Explorando el cerebro humano con un neurobiólogo israelí de renombre mundial

Enlace Judío México.- El neurobiólogo profesor Idan Seguev comparte algunas de sus ideas sobre el funcionamiento del cerebro humana.

SUSAN GOODMAN

Desde emojis hasta cortadores de galletas, el corazón es emblemático del amor y la pasión.

La percepción del corazón como generador de emociones se remonta a milenios y todavía se oye hoy en el lenguaje que usamos para describir el dolor del amor no correspondido y el dolor de profunda tristeza. Incluso la memoria queda relegada a nuestro órgano que bombea la sangre, cuando recordamos nueva información de memoria.

En algún momento, aprendemos que, de hecho, es el cerebro, no el corazón, el que genera y controla la polifonía de nuestras emociones, la esencia de nuestra creatividad, la efusión de nuestras imaginaciones más descabelladas. El lenguaje, el pensamiento, el movimiento, el comportamiento y las creencias se originan en el cerebro.

Sin embargo, para muchos de nosotros, aún hay que dar un paso más antes de poder comprender los triunfos y las aspiraciones de la neurociencia moderna.

“El cerebro es una máquina sofisticada, construida de células nerviosas que transportan actividad eléctrica y química“, explica el neurobiólogo de renombre mundial Idan Seguev, profesor de neurociencia computacional en la Universidad Hebrea de Jerusalén. “Para entendernos a nosotros mismos, tenemos que entender esta increíble máquina“.

Seguev enfatiza la importancia de construir un modelo matemático o una simulación por computadora del cerebro. Basado en datos experimentales, dicho modelo revelará no solo cómo se forman los recuerdos y cómo se conjuran las emociones, sino también las causas de las enfermedades cerebrales.

“Un modelo de computadora detallado y preciso del cerebro puede generar la actividad que representa el Parkinson o el Alzheimer“, explica Seguev, “y cuando veamos las características de la condición en el modelo informático, entonces podremos encontrar formas de corregir el modelo. Esto sugerirá formas en que podemos solucionar los problemas en un cerebro real“.

Su visión es tener “medicamentos basados en simulaciones“, o medicamentos que serán sugeridos y probados en el modelo de computadora, antes de ingresar a la farmacopea.

Es la esperanza de Seguev que un modelo computacional del cerebro, si es lo suficientemente preciso, en última instancia conducirá a una comprensión de las emociones humanas y, lo más importante, la creatividad humana. Entonces podremos encontrar formas de liberar el rico potencial creativo que, según él, está oculto en todos nuestros cerebros.

“Eventualmente“, dice con una sonrisa irónica, “lo comprenderemos todo“.

Según Seguev, “nuestra creatividad es la capacidad más destacada que nos distingue de otros animales“.

Durante los últimos 200,000 años, explica, no hemos sufrido ningún cambio genético significativo. Tenemos el mismo genoma y, por lo tanto, el mismo cerebro que nuestros antiguos ancestros del homo sapiens. Durante la mayor parte de este período, nos hemos centrado en los desafíos de la supervivencia, y es nuestra creatividad (lo bueno, lo malo y lo feo) lo que nos ha convertido en la especie que domina el mundo hoy.

Para los primeros ejemplos artísticos de nuestro genio creativo, Seguev señala las pinturas rupestres de Le Chauvet en Francia, y las pinturas rupestres de Altamira en España, ambas datadas entre los 30,000 y 35,000 años de antigüedad.

Aún más antiguo es el Hombre León, una intrincada escultura de 30 cm de hueso de mamut, fechada entre los 35,000 y 40,000 años, que fue descubierta en una cueva alemana. Investigaciones recientes han revelado que se necesitarían 400 horas de destreza artesanal para producirlo. Y la reciente identificación de materia orgánica, quizás sangre, en su boca insinúa creencias religiosas primitivas.

Entonces, ¿qué es lo que permite al cerebro humano alcanzar tales alturas creativas? ¿Y qué es lo que hace que nuestros cerebros sean tan diferentes de los de otros animales? Seguev sugiere que no se trata del tamaño ni del número de células cerebrales, aunque el número de estas neuronas es importante, y en 100 mil millones por cerebro humano, eso es bastante impresionante. Los gorilas tienen alrededor de un tercio de este número y los elefantes tienen casi tres veces más. Pero en términos de la relación entre el tamaño del cerebro y el peso corporal, los superamos a todos.

Lo que realmente importa, cree Seguev, son las interconexiones entre todas estas células.

Hay alrededor de 100 billones de sinapsis, o puntos de contacto entre las neuronas, en el cerebro humano. Sin embargo, no todas estas sinapsis están siempre activas; cambian, tanto en la fuerza de las conexiones existentes como en la formación de otras nuevas.

Todo lo que hacemos cambia el patrón de conexiones y, en consecuencia, la actividad eléctrica en el cerebro que codifica nuevos recuerdos.

¿Recuerda cuando le dijeron que solo usa el 10 por ciento de su cerebro? Seguev tenía solo siete años cuando su maestro compartió con él este supuesto hecho y lo encontró desconcertante. En verdad, usamos todas nuestras células cerebrales todo el tiempo.

Seguev se refiere a esta realización como uno de los dos “momentos bombilla” que lo ponen en el camino para convertirse en un neurocientífico.

El segundo fue a la edad de 17 años, cuando leyó acerca de un experimento que demostró que un gatito solo aprende a ver si puede moverse, de lo contrario, ¡crecerá ciego! La vista y el movimiento, al parecer, están íntimamente conectados en el cerebro; el movimiento es esencial para una correcta interpretación de las señales visuales que experimentamos.

En el cerebro humano tenemos conexiones particularmente intensas de largo alcance entre diferentes regiones, y una extraordinaria complejidad de conexiones a nivel local, con una sola neurona en comunicación directa con aproximadamente 30,000 otras células en su vecindario o con células que se proyectan desde más lejos.

Pero incluso esto no es suficiente para explicar la creatividad. Seguev sospecha que el secreto de la creatividad también tiene algo que ver con el hecho de que nuestras células nerviosas tienen una actividad eléctrica de fondo única, “espontánea”, un murmullo eléctrico incesante.

Este ruido eléctrico de fondo significa que el cerebro responde de una manera ligeramente diferente a entradas idénticas. Dentro de esta variabilidad, Seguev ve la posibilidad de un mecanismo de creatividad, en otras palabras, piensas diferente aunque recibas una entrada repetida. Tal comportamiento aleatorizado de las células nerviosas sin duda hará que construir un modelo informático del cerebro sea aún más difícil.

Sin desanimarse, los neurobiólogos computacionales ya están construyendo una simulación digital de varios milímetros cúbicos de cerebro de roedor, algo del tamaño de una cabeza de alfiler.

Pero incluso estos humildes comienzos son complejos y costosos y requieren la cooperación de científicos de muchos campos.

Seguev es miembro y fundador de varios grupos interdisciplinarios. Fue el director del Centro Interdisciplinario de Computación Neural en la Universidad Hebrea, que floreció en el Centro Edmond y Lily Safra para Ciencias del Cerebro (ELSC).

Seguev también forma parte del Human Brain Project, una iniciativa de 10 años con un presupuesto de mil millones de euros y 100 laboratorios, la mayoría de ellos en Europa, que colaboran. El HBP le brinda acceso completo a la computadora IBM Blue Gene, que es capaz de alrededor de seis billones de operaciones por segundo. Aunque la computadora actualmente se encuentra en Lugano, Suiza, Seguev y sus alumnos pueden iniciar sesión desde su laboratorio ELSC.

El día que conocí a Seguev, él acababa de oír que una propuesta a los Institutos Nacionales de Salud de EE.UU. para una iniciativa de colaboración centrada en las neuronas humanas había recibido una subvención de $ 19.4 millones para un proyecto de cinco años.

Este proyecto reunirá a un grupo del prestigioso Instituto Allen en Seattle, Washington, con otros cuatro grupos: de Suecia, Hungría, Amsterdam y Seguev, en la Universidad Hebrea.

“Realmente ha venido en un momento especial“, dice.

Lo importante ahora, insiste, es pasar de trabajar con roedores a trabajar con células humanas y circuitos neuronales.

“El cerebro humano es mucho más sofisticado“.

Usar células cerebrales humanas vivas y frescas para la investigación puede sonar como una buena idea, pero conocerlas es otra historia.

Seguev recibió recientemente una llamada telefónica del Prof. Natan Bornstein, un viejo amigo suyo del ejército. Bornstein, neurólogo, se mudó de Tel Aviv a Jerusalén para convertirse en director y coordinador del servicio neurológico-neuroquirúrgico-neurorradiológico en el nuevo departamento de neurología en el Centro Médico Shaaré Zedek. A solo unos minutos en coche del campus de Edmond J. Safra en Guivat Ram, en la Universidad Hebrea, este hospital es ahora un importante centro de cirugía cerebral.

Resulta que todos los días son desechadas células cerebrales perfectamente buenas y sanas en el departamento. Cuando se extirpan tumores cerebrales profundos, se cortan pequeños trozos de tejido normal para proporcionar acceso al tumor y se lanzan las células sanas.

En octubre, Seguev recibió permiso ético para usar este tejido sano en la investigación en la Universidad Hebrea. El primer lote llegará pronto de Shaaré Zedek y se compartirá entre los cinco grupos en la Universidad Hebrea. El prospecto marca el comienzo de una nueva era cuando la investigación pasa de las células cerebrales de roedores a las humanas.

El entusiasmo de Seguev por su investigación es palpable. Hablando con él, sientes como si cada uno de sus tendones se centrara en mejorar nuestra comprensión de nosotros mismos.

Y luego dice: “¡Pero hay algo en lo que realmente estoy interesado!” Y la conversación gira en una dirección completamente diferente.

Continúa contándome de una nueva revista científica de acceso abierto para niños, “Frontiers for Young Minds”. La revista es en realidad una derivación de otro proyecto que esencialmente ha cambiado la cultura de la ciencia.

Actualmente, el proceso para publicar un artículo en una revista científica comienza enviándolo a los editores de una publicación, muchos de los cuales no son científicos, que rechazan el 50-60 por ciento de las presentaciones antes de enviarlas a un revisor. Los revisores luego rechazan otro 90 por ciento.

La principal crítica de Seguev es que “la cultura es encontrar fallas en un documento y rechazar en lugar de ayudar a los autores a mejorar su trabajo“.

La idea de cambiar este enfoque le llegó a Seguev hace unos 10 años mientras estaba en una conferencia en Brasil con su colega investigador Henry Markram.

Ambos crearon “Frontiers”, una serie de publicaciones de acceso abierto, donde los científicos publican sus documentos en línea y los revisores, de un grupo de más de 50,000 científicos, eligen revisarlos. El revisor se convierte en socio de los investigadores y puede sugerir mejoras y extensiones a la investigación. Cuando el artículo finalmente se publica en línea, los revisores se nombran como parte del documento porque se los considera participantes activos en el proceso de investigación.

Una consecuencia de esta iniciativa fue una revista científica para niños. Su formato fue inspirado por Bob Knight, profesor de neurociencia en la Universidad de California, Berkeley. Insistió en que, para una revista científica para niños, los revisores deberían ser niños. Los artículos están escritos por destacados científicos de todo el mundo que luego son cuestionados y desafiados por los niños, hasta que se considera que el artículo tiene suficiente claridad para ser publicado en línea. Seguev lo está preparando en hebreo para niños israelíes.

El centro de la multitud de proyectos de Seguev es una modesta oficina en la planta baja del Instituto de Ciencias de la Vida Alexander Silberman en Guivat Ram. Sin pretensiones de distinción arquitectónica, sus largos corredores sin ventanas con tuberías expuestas recuerdan un pasillo a la sala de calderas de un barco. Pero respire profundo antes de abrir la puerta de la oficina de Seguev y prepárese para una experiencia visual que es como entrar en una película futurista.

No son los estantes polvorientos cargados de libros ni los montones de papeles que cubren el escritorio lo que llamará su atención. Tampoco son las paredes desnudas, aparte de una pequeña imagen de una red neuronal o la pizarra garabateada con retazos de cosas matemáticas y neurológicas lo que le dejarán asombrado.

En el otro extremo de la habitación, las ventanas de pared a pared miran hacia una meseta rocosa debajo de donde se encuentra la resplandeciente fachada del nuevo Edificio de Ciencias del Cerebro Suzanne y Charles Goodman. Diseñado por el eminente arquitecto británico Lord Norman Foster, la estructura de cuatro pisos pronto se convertirá en el nuevo hogar del laboratorio de Seguev y el pionero e interdisciplinario ELSC.

Superpuesto con reluciente filigrana del siglo XXI, este deleite estético alude al patrón y al orden, incrustado en la aleatoriedad. “Son las neuronas de Henry Markram, o más bien, de sus cerebros de rata“, explica Seguev, “y en ELSC tuvimos la idea de que esta neurona enrejada envolviera el edificio“.

Al mirar este edificio innovador, uno no puede evitar preguntarse sobre el potencial de producción del poder creativo de Seguev y su equipo trabajando dentro.

Fuente: The Jerusalem Post  – Traducción: Silvia Schnessel – Reproducción autorizada con la mención: ©EnlaceJudíoMéxico