Un mapa del cerebro busca revelar los misterios de la mente

Tu cerebro tiene miles de millones de neuronas. Tienes pensamientos y haces cosas gracias a ellos. ¿Cómo es que las células pequeñas se convierten en pensamientos y actos?

La iniciativa Investigación Cerebral a través de Neurotecnología Avanzada Innovadora (BRAIN, por sus siglas en inglés) busca responder a esa pregunta. Como se describió en la edición de marzo de la revista Science Express, un grupo de prominentes investigadores propone un esfuerzo a gran escala para desarrollar nuevas herramientas para mapear el cerebro humano con un detalle sin precedentes.

Esto podría llevar al desarrollo de tratamientos para trastornos cerebrales como la epilepsia, el autismo, la demencia, la depresión y la esquizofrenia, así como de formas para restaurar el movimiento en pacientes paralizados.

“No entendemos (cómo los circuitos neuronales) generan todos estos comportamientos interesantes que tenemos, como el habla, el lenguaje, los pensamientos y la memoria”, dijo John Donoghue, del departamento de neurociencias de la Universidad de Brown, en Estados Unidos.

“Esperamos que conforme se desarrollen estas herramientas —y se seguirán desarrollando— tengamos más comprensión que lleve al desarrollo de mejores dispositivos médicos”.

El gobierno del presidente de Estados Unidos, Barack Obama, destinará 100 millones de dólares para este proyecto y los fondos estarán disponibles en el año fiscal 2014.

La iniciativa, llamada Investigación Cerebral a través de Neurotecnología Avanzada Innovadora, “busca ayudar a investigadores a encontrar nuevas formas de tratar, curar e incluso prevenir trastornos del cerebro,  como el Alzheimer , la epilepsia y las heridas cerebrales traumáticas” y fue  anunciada la semana pasada por la Casa Blanca .

Reparar y manipular el cerebro

Una de las grandes metas de la iniciativa es crear formas de estimular las neuronas menos invasivas que las que están disponibles actualmente, dijo George Church, profesor de Genética en la Escuela de Medicina de Harvard y una de las principales mentes detrás del proyecto.

Ya se realizan estudios sobre los implantes cerebrales. El mal de Parkinson, por ejemplo, se está tratando con estimuladores para el cerebro profundo: dispositivos eléctricos implantados en el cerebro que estimulan circuitos de neuronas específicos que se han vuelto defectuosos.

Donoghue está trabajando en un proyecto llamado  BrainGate2 , en el que los científicos desarrollan tecnologías para reconectar el cerebro con el cuerpo de los pacientes con parálisis. Los investigadores implantan un pequeño sensor —del tamaño de una aspirina para bebé— en la región motora del cerebro. El sensor detecta las señales que se producen cuando una persona piensa en moverse y las transforma en señales de movimiento.

Con esta tecnología los pacientes pueden mover el cursor de una computadora con el pensamiento y  manipular un brazo robótico como si fuera suyo .

El siguiente paso será conectar el brazo de una persona o — si la persona tiene una extremidad amputada — a una prótesis que se podría controlar con los pensamientos.

Hasta ahora, los movimientos del brazo robótico no parecen tan naturales, coordinados o rápidos como los de un brazo real. Eso se debe a que los científicos aún no comprenden los procesos cerebrales precisos que intervienen. BRAIN podría ayudar, por ejemplo, a analizar las conexiones neurales que intervienen en el acto de lavarse los dientes.

“Si en verdad entendemos  el código que el cerebro usa para hacer eso , podríamos reproducirlo”, dijo Donoghue.

Más adelante, si los científicos entienden mejor las bases neurales de las enfermedades mentales como la esquizofrenia, podría ser posible desarrollar tratamientos al dirigir impulsos eléctricos a grupos de neuronas.

“Si entendieras cómo surge el pensamiento gracias a la interacción de muchas neuronas, entonces tendrías idea de cómo se vería un pensamiento desordenado”, dijo Donoghue.

La optogenética es otro grupo de herramientas del proyecto que parece prometedor. Ed Boyden, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), es famoso por esta técnica. Comprende el uso de proteínas fotosensibles derivadas de organismos como algas y su aplicación en las neuronas.

“Cerca de un millar de grupos están usándolas en este momento para estudiar el cerebro porque te permite activar una célula o una clase de células y descubrir su función”, dijo Boyden. “Aunque no tenemos una lista completa de las partes del cerebro, sabemos que algunas células son diferentes de otras; la gente puede  activar y desactivar esas células para descubrir cómo funcionan ”.

Desde humanos hasta automóviles

“En cinco años debería ser posible monitorear y/o controlar decenas de miles de neuronas; para el décimo año esa cantidad se multiplicará al menos 10 veces”, escribieron Donoghue y sus colegas en el artículo de Science Express. “En 15 años debería ser posible observar un millón de neuronas de una forma notablemente poco invasiva”.

Donoghue espera que BRAIN arroje conocimientos que vayan más allá del cerebro humano. Después de todo, gracias al programa espacial tenemos el GPS, y la web gracias a que la Organización Europea para la Investigación Nuclear desarrolló una versión primitiva para que los físicos de partículas pudieran comunicarse mejor.

En el caso de este proyecto, los sensores de siguiente generación que funcionen en el cerebro podrían usarse para  hacer que los autos sean más inteligentes , dijo Donoghue. Por ejemplo, un auto podría desacelerar automáticamente si detecta en el camino un balón de futbol y prevé que un niño venga corriendo detrás de él.

Acerca del dinero…

Los investigadores comparan los beneficios económicos del mapeo del cerebro con los del Proyecto del Genoma Humano, que tuvo un impacto económico de 800,000 millones de dólares como resultado de una inversión de 3,800 millones, según el artículo de Science Express.

Church y sus colegas involucrados en el proyecto del cerebro creen que pasará algo semejante a lo que ocurrió cuando aquél proyecto terminó en 2003. Church dijo que entre 2004 y 2011, hubo una reducción “exponencial” en el costo de la secuenciación genómica, y la tendencia se mantiene.

“Todas las personas que hacen biología molecular ahora son un millón de veces más eficientes porque el costo cayó después de que terminó el proyecto del genoma”, dijo.

La reducción del costo del mapeo cerebral también es uno de los grandes objetivos. Conforme mejore la tecnología, también se abaratará, dijo Church.

“En vez de tener una meta monumental en la que queramos llegar compulsivamente a esta neurona, a esta y a esta, pienso que preferimos facilitar toda la creatividad, porque la gente puede soñar cosas diferentes”, dijo.