La investigación sobre el órgano más complejo

El cerebro, laúltima frontera

EEUU y Europa lanzan dosproyectos que aspiran arevolucionar la neurociencia

La meta principal es eldiagnóstico y tratamiento deenfermedades mentales

IIDOYA NOAINep~tremadura@elpenc~ice.c0mNUEVA YORK

Allá por 1923. Sanfiago

Ramón y Cajal hablóde los circuitos de co-nexiones cerebrales co

mo una "jungla impenetrabledonde se han perdido muchosinvestigadores’. Ocho décadasdespués, los exploradores de eseten’eno fascinante y todavia mi~terioso escasos 1.300 o 1.400gramos pob]ados por 100.000nñllones de neuronas, cada unacon 10.000 conexiones parecenlistos para dar un salto de gigan-te. DOS grandes iniciativas de investigación en Europa y en Esta-dos Unidos ponen a la neur~ciencia a las puertas de una rew>lución, comparable a la que enlas últimas décade-s y años hanvivido la astronornia, la fisiaa, laqnimiea y la genética. Desde lacomprensión y con ello el potencial tratamiento de enfermeda-

los beneficiosDE LA SALUD ALA INFORMÁTICA

DIAGN(~STICOLa razón para el avance de

la neuroclencia es buscartecnologías que tenganaplicación directa en eldiagr~stico y tratamiento deenfermedades mentalescomo la esquizofrenia o laepilepsia. "No entendemoscómo los problemasoriginades dan lugar a lessletomas y tratamos a le~pacientes con fármacos quele~ alivian palO no les Curan"explica Rafael Yuste."Debemos entender cÓmoocurre y atacar le Fefz~ noevitar el sintoma sino lacausa primada".

RAFAEL YUSTE ~ Director del laboratorio deneurologia de la Universidad de Columbia y

ging’

des como el alzhéimer y el pávkinson o la epilepsia y la esqu~zofrenia, hasta una robdtica yCOlnputaelón l~ds avanzadaspueden esua~ a un par de déca-de.s vista,

En enero de este año, la UniónEuropea ianzó Cerebro Humano.un proyecto dotado con unmirthno de 54 millones de eurosest~ 2013 (y un potencial de has-ta 1.OOO millones de financiación en la próxima década) quecreará un lnodelo compntacional del cerebro lo más complejoy detallado posible para permitirreproducir su Inncionamiento,

PANELES ÉTICOSEl proyecto nace

acompañado de le creaciónde paneles ¿’ticos paraeefHdler las cons~cuenclesbiodBcas y legales de losavances. La agencia delDepartamento de Defensainvolucrada en la iniciativa(que podn’a beneficiar entreotros a vetaranos de guerraparalizados) se ha esforT-adopor ejemplo, en evitarcualquier referencia alcontrol mental.

En Estados Unidos, mientras, elpresidente Barack Obama anun-ció esta semana que su propue~ta presupuestaria (debe ser apro-bada por el Congreso} incluiráuna partida inicial de 77 millc~nes de euros para lanzar la Ini-ciativa BRAIN. cerebro en inglésy acrónimo de Investigación Ce-rebral mediante el Avance deNeurotecnologias Innovadoras.que pretende desarrollar las téc-nicas que permitan realizar manrape de la actividad cerebral.

NUEVAS TECNOLOGIASEntre los beneficiados secontarán industrias como lafarmacológica pero tambiénotras como la intonndtica,que empazantn a invertir erllos proyectos cuandoidentiííquen la potencialganancia ecorIÓmlea.

comp]emen[arios, sum:¿ndo es-Inerzos a los de otras inielafivascomo el proyecto Human Con-

Se trata de proyectos indepen- nectome, que intenta trazar undientes pero que podrán ser mapa estático del cerebro y ha

empezado ya a producir torren-tes de datos. Y aunque no faltanciáticas de cientilicos que atacanproyectos mastodónñcos cuandolos presupuestos destinados a laciencia están sometidos a los rbgures de la crisis y que temenqtle mermen su propia llnanciación, los involucrados hablan dela necesidad y el potencial de eslas investigaciones.

REVOLUCIÓN EN CIERNES B ~Laneurodencia era una parte de lalnedicina pequeflita y operabade manera muy artesanal, conlaboratorios individuales trab~jando en proyectos pequeños yavanzando poco a poco", explicaRafael Yusre. neurocienrl~co 1~drileño que dirige el laboratoriodel cerebro en la Universidad deColumbia en Nueva York y es padre del documento que fue ger-men de la iniciativa de la CasaBlanca. "Ahora estamos en unmomento en que la neurocien-cia está creciendo muchlsñno yse le está quedando pequena laropa. Está confluyendo gente dedistintos campos y hace faltacoordinarlos, darles un em-pujón, inyectar dinero, Es unarevolución en ciernes, el momento histórico en que la huma-nidad puede entenderse a si misma. Todo lo que somos es la ¢on-secuenela de la actividad de leque está ahi dentro".

Yuste identifica actualmente"un agujero tremendo" en el ewtendimiento del cerebro. "Cone~cemos cómo funciona de unaforma muy grosera desde arriba.con técnicas de encePalografiacomo los escáneres fMRI que tedan ideas de qué áreas del cer~bre se activan c~lando el pacien-te está haciendo algo, y está muybien. ahi se han hecho grandesdescubrimientos", dice. "Si pajasal ot~o lado tenemos mnchisimodesarrollo de la neurobiologiaque ha estudiado neuronas indi-viduales y nos ha permitido cc~nocerlas muy bien de maneramoiacular, biofisica. Pero nos

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El ’western’ deun neurobiólogo

i I.N.NUEVA YORKRafael Yuste es uno de esoshombres que coniirn~a la irre-levanela de las fronteras, fisioasy mentales.

Cuando era estudiante demedicina, fue de pals en palspersigniendo la mejor formación, abandonando el Madriddonde nació hace 49 años parair al Reino Unido. Desde allL ysiguiendo las instrucciones deun profesor que como en unwestern le dijo "ve al oeste, j~-ven", se trasladó a Estados Unbdos. En 1987 aterrizó en NuevaYork para hacer en la univer si-dad Rockefeller, bajo la direoción del nobel Torsten Wiesel.la tesis, ya en nenrobiologia. Ypesó cinco años desarrollandola técnica de calcium imaging.uno de los piiares actuales dela neur obiologia, que medianteel uso de colorantes sensiblesal calcio permite ver cómo se

encienden y apegan las neur@nas cuando disparan.

Hoy Yuste dirige el laboratoriocerebral de la Universidad de Co-lnmbia en Nueva York. Y ha su-mado a su historial la paternbdad de la iniciativa para Lrazarun mapa de la actividad del cer~bre que esta selaana ha abrazado oficialmente Ohama.

Yttst e estaba en el 2011 en unareunión en el Reino Unido de 25neurólogos y otros tantos fisiooscuando sintió llegado el momento de plantear algo más ambicio-so que nunca. Haciendo "pell~.s"de una de las sesiones, preparóun documento sentando las ba-ses de ese Mapa de Actividad C~refual y encontró el fuerte apoyode George Church, uno de losartífices del proyecto del gen<>ma humano, que fue dandoréplica a l~.s criñcas que plantewban los escépticos, "Con cada res-puesta, más fuerza cobraba laidea", recuerda ahora Yuste. Y

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Europa pisael aceleradorLa iniciativa de Bruselas quiere reproducir elfuncionamiento del órgano en un ordenador

li/elTOi~lO MADRIDEJ¢~ do o en la simulación de losePex’~emadura@elpen°dice com procesos. "A diferencia de la se-B¢~qCELON~

cuenciación de un genoma,La ciencia europea no tiene un que es algo que ya está rodado,Obama que garantice un anun- esto es totalmente nnevo y escio de tanto in]pacto, pero si f~ndamental tener claro los o1>centenares de investigadores jetivos",insisteOrozco.que llevan tiempo perfilando El HBP está coordinado porun proyecto sobre el cerebro Henry Markram, de la Escuelacon objetivos similares o nicfu- Poiltécnica Federal de Lausanaso más ambiciosos que los del (Suiza), y cuenta con destacadaprograma estadounidense. La participación española. Un popropuesta, llamada Human pelesencialloejerceráelBaree-Brain Pi-oject (HBP), empead lona Supercompuring Centergestarse hace tres años y se (BSC), que aportará el supero~concret6 el pasado enero con denador MareNostrum parauna promesa espectacular: la ejecutar simulaelones. Tan]Comisión Europea (CE) anun- bién están representados el IRBti~ una inversión de 1.000 mi Barcelona, la Universitat Fom-llones de euros en 10 años. peu Fabra (UPF) y el Idibaps,

"Nadie quiere quedarse Ize otros, asi como el InstitutoalzAs", resume Modesto Oroz Cajal, el Instituto de Neurc~co, del Instituto de Recerca ciencias de Alicante y las uni-Biomédica (IRB Barcelona) participante en el HBP. Conc-cer el funcionamiento del cere- El proyecto de labro y ser capaz de reproducfrlo ComisiÓn Europeasería una revolución científica cuenta con una nutridamás allá de los beneficios médi-cos que se pudieran obtener, presencia española

Palta el agxtjero enlze medio, qué "El cerebro es un equipo in-pasa en ]os circuitos cerebrales", mensamente eficaz de autoa-

E) objetivo es crear un"Ahi estamos en tierra inedg prendizaje, de autorreparación

hita, no ha habido técnicas que y de eficiencia energética", su- mode[o del Órganonos permitan describir ese tipo braya el programa HBP en su desde e[ nive[ de )osde actividad", añade. "Y si mete resumen ejecutivo. ¿Por qué no atomo$ hasta [amos esa pieza en el puzle podre- imitarfo? De hecho, el gran ob-mos conectar el comportamien jerivo del HPB, en el que están circuiter[a

to del anima] o del humano o implicados cienúficos de todosdel estado mental directamente ]os ámbitos, desde la biologla versidades Rey Juan Carlos, Po-con la actividad neuronaL Eso va básica hasta la ingenieña, será litécnica de Madrid, Granada ya ser revolucionario, de ah~ pc- desarrollar un modelo compu- Casúl]a-La Mancha.dria surgir una teoría general de racional del cerebro, "Si somos "Es una magnifica noticiacómo funciona el cerebro, sim~ capaces de comprender cómo que haya dos programas empa-lar a 1o que fue la doble hélice en funciona y cómo responde a rentados’, considera Orozco.la genética. Y una vez que esté los estimulos, con un poco de Además, en su opinión, el pr@esa pieza se verá que no hay m~- suerte podremos diseñar nn yecto esLadonnidense parecegla, quelos comportamientos de hardware m~.s eficiente y mas centrarse más en la descrilYlos humanos tienen relación db potente", pone como ejemplo, ción del cerebro, mientras querecta con los circuitos, se sabrá el europeo apuesta por la simu-qué le pasa a un esqnizofrénico

.¿]go tots[mente nuevolación de los procesos,

o un epiléptico’. Los beneficios del HBP seránEl camino pasa por la mejora El proceso empieza en el nivel "enormes", dice la CE. "Incluso

de técnicas y, sobre todo, por el atómico y molecular, se avanza antes de que alcance su objetbdesalTollo de otras. La meta es por las céhúas y se llega a los yo, los modelos del cerebro re-que permita]] de forma no inva circuitos que conforma]] millc- volucionarán l~.s tecnofogfas de

seis personas salieron entusias Recuerda también la frase de siva medir el voltaje de las ne~ nes de neuronas, "Hay circuitos la información". También se e~madas. Ahí afrontó el viaje de uno de sus profesores de Com- ronas cuando disparan, creando eléctricos que funcionan a ni- pero que ayude a entender lasun proyecto que ahora ya ha p~ bridge, que decía que en la no una foto fija sino una pelfcu vel atómico y procesos compl~ causas de las enfermedades delsadoamanosdelosadminislxw ciencia siempre gana la verdad, la.Ylaclaveserácuámotiempo josquesehandeobservarani- cerebroyamejora~eldiagnós-dores políticos, YYuste ha vuelto Solo queda por ver si el caza se puede haceI el registro de la vel de célula", insiste el invest~ tico temprano, asi como a desa-allaboratorio, ese pez, si da en la diana de esa actividad neuronaL Él cree que gador del IRB y catedrático de rrollar nuevas curas. "Las m<>

Asegura que "la ciencia fun- intuición que siempre ha lleva- la medición de ese voltaje de ma- la UB. Así, no solo habrá gru- delos ayudarán a comprenderciona con una serie de francol5 do dentro: cuando se vea la a~ neta óptica y de forma no invasi pos de trabajo en cada fase, s~ cómo envejece, cómo desace]~radores", cada uno yendo por li- tividad comple|a del cerebro se va puede estar "a 10 años vista", no |ambién grupos especializa- rar esos cambios y cómo pr~bre, buscando lo que lleva den- hallarán las respuestas. To- El cerebro y sus secretos espe- dos en ensamblar los conoel- mover un cerebro sano paratro, "y uno al final caza el pez". das, ~- ron. Son la última frontera. ~. talentos que se vayan obtenien nuestros hijos", concluye. ~-

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DOMINGO 337 DE ABRIL DEL 2013

La investigación del órgano más complejo LLL

gran barcelona 3 La pérdida de pisos dispara el alquiler de trasteros r P. 40

la ProPUeSTa 3 Las colmenillas son las setas estrellas de la primavera r P. 44

neuronal. Eso va a ser revoluciona-rio, de ahí podría surgir una teoría general de cómo funciona el cere-bro, similar a lo que fue la doble hé-lice en la genética. Y una vez que esté esa pieza se verá que no hay magia, que los comportamientos de los hu-manos tienen relación directa con los circuitos, se sabrá qué le pasa a un esquizofrénico o un epiléptico».

DESARROLLAR NUEVAS TÉCNICAS / El ca-mino hacia ese momento pasa por la mejora de técnicas ya existentes y, sobre todo, por el desarrollo de otras nuevas. La meta es que permitan de forma no invasiva medir el voltaje de las neuronas cuando disparan, creando no una foto fija sino una pe-lícula. Y la clave será cuánto tiempo se puede hacer el registro de la acti-vidad neuronal. Yuste cree que la medición de ese voltaje de manera óptica y de forma no invasiva puede estar «quizá a 10 años vista». Asegura que tras empe-zar a medirse la actividad de circui-tos completos en gusanos y luego en moscas, peces y ratones «podríamos aplicarlo a los humanos». Y apues-ta por que se establezcan grandes observatorios neuronales, compa-rables a los astronómicos, grandes centros donde confluyan las técni-cas y trabajen conjuntamente labo-ratorios de todo el mundo. El cerebro y sus secretos esperan. Son la última frontera. H

EL CEREBRO HUMANO

La evolución del tamaño en los homínidos

El centro de todos nuestros movimientos

150.000 kmde nevios

Máximo voltaje de un impulso nervioso

Máximo númerode impulsos

100 milivoltios

De 60.000a 100.000millones

300 por segundo

MÉDULAESPINAL45 cmsde nervio

CEREBROEl sistema nervioso es el encargado de enviar al cerebro toda la información de lo que ocurre en el cuerpo

Principales áreas

Características

20% DE ÓXIGENO DE LA SANGRE

25% DE GLUCOSA QUE CIRCULAPOR LA SANGRE

CEREBRO HUMANO

ELEFANTE

es agua75%

gramos de peso total1.300

del contenido del cráneo es cerebro (1.400 ml). El resto es sangre y fluido cerebroespinal

80%

30

En un adulto de 75 kilosel cerebro consume

gramos de colesterol

CEREBELO

Coordinacióny equilibrio

PREFRONTAL

Emoción,pensamientocomplejo,resoluciónde problemas

BROCA

Habla

AUDITIVA

Detecta la calidad del sonido

WERNICKE

Compresiónlingüística

VISUAL

Detectaestímulos

visuales

ASOCIACIÓN AUDITIVA

Informaciónsonora

PREMOTORACoordina elmovimiento

ASOCIACIÓNVISUAL

Informaciónvisual

ASOCIACIÓNSENSITIVA

Procesainformación

multisensorial

SOMESTÉSICATacto

MOTORAMovimiento

de neuronas

Australopithecus Homo habilis Homo sapiensDe -4 a -2millones de años

450 cm3 600

cm31.330 cm3

De -2,3 a -1,4millones de años

Desde hace200.000 años

RE

ARE

Las medidasMedidas comparadas

RAMON CURTOFuente: Atlas de anatomía humana / ‘Eureka’. Imágenes: 123RF

140 mmANCHO

LARGO

ALTO

167 mm

93 mm

DELFÍN

GATO

CABRA

MUSARAÑA

La ciencia europea no tiene un Obama que garantice un anuncio de tanto impacto, pero sí centena-res de investigadores que llevan tiempo perfilando un proyecto so-bre el cerebro con objetivos simila-res o incluso más ambiciosos que los del programa estadounidense. La propuesta, llamada Human Bra-in Project (HBP), empezó a gestarse hace tres años y se concretó el pa-sado enero con una promesa espec-tacular: la Comisión Europea (CE) anunció una inversión de 1.000 millones de euros en 10 años. «Na-die quiere quedarse atrás», resu-me Modesto Orozco, investigador del Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) y participante en el HBP. Conocer el funcionamiento del cerebro y ser capaz de reprodu-cirlo sería una revolución científi-ca más allá de los beneficios médi-cos que se pudieran obtener. «El cerebro es un equipo inmen-samente eficaz de autoaprendiza-je, de autorreparación y de eficien-cia energética», subraya el progra-ma HBP en su resumen ejecutivo. ¿Por qué no imitarlo? De hecho, el gran objetivo del HPB, en el que es-tán implicados científicos de todos los ámbitos, desde la biología bá-sica hasta la ingeniería, será desa-rrollar un modelo computacional del cerebro. «Si somos capaces de comprender cómo funciona y có-mo responde a los estímulos, con un poco de suerte podremos di-señar un hardware más eficiente y más potente», pone como ejem-plo Orozco.

Algo totalmente nuevo

El proceso empieza en el nivel ató-mico y molecular, se avanza por las células y se llega a los circuitos que conforman millones de neuro-nas. «Hay circuitos eléctricos que funcionan a nivel atómico y proce-sos complejos que se han de ob-servar a nivel de célula», insiste el investigador del IRB y catedrático de la UB. Así, no solo habrá grupos de trabajo en cada fase, sino tam-bién grupos especializados en en-samblar los conocimientos que se vayan obteniendo o en la simula-ción de los procesos. «A diferencia de la secuenciación de un genoma, que es algo que ya está rodado, es-

to es totalmente nuevo y es funda-mental tener claro los objetivos», insiste Orozco. El HBP está coordinado por Hen-ry Markram, de la Escuela Politéc-nica Federal de Lausana (Suiza), y cuenta con destacada participa-ción española. Un papel esencial lo ejercerá el Barcelona Supercom-puting Center (BSC), que aporta-rá el superordenador MareNos-trum para ejecutar simulaciones. También están representados el IRB Barcelona, la Universitat Pom-peu Fabra (UPF) y el Idibaps, entre otros, así como el Instituto Cajal, el Instituto de Neurociencias de Ali-cante y las universidades Rey Juan Carlos, Politécnica de Madrid, Gra-nada y Castilla-La Mancha. «Es una magnífica noticia que haya dos programas emparenta-dos», considera Orozco. Además, en su opinión, el proyecto estado-unidense parece centrarse más en

la descripción del cerebro, mien-tras que el europeo apuesta por la simulación de los procesos. Los beneficios derivados del HBP serán «enormes», dice la CE. «Incluso antes de que el proyecto alcance su objetivo final, los mo-delos del cerebro revolucionarán las tecnologías de la información». También se espera que ayude a en-tender las causas de las enfermeda-des del cerebro y a mejorar el diag-nóstico temprano, así como a desa-rrollar nuevas curas. «Los modelos nos ayudarán a comprender cómo envejece el cerebro, cómo desace-lerar esos cambios y cómo promo-ver un cerebro sano para nuestros hijos», concluye la CE. H

ANTONIO MADRIDEJOSBARCELONA

Europa pisa el aceleradorLa iniciativa de Bruselas quiere reproducirel funcionamiento del órgano en un ordenador

el proyecto de la comisión europea cuenta con una nutrida presencia española

el objetivo es crear un modelo del órgano desde el nivel de los átomos hasta la circuitería

humano, que fue dando réplica a las críticas que planteaban los escépti-cos. «Con cada respuesta, más fuer-za cobraba la idea», recuerda ahora Yuste. Y seis personas salieron entu-siasmadas. Ahí arrancó el viaje de un proyec-to que ahora ya ha pasado a manos de los administradores políticos. Y Yuste ha vuelto al laboratorio. Él asegura que «la ciencia funcio-na con una serie de francotirado-

res», cada uno yendo por libre, bus-cando lo que lleva dentro, «y uno al final caza el pez». Recuerda tam-bién la frase de uno de sus profeso-res de Cambridge, que decía que en la ciencia siempre gana la verdad. Solo queda por ver si el caza ese pez, si da en la diana de esa intui-ción que siempre ha llevado den-tro: cuando se vea la actividad com-pleta del cerebro se hallarán las res-puestas. Todas. H

COLUMBIA UNIVERSITY

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