad de Oxford (Reino Unido), ha proporcionado una nueva forma muy precisa de conocer el cerebro y actuar sobre él. La optogenética, como se llama la disciplina en que fue uno de los pioneros, permite el control óptico, mediante luz, del cerebro, del comportamiento.
Lo consigue gracias al conocimiento de los genes y al uso de técnicas genéticas. Así, se introduce en las células en que se quiere incidir receptores sensibles a la luz, y cuando esta se les aplica, se activa o inhibe la actividad de esas neuronas. Estos receptores fotosensibles los tenemos en el ojo (rodopsina) aunque en los laboratorios se usa una proteína del gen de un alga, o Miesenböck los obtiene también del ojo de la mosca.
Publicó su investigación en el 2002, no antes de que se la rechazaran las principales revistas científicas, que no entendieron su relevancia. Hoy, muchos grupos científicos usan esta técnica para estudiar circuitos cerebrales como los del sueño, el apetito, las adicciones, la toma de decisiones, la formación de recuerdos, la agresividad o para entender y buscar terapias para patologías como la epilepsia, el parkinson, la depresión, la ansiedad o formas de ceguera y de dolor nervioso. Ya hay ensayos clínicos sobre dolencias de retina y se considera un campo que crecerá mucho en los próximos años, aunque exigirá un estricto marco ético y seguramente implique debate social, dada la intervención cerebral.
“Mucha gente critica la neurociencia, dice que no respondemos a las cuestiones fundamentales, cómo, de lo físico, surge un comportamiento inteligente”
Miesenböck recuerda que el neurocientífico español José R. Delgado (quien, como él, también trabajó en la Universidad de Yale), en los años sesenta, ya controló remotamente el cerebro de animales (en su experimento más sonado paró a un toro cuando iba a embestir) y sentó el principio de que por una vía física se podía cambiar el comportamiento, una pedrada al debate filosófico de siglos sobre la dualidad cerebro/mente.
Aunque Miesenböck dice que no piensa en potenciales aplicaciones mentales del control óptico cerebral, sólo busca descifrar mecanismos cerebrales. El científico acumula reconocimientos. Meses atrás recogió en Madrid el premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Biomedicina, que compartió con los americanos Edward Boyden y Karl Deisseroth, desarrolladores también de la optogenética y quizás más mediáticos. El investigador de Oxford agradece las alabanzas, pero dice: “Si vives para los premios, es la receta para la infelicidad, porque puede que no lleguen o que se los lleve otro; descubrir es lo más excitante”.
Miesenböck se ha posicionado junto a otros científicos contra el Brexit, convencido de que será malo para la ciencia en el Reino Unido y la Unión Europea. “La cooperación y la apertura internacionales son necesarias, en el aislamiento no ocurre nada”, afirma. Y hace paralelismos entre quienes apoyaron el Brexit, a Trump o a la ultraderecha en su país natal, Austria.
¿Por qué es tan difícil saber cómo funciona el cerebro?
Es una cuestión de complejidad y de escala. El cerebro es mucho más complejo que otros sistemas del cuerpo, y creo que hay un concepto erróneo sobre el conocimiento teórico de su funcionamiento. Ante un problema complejo de física puedes pensar, teóricamente, cuál puede ser la solución. En neurociencia no tenemos buenas teorías, todavía estamos en el estadio de recoger piezas de información y aún no sabemos cómo encajan todas. Dada esa complejidad, yo decidí empezar por organismos simples, como el cerebro de la mosca de la fruta, que tiene 100.000 células nerviosas, mientras que el humano tiene unos 100.000 millones. Y aun así, el cerebro de esta mosca es más complejo que ningún sistema creado por las personas y no lo entendemos fácilmente.
En ese insecto (de uso habitual en la investigación científica), usted y su equipo intervienen en las neuronas y modifican su mente y su conducta.
Sí, usando la optogenética podemos incidir en algunas células del cerebro de la mosca y dormirla o despertarla con un rayo de luz. Hemos identificado células que nos permiten introducir nuevos contenidos en su memoria o cambiar su comportamiento, reprogramarlo. Identificamos unas células que nos permiten cambiar su identidad sexual: coges una mosca hembra y actuando sobre esas células se comporta como un macho, o al revés. Estos conocimientos profundizan en los mecanismos cerebrales, pero aún no somos capaces de controlarlos, en general. En el cerebro de la mosca, el circuito del sueño tiene paralelismos con el humano, pero en la mosca es más simple.
“En esos proyectos de trasladar el cerebro a un sistema informático creo que hay un problema, es como enfocarlo por el final… se da por hecha la predictibilidad”
¿Llevará diez años trasladar todo esto al cerebro humano?
Sí, si no más.
La optogenética parece un paso más allá de la estimulación cerebral con electrodos que ya se usa para tratar dolencias.
La estimulación con electrodos tiene grandes desventajas: no puedes conectar un gran número de electrodos al cerebro para comunicar con miles, centenares de miles de células. Tampoco puedes incidir sólo en una... El control remoto por luz ofrece mayor precisión.
Fue el primero en modificar genéticamente células cerebrales para controlarlas con luz. ¿Cómo se le ocurrió?
Fue un momento huracán en 1999. Tuve la idea un sábado en casa, cuando leía un libro (no tiene que ver, pero para los curiosos, Independence Day, de Richard Ford). Pensé que sería fantástico si pudiéramos controlar la actividad neuronal por una vía genética mediante luz. En el laboratorio había combinado óptica y genética ya, usaba proteínas sensibles a la luz para observar la actividad neuronal, pero no para controlarla.
¿Imparte clases en Oxford?
Lo menos que puedo; prefiero investigar. Doy algunas; es estimulante hablar con brillantes estudiantes sobre las fronteras de la ciencia, pero no lo es enseñar ciencia médica básica.
¿Es frustrante para un investigador que hace ciencia básica como usted lograr grandes avances, pero que tardarán mucho en trasladarse a terapias que ayuden a personas?
Sí lo es, pero yo no me lo planteo demasiado. Por supuesto, estaría increíblemente satisfecho si el producto de mi trabajo tuviera algún beneficio para las personas, pero no trabajo pensando en ello. Para mí, la ciencia es una actividad cultural más, como puede serlo escribir novelas, cantar ópera o jugar al fútbol, es una actividad bonita, excitante... Es triste que mucha gente vea la ciencia aburrida cuando, de hecho, entender cómo funciona el mundo es una de las experiencias más profundas y enriquecedoras para el ser humano.
No piensa en las aplicaciones, pero todos le preguntarán para qué servirá lo que investiga.
Sí, es cierto.
Es que hoy en la ciencia mundial parece que se miran mucho las aplicaciones, cuanto más inmediatas mejor, quizás para justificar la inversión…
Es un error enorme dirigir la financiación de la ciencia hacia aplicaciones particulares y es una tendencia que ha crecido en las últimas décadas, sí. Hay una obsesión por la investigación traslacional, por trasladar de inmediato los descubrimientos a aplicaciones. La gente olvida que en la sociedad ya hay un mecanismo para esto, la comercialización, la industria… pero lo que no hace la industria es ciencia básica. Y si se mira lo que en los últimos tiempos ha cambiado más radicalmente nuestras vidas (ordenadores, smartphones, chips, nuevos materiales…), son cosas que surgieron de ciencia básica, no es que se buscara eso en concreto. Yo también pago impuestos y exijo que se dedique ese dinero a ciencia básica. No se aprecia lo suficiente su utilidad.
¿Si en lugar de en ciencia básica trabajara en un tratamiento contra una enfermedad del cerebro, en cuál le gustaría hacer su aportación?
Por el sufrimiento y la debilidad que causa, la depresión es, para mí, una de las peores. ¡Es tan incapacitante! A los afectados les consume la tristeza, la falta de ganas de hacer nada…
La neurociencia no sabe explicar cómo se generan sentimientos, pensamientos complejos o la personalidad en una máquina, el cerebro, que funciona por impulsos eléctricos y químicos.
Exacto. Hay muchas cosas que no conocemos, ese es el gran problema. Conocemos aspectos simples: cómo funciona una célula, cómo se comunica con otra, que el cerebro funciona con impulsos, pero más allá de esta biofísica, la riqueza de la vida mental no sabemos como explicarla. Y hay mucha gente que critica la neurociencia, dice que nos centramos en investigar algunos aspectos pero no respondemos a cuestiones fundamentales como esta: cómo, de lo físico, de las interacciones entre neuronas, surge un comportamiento inteligente.
No se conoce bien el cerebro, pero, a la vez, la neurociencia avanza mucho. Hay múltiples terapias que inciden en el funcionamiento del cerebro. Incluso horroriza un poco que se pueda hacer tal cantidad de intervenciones sin un conocimiento completo del cerebro…
Sí, sí horroriza un poco lo que se puede hacer sin comprenderlo del todo. Pero se suele decir que el 50% de todo el conocimiento médico es erróneo, o sea que sólo conocemos un 50%. Yo estudié Medicina en Austria y no me gustó nada. Sentía que en la medicina hay mucha improvisación, que no era suficientemente sólida. Por otro lado, es remarcable que algunos tratamientos que se aplican, fármacos que bloquean o activan tal o cual receptor cerebral, resulten beneficiosos para muchas personas. La suerte es que creo que el cerebro es complicado, pero muy robusto.
¿Llegaremos a conocerlo por entero? Ponga una fecha.
En algún momento, sí, pero no me pregunte cuándo. Es muy difícil saberlo. Ahora hay una tendencia… están esos grandes proyectos (él no participa en el proyecto Cerebro Humano, uno de los programas bandera de la Comisión Europea), se dice “vamos a mapear cada neurona, a mapear cada conexión, a simular el cerebro en un ordenador…”. Creo que la comprensión no se obtendrá de un montón de datos, llegará de conocer unos principios que aún ignoramos. Registrar la actividad de cada neurona es como obtener una copia de algo que no implica que sea dinámico ni el original.
¿Pasará como cuando se decodificó el genoma humano, que no supuso automáticamente saber la función de cada gen?
Y en el genoma sabíamos adonde queríamos llegar, con el cerebro no sabemos qué buscamos.
Así, ¿no cree que se pueda trasladar el funcionamiento del cerebro a un ordenador?
Probablemente, no. Como decía, en realidad no sabemos qué buscamos, ¿traducir la actividad cerebral en líneas de datos informáticos? ¿Recreaciones de cómo funciona?
Pero hoy todo parece posible... ¡la tecnología se desarrolla tan rápido! La posibilidad de cálculo es casi ilimitada.
Sí, la tecnología se desarrolla muy rápido. Pero en esos proyectos, creo que hay un problema, es como enfocarlo por el final… Si se trata de catalogar cada neurona, entender cómo funciona cada una y ponerlas todas juntas y ver cómo funciona todo el sistema… hay razones para pensar que no resultará: se da por hecha la predictibilidad. Si coges un sistema simple, lo analizas y lo entiendes y luego lo complicas un poco, ya no funciona como predecías. El matemático francés Henry Poincaré ya lo demostró en el siglo XIX (la teoría de los tres cuerpos). Soy bastante escéptico respecto a dedicar grandes sumas de dinero a una colección de proyectos de big data.
Ya se plantea en la sociedad cómo mejorar funciones cerebrales, fármacos para aumentar la memoria, la concentración… ¿qué piensa de ello?
Me parece una locura. Creo que no se debe usar fármacos para una mejora de capacidades que debería lograrse por otras vías.
¿Los neurocientíficos trasladan a su entorno sus conocimientos? ¿Piensa cómo funciona la mente de su hija (tiene una de 18 años) distinto a otro padre?
No puedo controlar a mis familiares, se lo aseguro. Siempre tenemos presentes nuestros conocimientos, cómo funciona el cerebro... Sí, supongo que intento imaginar los circuitos mentales cuando hablo con alguien…
Cómo se controla el cerebro de una mosca
Miesenböck combina la tecnología óptica y la genética para estudiar el cerebro de las moscas de la fruta: les inserta proteína fotosensible en las neuronas que quiere y al proyectarles un rayo de luz (por fibra óptica, por ejemplo) activa o inhibe la actividad de esas neuronas