Alberto Jiménez Schuhmacher
Investigador ARAID en el Instituto de Investigación Sanitaria Aragón
Neurorrevolución cajalera
Vivimos inmersos en una revolución biomédica que nos acerca a un momento decisivo en la forma de entender la vida, la salud y las enfermedades. Un ejemplo del poder transformador de la biotecnología lo hemos vivido durante la pandemia. Pese a todo el daño afligido por la Covid-19, los avances en la investigación biomédica de las últimas décadas hemos estado mejor pertrechados. Si esto hubiera pasado hace veinte años posiblemente todavía no estaríamos vacunados. A los días de declararse una neumonía de origen desconocido en Wuham se identificó al agente causante y se dispuso de la secuencia del material genético del coronavirus SARS-CoV-2 (algo quellevó varios años para el SIDA)lo que permitió estudiarlo profundamente y facilitó el desarrollo inmediato de pruebas diagnósticas para identificar a los contagiados. En dos meses se inyectó en un humano el primer prototipo de vacuna, algo que hace dos décadas requirió más de veinte meses para un virus similar como el SARS. Un mes después alcanzó la segunda fase de ensayos clínicos en humanos, una etapa a la que nunca llegaron los proyectos de vacuna para el virus SARS. En menos de un año varias vacunas contra la Covid-19, algunas con tecnologías jamás ensayadas en humanos anteriormente como las de ARN mensajero, fueron aprobadas por las agencias reguladoras batiendo todos los récords inimaginables. El resto lo estamos viviendo.
Poder secuenciar el primer genoma humano fue un hito para la humanidad que ocurrió en el año 2001. Descifrar nuestro material genético, los tres mil millones de letras químicas que componen nuestro ADN, nos está permitiendo avanzar enormemente en el conocimiento de gran cantidad de enfermedades, en la búsqueda de nuevos tratamientos y nos ayuda a entender qué nos hace humanos. Pero estamos yendo más allá, hacemos cosas que hace diez años no sabíamos que podíamos imaginar. La curiosidad del alicantino Francis Martínez Mojica, que observó durante año sunas secuencias de ADN repetidas en el genoma de unas arqueas llamadas Haloferaxmediterranei en las salinas de Santa Pola, derivó en unas nuevas herramientas (CRISPR/Cas)que nos permiten manipular, editar, cortar, pegar, modificar el ADN y nos acercan al amanecer de una nueva “Biocracia”. El Dr. Carlos López Otín la describe como «una forma sofisticada de poder basada en la Biología y en el conocimiento surgido en torno a nuestra capacidad de manipular el ADN de todos los organismos, incluyendo el de nuestra propia especie».
El cerebro es el siguiente gran reto. La próxima gran revolución está llegando desde las neurociencias, gracias al desarrollo de novedosas neurotecnologías y el avance gigantesco de la inteligencia artificial. O empezamos a posicionarnos como país o terminaremos siendo subalternos de otros. Y eso da especialmente pena porque partíamos con ventaja ya que con Santiago Ramón y Cajal se inició la neurociencia moderna y sus discípulos dominaron las neurociencias durante décadas, aunque muchos lo hicieron desde el exilio.
El descubrimiento esencial de Don Santiago y que le valió el Premio Nobel consistió en describir que la neurona era la unidad fundamental anatómica y funcional del cerebro. Dejó escrito en su autobiografía “Recuerdos de mi vida” donde se genera esencialmente la mente humana es en la corteza del cerebro. Esta constituye la mayor región del cerebro en los mamíferos y es donde se generan las actividades mentales y cognitivas. Cajal la describió como las “selvas impenetrables” donde muchos investigadores, incluso hoy en día, incluso él mismo, se habían perdido intentando descifrar la maraña de conexiones y de neuronas que, hoy sabemos, está compuesta por más de ochenta mil millones de neuronas. Tantas o más que estrellas en nuestra galaxia. «Como humanos, podemos identificar galaxias a años luz. Podemos estudiar partículas más pequeñas que un átomo. Pero todavía no hemos descubierto el misterio de las tres libras de materia que se encuentra entre nuestras orejas» decía Barack Obama, presidente de EE. UU. al presentar la iniciativa BRAIN (Brain Researchthrough Advancing Innovative Neurotechnologies) el 2 de abril de 2013. Consciente de que llegábamos a un momento crítico en el desarrollo de nuevas tecnologías que iban a permitirnos decodificar el cerebro quiso proporcionarles el impulso definitivo.
Inspirado por las misiones Apolo y el éxito del Proyecto Genoma Humano, los Obama quisieron dejar su legado a la humanidad impulsando esta iniciativa. Pero como ocurrió con el genoma, la amable pareja era, además, intencionadamente consciente de las repercusiones económicas que tendría para EE. UU. liderar estas tecnologías. «La iniciativa BRAIN cambiará esto dotando a los científicos de las herramientas que necesitan para tener una imagen dinámica del cerebro en acción y una mejor comprensión de cómo pensamos, cómo aprendemos y cómo recordamos» anunció Obama.
El proyecto BRAIN está dirigido por el neurobiólogo español Rafael Yuste y propone trazar un mapa de la actividad de cada neurona en el cerebro humano. Estamos lejos, pero está permitiendo crear las herramientas para medir y alterar la actividad de neuronas, así como desarrollar herramientas informáticas para analizar los datos computacionalmente con el objetivo de poder abordar el gran reto de descubrir el código neuronal, descifrar el cerebro en las próximas décadas. Varias iniciativas de otros países surgieron en paralelo o a raíz de BRAIN que han cristalizado, juntos, en la Iniciativa Internacional del Cerebro.
La doctrina neuronal establecida por Santiago Ramón y Cajal establece que la unidad estructural y funcional del sistema nervioso es la neurona. Nos ayudó a comenzar a entender las bases de nuestro cerebro. Sin embargo, hemos tenido que cambiar la mirada gracias a los nuevos métodos ópticos y las avanzadísimas herramientas de electrofisiología. La actividad cerebral es una propiedad emergente, las unidades fisiológicas no solo pueden estar formadas por células individuales, sino que también pueden estarlo por grupos de neuronas, y generar estados funcionales responsables del comportamiento, cognición y de enfermedades mentales. Debemos dejar de mirar las neuronas de forma individual y verlas como “circuitos”. En esta nueva visión del cerebro jugó un papel enorme el aragonés Rafael Lorente de No, uno de los discípulos más destacados de Cajal. Hoy, cientos de laboratorios de todo el mundo trabajan, colaboran y compiten para descifrar el código neural, es decir, la relación entre la actividad de las neuronas y el comportamiento o los estados mentales, mediante la comprensión de la función de los circuitos neuronales. Se ha comenzado a decodificar el cerebro más sencillo de la evolución, el de la Hydravulgaris cnidaria. Este diminuto animal presenta un sistema nervioso muy rudimentario en el que se puede medir la actividad de todas sus neuronas y su comportamiento. Poco a poco se va progresando y escalando hacia a animales más complejos y se está analizando regiones de la corteza de ratones. Del mismo modo que existe un código genético que nos ayuda a entender el funcionamiento de nuestros genes, es concebible que exista un “código neural” y los principios básicos de la función de los circuitos neurales estén conservados evolutivamente.
Para hackear el código neuronal están desarrollándose nuevas neurotecnologías como la optogenética que nos permiten disparar, encender o apagar neuronas o grupos de neuronas modificadas genéticamente iluminando el cerebro con unos láseres especiales. Gracias a esta tecnología podemos descubrir qué neurona o grupo de neuronas son responsables de una determinada función o comportamiento, ayudándonos a descifrar el cerebro y qué ocurre en algunas enfermedades. Así, por ejemplo, una vez se han identificado a las neuronas en un ratón o una rata que se disparan cuando están realizando un comportamiento determinado, como puede ser beber al recibir un estímulo visual, se ha podido intervenir en su comportamiento y alterarlo. Comenzamos por tanto a romper el código neuronal y, a base de medir y modular la actividad cerebral, podremos modificar a voluntad el comportamiento del animal.
Esto no es ciencia ficción, solo hay que estar atento a la prensa. En las últimas semanas hemos podido leer como Investigadores de la Universidad de Stanford (EEUU) han implantado minicerebros humanos en ratas con los que han logrado modular con éxito el comportamiento de estos roedores. También nos hemos asombrado al saber que neuronas humanas cultivadas en una placa de cultivo especial pueden jugar a un juego de tenis de una videoconsola, orientarse mediante señales eléctricas que emiten los electrodos para dar “raquetazos”.
Otra revolución viene abrazada de la informática y la inteligencia artificial. Las interfaces cerebro-computadora permiten estimular los circuitos neuronales. Así, ya se ha conseguido que personas con parálisis conectadas a un brazo robótico a través de un ordenador y una interfaz cerebro-computadora de unos pocos electrodos, a base de entrenar, con su pensamiento, hayan podido mover el brazo robótico permitiéndoles, como a Cathy Hutchinson, beber por primera vez en quince años por su propia voluntad y sin ayuda ¡Esto ocurrió hace diez años! Ahora se trabaja en chips más pequeños, inalámbricos, flexibles y capaces de registrar la actividad de un millón de neuronas, y que tiene cien mil electrodos que podrían emplearse para estimular otras tantas. Se está abriendo, por tanto, la puerta a hacer este tipo de modulación y manipulación de la actividad cerebral de una manera muchísimo más sofisticada a lo realizado hasta ahora. Se van dando grandes pasos y cada vez más rápidos. El año pasado la empresa Neuralink mostró los resultados de un primate que podía jugar a un videojuego con el pensamiento.
Los ordenadores y las tecnologías de computación nos han cambiado la vida en unas décadas, y eso que se basan en una arquitectura yen algoritmos matemáticos relativamente simples. ¿Qué ocurrirá cuando podamos descifrar código neuronal y comprendamos mejor el cerebro? ¿Cómo se potenciará la tecnología cuando podamos bioinspirarla copiando estos algoritmos naturales? ¿Podremos potenciar nuestra inteligencia comprendiendo cómo aprendemos y manipulando nuestro cerebro?
Tenemos el deber de potenciar estas tecnologías para mejorar la vida de muchas personas y encontrar nuevos tratamientos para muchísimas enfermedades que hoy no tienen cura. Las nuevas neurotecnologías van a impactar en todo lo que podamos imaginar.
Si bien transformarán la medicina, la economía y la sociedad del futuro es fácil intuir en ellas ciertos peligros. Combinadas con la inteligencia artificial estas neurotecnologías, podrían emplearse para descifrar y manipular procesos mentales, aumentar cognitivamente a las personas conectándolas interfaces cerebro-computadora e incluso alterar lo que significa ser humano.
Debe garantizarse que esta nueva revolución basada en las neurociencias sea canalizada en beneficio de toda la humanidad. Científicos como Rafael Yuste abogan por añadir unos nuevos derechos humanos, los Neuroderechos, que garanticen nuestra privacidad mental, nuestra identidad, el libre albedrío, el consentimiento, la ausencia de sesgos y el acceso a un aumento cognitivo justo y equitativo a la Declaración Universal de Derechos Humanos.
La realidad supera la ficción. No pudo soñarla Santiago Ramón y Cajal en sus Cuentos de vacaciones ni si quiera en sus sueños más locos como el inacabado La vida en el año 6000. Debemos preparar a la sociedad para que no sea ajena a esta transformación social que empezamos ya a sentir aunque sea de la mano de la inteligencia artificial y las redes sociales.
A menudo las efemérides de Cajal son días de luto y reivindicación para la ciencia española. Muchas son las efemérides que podemos celebrar de Cajal y muchas son las reivindicaciones de nuestros científicos. Pero los 170 años de su nacimiento y el centenario de su jubilación como catedrático que celebramos este año, deben ser un recuerdo y una celebración de Cajal con nuestro país, tan acostumbrado a castigar a los suyos.
Reclamar más Cajal es reclamar más investigación y más progreso para nuestra patria. Además, nuestro Nobel engloba unos valores de esfuerzo, trabajo, perseverancia, sacrificio, independencia de juicio más necesarios para nuestra sociedad actual. Este año se celebra también el 125 aniversario de su discurso de ingreso como académico de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, titulado “Fundamentos racionales y condiciones técnicas de la investigación biológica” que derivó en su libro Reglas y Consejos sobre la Investigación científica y que tiene el subtítulo de Los tónicos de la voluntad. Este libro, inicialmente dirigido a la juventud estudiosa para “fortalecer la afición a las tareas del laboratorio, así como para alentar las esperanzas un tanto decaídas, después de recientes y abrumadores desastres (los de 1898), de los creyentes en nuestro renacimiento intelectual y científico” ha marcado a generaciones de científicos como Severo Ochoa o Rafael Yuste. Pero es un texto que sería bueno llevar a las aulas. Debemos conocer a Cajal más allá de la ciencia, al hombre, al intelectual. Debemos rememorarle para no olvidarle y promover sus valores entre la población para conseguir una sociedad mejor.
Desde los distintos cargos de responsabilidad que ostentó, Santiago Ramón y Cajal promovió la ciencia y la educación para levantar el país. Era un regeneracionista. Impulsó programas de becas para enviar a científicos a formarse al extranjero, impulsó la educación y formó una escuela de discípulos inigualable que fue reconocida por la UNESCO en 2017. El Dr. Carlos López Otín frecuentemente nos recuerda que el talento es el bien mejor repartido del mundo. Tenemos mucho. Debemos apostar por invertir en talento y en educación, los valores más seguros para conseguir una sociedad mejor. No pudo enunciarlo mejor Cajal el día de su jubilación, hace un siglo: «Se ha dicho hartas veces que el problema de España es un problema de cultura. Urge, en efecto, si queremos incorporarnos a los pueblos civilizados, cultivar intensamente los yermos de nuestra tierra y de nuestro cerebro, salvando para la prosperidad y enaltecimiento patrios todos los ríos que se pierden en el mar y todos los talentos que se pierden en la ignorancia». Seamos cajalistas, cajalianos, cajaleros y revivamos a Cajal para impulsar nuestro país y construir una sociedad mejor.
