¿Cuáles son las nuevas fronteras en la investigación del cerebro?

Nunca llueve a gusto de todos. Para algunos, el avance científico es vertiginoso. Para otros, demasiado lento. Desde dentro, vemos, sufrimos, demasiadas trabas que enlentecen el progreso y lo hacen extremadamente ineficiente. La ciencia avanza a golpe de desarrollo tecnológico y de visionarios que se apoyan en un esfuerzo colectivo. Por su naturaleza, es difícil de planificar. Solo se pueden orientar fondos aquí y allá, pero eso no asegura el avance ni su velocidad. Anticipar los próximos focos de interés en ciencia podría parecer factible atendiendo a la lógica secuencial de la investigación científica, según la cual los próximos objetivos emanan naturalmente de los hallazgos recientes.

En neurociencia no es tan sencillo. Por un lado, aunque las líneas maestras de la función cerebral ya se conocen, aún hay demasiadas incógnitas importantes que diversifican los puntos de interés. Por otro, numerosos factores ajenos a la ciencia (tecnológicos, clínicos, sociales, individuales, y de mercado) tienen una influencia considerable, no siempre beneficiosa, y sus objetivos e intereses rara vez coinciden. Si hacemos una predicción posibilista basada en la fuerte dependencia que la investigación biomédica tiene del avance tecnológico, las nuevas fronteras en el estudio del cerebro estarían justo al lado de lo que ya, hoy, ocupa las portadas en los foros de divulgación científica, la Inteligencia artificial (IA), el uso de nanopartículas, el desarrollo de interfases neurales y la modulación no invasiva de actividad cerebral, de los que comentaremos más adelante. No me olvido de la biología celular y molecular, pero estas son el presente, y hoy hablamos de fronteras y futuro.

Demasiadas “realidades” para explorar en una sola estructura.  

Antes, si me lo permiten, unas consideraciones tanto o más importantes que pueden iluminar a quienes, desde fuera, gustan de considerar la velocidad o el “tino” de los avances. Decir que hay “pulsiones” para investigar el envejecimiento en un país envejecido como el nuestro, no es decir mucho. Tampoco lo es decir que es necesaria la ciencia básica para obtener avances más sólidos en la aplicada. Las fronteras se definen a nivel global, y los elementos tecnológico y clínico-social son los grandes promotores, muy por encima de programas locales. Si recapitulamos lo que hay a este lado de la frontera, quizá podamos especular mejor sobre por qué se atacan unas temáticas y no otras. Ser consciente de estos factores es crítico, no solo para entender, sino para planificar el futuro en la medida de lo posible. Y en nuestro presente, incluso la tecnología y los agentes sociales, aunque son esenciales en investigación biomédica en general, en neurociencia chocan con una realidad un tanto apabullante. Estudiar el cerebro no es solo descifrar sus componentes moleculares y mecanismos biofísicos, es también explicar cómo el sistema nervioso controla y recibe información del resto de órganos y sistemas, cómo eso define el comportamiento animal, las llamadas capacidades superiores (aprendizaje, consciencia, voluntad, creatividad), cómo éstas delimitan la personalidad, la interacción entre individuos y la actividad social, y, además, todas las anomalías o patologías asociadas. Biólogos moleculares, neurofisiólogos, psicólogos, ingenieros TIC, sociólogos y hasta filósofos usan y abusan de sus enfoques, y todos buscan prevalecer sobre los demás, imponer sus puntos de vista y empujar sus objetivos, sus fronteras. Aunque el gran público puede pensar que estudian partes diferentes de la realidad, no es así. Esta parcelación de disciplinas es espuria, con origen histórico. Muchas disciplinas nacieron antes de saber que el cerebro es el órgano en el que residen las funciones mencionadas, y su lenta adaptación a la física de las causas y los efectos, a los fenómenos medibles, aún lastra y confunde los objetivos de la neurociencia actual, demasiados para una sola estructura compuesta en su mayor parte por agua y grasa. A nadie se le escapa que esto no ocurre con otros órganos del individuo.

Dispersión de neurodisciplinas, múltiples fronteras y no todas reales. 

A riesgo de simplificar el tema en tan poco espacio, expondré, con un ejemplo, la trascendencia de esta parcelación sobre las futuras investigaciones. Muchas revistas clásicas que publican los trabajos de neurociencia han adoptado, en los últimos 20 años, una terminología para clasificarlos en secciones y guiar a la audiencia. A mi entender, es una concesión a disciplinas muy cercanas al lenguaje coloquial y el gran público, pero que aún no han completado un rearme conceptual necesario, y confunde sobremanera a los jóvenes neurocientíficos y a las agencias de planificación científica. Se habilitan secciones temáticas tales como, “decision making” (uno de tantos ejemplos), esto es, mecanismos neurales de la toma de decisiones. Fuera del mundillo académico parece obvio, incluso deseable, conocer cómo el cerebro decide nuestros actos. Cualquiera diría que esa es una de las fronteras a investigar. Nada menos que una ventana a la “voluntad”. Pero el cerebro es sólo un órgano, una parte del sistema nervioso, y en él no existen tales cosas como los conceptos o las cualidades. Solo grasa y electricidad. Desde los albores del siglo pasado con la explosión de la física, ya quedó patente que un animal responde a los estímulos más urgentes para satisfacer sus necesidades vitales: estímulo-respuesta. Y entre estos dos “conceptos” está el objeto real, el que se puede estudiar, el sistema nervioso. El cerebro es una estructura cambiante, lo “aprendido” son los circuitos nuevos, cuya configuración refleja nuestra experiencia vivida y modulará las próximas respuestas en un ciclo sin fin. Las “elecciones”, las “decisiones”, son material de estudio de disciplinas no científicas.

¿Cuál es el problema en utilizar terminología no precisa en disciplinas experimentales? Nada más y nada menos que el diseño experimental, el protocolo que se ejecuta para responder preguntas concretas. Pero en ciencia positiva las preguntas deben basarse en datos, variables y mecanismos, no en premisas conceptuales, ni siquiera en hipótesis. Un psicólogo ve como frontera de su disciplina entender las enfermedades mentales, un biólogo molecular, encontrar las proteínas o el gen defectuoso, un neurofisiólogo, describir los circuitos implicados y su funcionamiento, y un biotecnólogo busca su modulación para ejecutar la función de forma eficiente en el individuo. ¿Son todas compatibles? Depende. La interpretación de datos depende de quien los obtiene y si los objetivos no tienen sustento último en la física, que es la disciplina científica por excelencia de la que deriva todo el conocimiento positivo, no podrá acoplarse coherentemente con el resto del conocimiento, generará bolsas de conocimiento con aplicaciones parciales, a veces útiles, pero a menudo contradictorias, y en última instancia condenadas a desaparecer. Los especialistas cada vez lo son más y, al igual que hacemos los individuos, y quizá a causa de ello, cada disciplina tiende a explicar todo usando solo los datos de su reducido ámbito. Pero no son diferentes mediciones de la realidad, sino diferentes interpretaciones. ¡Podrían estar todas equivocadas! Claramente, compatibilizar todas las neurodisciplinas bajo una misma estructura de conocimiento, la física, es la última frontera. Desafortunadamente, esa integración no se percibe como un objetivo alcanzable a corto plazo, ni siquiera como un objetivo.

Cuando las fronteras parecen inalcanzables…

De este avance dispar y un tanto desgarbado de las distintas neurodisciplinas, o simplemente por el uso de diferentes tecnologías que condicionan qué niveles de la complejidad nerviosa se pueden estudiar, las agencias financiadoras, confusas, no toman postura sobre qué fronteras deben ser atacadas, “pan-para-todos”. Sin embargo, hay fronteras tan recias que parecen muros, pues a pesar de grandes esfuerzos y tecnología punta, apenas avanzamos. Solo cabe admitir que la clave está fuera del foco principal, quizá al lado. En estos casos, necesitamos humildad para reconocerlo y valor para desviar los recursos a enfoques (o disciplinas) diferentes. Me viene a la memoria la investigación del ictus cerebral, segunda causa de muerte y primera de discapacidad, por muchas décadas languideciendo en laboratorios y encontrando solo alivio en los cuidados dados a los pacientes. Cerca de 1500 ensayos clínicos en todo el mundo y sin resultados esperanzadores. ¿Se atreverían las agencias financiadoras a desoír la petición de fondos de miles de investigadores que abundan en planteamientos ya transitados para financiar enfoques diferentes? De momento, ni siquiera nos atrevemos a pensar de otra manera. Benditos visionarios.

Tecnologías disruptivas…o más: La IA en neurociencia

Volviendo a la actualidad y a una previsible proyección de fronteras a corto plazo, los avances tecnológicos rompen barreras, sin duda, y algunas se difuminan como un río en el océano, las posibilidades parecen inabarcables. Mencionaré dos de los casos listados al inicio, ambos de rabiosa actualidad, (1) la irrupción de la IA en la investigación y (2) la modulación de circuitos cerebrales con dispositivos no invasivos. A causa de la primera podría llegar en breve toda una redefinición del trabajo del propio científico: la IA ya está generando conocimiento a velocidades inauditas, y lo consigue por su ilimitada (¿?) capacidad de manejar grandes cantidades de datos y variables. Mientras se debate si una IA es o no inteligente y/o los peligros que puede conllevar, las tecnologías de análisis que usan IA ya están encontrando relaciones entre datos y fenómenos que a los investigadores nos llevaría décadas de cuidadosa recolección de observaciones y de experimentación. De pronto, se forman caminos en el horizonte que ni soñábamos con transitar. Incluso se antoja como posible que se puedan generar réplicas digitales de cerebros (gemelos digitales). A los investigadores nos gusta pensar que la investigación básica es la base para futuros conocimientos. Pero ¿es realmente necesario saber el “porqué”, conocer los mecanismos? Nos fiamos de otros investigadores porque sabemos que han estudiado y han sido entrenados para extraer conclusiones de las observaciones.

¿Nos fiaremos de una IA que, en realidad, hace lo mismo? Hasta hace poco se hablaba de medicina basada en la evidencia, quizá por la irrupción de poderosas técnicas de imagen que nos fotografían el cerebro por dentro, analíticas cada vez más extensas, y marcadores específicos de patologías que podemos ver y medir. Esta es la fase de diagnóstico, en el que la IA ya está revolucionando toda la praxis. Pero lo hace “ella”, no el especialista, sin mostrarnos la evidencia. Aún tardará un tiempo en llegar a los tratamientos, que han tenido su base tradicional en el ensayo-error. ¿Nos atreveremos a seguir el consejo médico de una IA que sabe y no sabemos por qué lo sabe? ¿Podemos imaginar que hasta pudiera acometer la tan deseada integración de neurodisciplinas? Yo apuesto a que sí, una revolución que no gustará a todos.

Neuromodulación no invasiva: Un futuro sin fármacos ni cirugía.

Algo similar ya ha comenzado en la búsqueda de tratamientos para neuropatologías, la gran frontera de la neurociencia actual. La medicina molecular (nanovectores, nanopartículas magnéticas, fotobiomodulación), heredera de la vieja farmacología de la que adopta el mismo enfoque de poner pequeños parches para corregir peligros de derrumbe, está en alza, pero su tiempo podría estar pasando incluso antes de haber madurado, o como poco, puede que deba compartir el protagonismo con otra aproximación, la neuromodulación no invasiva. Esta última, aún en los márgenes del mundo académico, solo necesita ese valor al que aludíamos antes por parte de las agencias financiadoras para recibir los recursos necesarios y conseguir lo que las “farmas” antigua y moderna, no han podido, y quizá nunca puedan: modificar los circuitos cerebrales responsables de enfermedades “mentales”, sin drogas ni cirugía, simplemente utilizando la propia maleabilidad de los circuitos cerebrales, la plasticidad sináptica. Gracias a la imagen intracerebral que nos proporciona el conectoma individual, la depresión, la ansiedad, migrañas, epilepsia, Parkinson, Alzheimer, ictus, son algunas de las patologías sobre las que ya se investiga esta posibilidad. Sean de origen hereditario o adquiridas por accidente o enfermedad sobrevenida, ya se empieza a ver un horizonte con este tipo de tratamientos no invasivos mediante campos eléctricos, magnéticos, ultrasonidos o LASER. Véanlo así: la educación escolar es una remodelación planificada de circuitos cerebrales. Es el mismo concepto que la remodelación de circuitos mediante inducción externa con dispositivos. Tan solo se sustituye al profesor por un sistema con imanes o ultrasonido.

La cuestión, que parece filosófica, pero es dolorosamente práctica es: ¿necesitamos conocer la molécula ausente o deteriorada de un grupo de neuronas que causa una patología? ¿O es suficiente con re-equilibrar la actividad de los circuitos implicados en aquellas funciones que el individuo no desempeña eficientemente y por las que le diagnosticamos como disfuncional o enfermo? Si algo nos han enseñado las vertiginosas décadas recientes de investigación del sistema nervioso es que la complejidad de esta estructura está ligada a dos características que podemos usar a nuestro favor: maleabilidad y versatilidad. Los circuitos cambian con la experiencia, como los músculos o el hígado, y algunos son reutilizables para diversas funciones, incluso si no son propias de la especie (p.ej., el habla no es innato). A un adulto que se comporta como un niño se le considera disfuncional, y podríamos pensar que sus circuitos no han madurado… o podría ser voluntario, alguien que se niega a ejecutar las funciones que se esperan de un adulto. Los circuitos predeterminan las funciones posibles, pero capacidades individuales aparte, hay una realidad objetiva, solo se manifiestan las funciones que albergan los circuitos que se activan eléctricamente, y al hacerlo, se refuerzan, cambian para hacerse más eficientes. Inducir actividad eléctrica en circuitos concretos no va a ser un problema técnico. Con el exquisito control de la electricidad, las neuronas no solo han conseguido un método de comunicación celular de rapidez y precisión incomparables, sino algo que nuestros neuro-colegas “moleculares” se resisten a incorporar a su importante acervo de reacciones bioquímicas y génicas: los impulsos eléctricos son la energía y el código necesarios para movilizar la maquinaria celular y molecular que subyace a los cambios en los circuitos. ¿Para qué retocar los ladrillos si podemos imponer la función que los va a poner en su sitio? ¿Quién da más? La frontera, es sin duda, la física del cerebro. Obviamente hay límites, pero no los conocemos.

Cortesía de Muy Interesante

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