Podem mirar i modificar directament el cervell

Versión en español

Com les ciències en la famosa sarsuela (1), la neurociència i la neuropiscologia avancen que és una barbaritat. Una sèrie de publicacions recents informen de realitzacions que semblen de ciència ficció i assenyalen un futur en el que moltes coses seran diferents.

Comencem per Inokuchi i Noriaki Ohkawa de la University de Toyama (2). Aquests investigadors varen agafar un grup de ratolins i els van posar durant sis minuts en un recinte en forma de cilindre, mentre que van deixar que un altre grup explorés un recinte en forma de grup. 30 minuts més tard, van posar els dos grups en el recinte en forma de cub, on van rebre immediatament una correntada elèctrica. Dos dies després, els ratolins que posaven en el cub passaven més temps immobilitzats per la por que els que posaven en el cilindre. A continuació, els Ohkawa van utilitzar una tècnica anomenada optogenètica (3) per reactivar simultàniament les memòries, fins aleshores independents de la correntada i l'estada al cilindre. Amb això van aconseguir que els ratolins mostressin por (es quedessin immobilitzats) quan estaven al cilindre, malgrat que mai no havien rebut les correntades mentre hi eren. És a dir, el investigadors varen crear un relació entre dues memòries prèviament no relacionades, podem dir que varen crear artificialment una nova memòria. Ara, el Ohkawa volen modificar aquesta tècnica per intentar dissociar artificialment records que estan fisiològicament connectats. "Això pot contribuir al desenvolupament de nous tractaments per als trastorns psiquiàtrics, com el trastorn d'estrès posttraumàtic, els símptomes principals del qual sorgeixen d'associacions innecessàries entre records no relacionats." 

En un altre experiment igualment espectacular, Ithai Rabinowitch, Marios Chatzigeorgiou, Buyun Zhao, Millet Treinin i William R. Schafer (4) varen utilitzar un mètode de biologia sintètica per crear línies genètiques de cucs transgènics amb diferents enllaços alterats en dos circuits neuronals. El nematode és un organisme excel·lent per a l'estudi de la neurociència. Els cucs nematodes tenen només 302 neurones, totes les quals han estat identificats i caracteritzades. A més, s'han mapejat i estudiat àmpliament les prop de 7.000 connexions entre aquestes neurones. Aquest senzill sistema ens permet fer estudis d'una manera que seria molt difícil de realitzar en la massa neuronal de cervells més complexos com l'humà. Les neurones, tant si estan en cucs nematodes o éssers humans, es comuniquen a través de sinapsis tant químiques com elèctriques. Les sinapsis químiques funcionen amb una barreja complexa d'un munt de proteïnes que serien difícils de reproduir en models transgènics. Tanmateix, les sinapsis elèctriques són canals simples fets d'un sol tipus de proteïna. La naturalesa d'aquesta proteïna difereix entre invertebrats i vertebrats. El Dr. Schafer i el seu equip van utilitzar aquest fet per injectar ADN de vertebrats en les gònades de nematodes (invertebrats) assegurant així que no hi hauria cap tipus d'interacció amb la resta de les connexions neuronals. En les següents generacions de cucs, hi va haver noves connexions neuronals realitzades a través de l'expressió d'aquests gens. Aquestes noves connexions van alterar la sensibilitat dels nematodes a la salt i la seva capacitat de respondre a determinats olors.

Científics de la Universitat Radboud (5) han visualitzat per primera vegada com el cervell recombina records d'esdeveniments passats, quan aquests es complementen amb la nova informació. El Dr. Ranka i els seus col·laboradors varen utilitzar el joc de simulació de vida dels Sims 3 per fer vídeos animats d'esdeveniments que varen mostrar a participants l'activitat cerebral dels quals es va controlar mitjançant un escàner de ressonància magnètica. Van trobar que després que els participants s'adonessin de com alguns esdeveniments encaixaven en una història, els records d'aquests esdeveniments es varen unir - igual que les peces d'un trencaclosques - per formar una nova memòria de tota la història.

Un nou estudi de la Universitat de Birmingham i la unitat MRC de Cognició i Ciències del Cervell a Cambridge (6) ha demostrat com el record intencionat va més enllà d'un simple despertar d'una memòria i que en realitat porta a oblidar altres experiències que hi competeixen i que interfereixen amb la seva recuperació. En poques paraules, l'acte de recordar pot ser una de les principals raons per les quals oblidem.

Investigadors de la NYU Langone Medical Center (7) han capturat imatges de l'activitat biològica subjacent dins de les cèl·lules cerebrals i les seves extensions en forma d'arbre, o dendrites, en ratolins que mostren com els seus cervells classifican, emmagatzemen i donen sentit a la informació durant l'aprenentatge.

Un altre avenç important té a veure amb la millora de les interfícies cervell-ordinador per registrar els senyals del cervell. Un equip d'investigadors (8) ha desenvolupat un tipus de sensors que s'enganxa a la pell de l'orella i del coll, són molt més fàcils de portar que els actuals i estan dissenyats per sobreviure les activitats normals de la vida ordinària com ara l'exercici vigorós, dutxar-se, i la natació. Això obre el camí a noves investigacions i aplicacions integrades amb l'"Internet de les coses".

No sé quan de temps trigaran els guionistes a oferir-nos pel·lícules en les que ens comuniquem directament de cervell a cervell, modifiquem memòries a voluntat, o llegim el que passa dins del cervell, però si triguen gaire a fer-ho es trobaran amb que la realitat s'ha avançat a la ficció. Recordo quan es parlava que la següent revolució industrial vindria de la mà de la biologia i la genètica, després de la nanotecnologia, després de les tecnologies de la informació... Afegim-hi la revolució neurocognitiva. No és una qüestió de revolució industrial, és una qüestió d'anar cap a un món nou, ple de nous riscs i oportunitats.

Acabo amb un comentari un pèl acadèmic. A mi em sembla que aquests avenços demostren que la teoria Bio<->Psicologia de Xarxes de Warrent W. Tryon (9) de la que parlo contínuament en aquest blog té tot el sentit i està cada cop més confimada. La psicologia, com el nou món, també ha de progressar.

Referències

[1] Tomás Bretón (música) i Ricardo de la Vega (libreto), La verbena de la Paloma, estrenada el 1894.
[2] Ohkawa et al, Artificial Association of Pre-Stored Information to Generate a Qualitatively New Memory, Cell Reports, 2015 DOI:. 10.1016/j.celrep.2015.03.017
[3] NeuroWire: Optogenetics: shedding light on the brain's secrets. Dimecres, 18 març de 2015.
[4] Rabinowitch I, Chatzigeorgiou M, Zhao B, Treinin M, Schafer WR (2014) Rewiring neural circuits by the insertion of ectopic electrical synapses in transgenic C. elegans. Nat Commun. 2014 Jul 16;5:4442. doi: 10.1038/ncomms5442.
[5] Branka Milivojevic, Alejandro Vicente-Grabovetsky, Christian F. Doeller. Insight Reconfigures Hippocampal-Prefrontal Memories. Current Biology, 2015; 25 (7): 821 DOI: 10.1016/j.cub.2015.01.033.
[6] Maria Wimber, Arjen Alink, Ian Charest, Nikolaus Kriegeskorte, Michael C Anderson. Retrieval induces adaptive forgetting of competing memories via cortical pattern suppression. Nature Neuroscience, 2015; DOI: 10.1038/nn.3973.
[7] Joseph Cichon, Wen-Biao Gan. Branch-specific dendritic Ca2 spikes cause persistent synaptic plasticity. Nature, 2015; DOI: 10.1038/nature14251
[8] Norton, James J. S., Dong Sup Lee, Jung Woo Lee, Woosik Lee, Ohjin Kwon, Phillip Won, Sung-Young Jung, Huanyu Cheng, Jae-Woong Jeong, Abdullah Akce, Stephen Umunna, Ilyoun Na, Yong Ho Kwon, Xiao-Qi Wang, ZhuangJian Liu, Ungyu Paik, Yonggang Huang, Timothy Bretl, Woon-Hong Yeo, and John A. Rogers, Soft, curved electrode systems capable of integration on the auricle as a persistent brain–computer interface. Proceedings of the National Academy of Sciences, March 16, 2015 2015.
[9] Warren W. Tryon (2014). Cognitive Neuroscience and Psychotherapy: Network Principles for a Unified Theory. New York: Academic Press.