neurociencia

Rafael Yuste: «No tenemos herramientas para descifrar el funcionamiento del cerebro humano»

El neurobiólogo español es uno de los impulsores del proyecto Brain de Estados Unidos, que busca técnica nuevas para estudiar el cerebro y sus enfermedades

pilar quijada

22/03/2014
Actualizado a las 13:42h.

Rafael Yuste es el principal impulsor del proyecto Brain que Obama anunció hace un año para desentrañar los misterios del cerebro. Nacido en Madrid en 1963, estudió medicina en la Universidad Autónoma y ha pasado por el laboratorio de dos premio Nobel. Se ha especializado en medir la actividad de las neuronas con una técnica que se ha convertido en un fundamento de la neurobiología. Dirige un grupo en la Universidad de Columbia cuyo principal objetivo es entender el funcionamiento de los circuitos básicos de la corteza cerebral, la parte más evolucionada del cerebro, que sólo está presente en los mamíferos. Yuste ha visitado Madrid invitado por la Fundación Banco Santander.

—¿Como se gestó el proyecto Brain?

—Se pone en marcha en septiembre de 2012, en una reunión en Inglaterra con 25 científicos de distintas disciplinas. Convocada por fundaciones privadas de Inglaterra y Estados Unidos, nos pidieron ideas para impulsar la neurociencia. Yo propuse desarrollar un proyecto internacional a gran escala, como el Genoma Humano, enfocado a desarrollar técnicas nuevas para registrar la actividad de todas las neuronas de un circuito cerebral completo, como el cerebro de un animal pequeño o un trozo de cerebro de mamífero o de un paciente. La propuesta fue acogida inicialmente con muchas críticas, pero se pusieron de mi lado otros científicos, entre ellos George Church, uno de los impulsores del Genoma Humano. Church argumentó que esas críticas eran las mismas que se hicieron al Genoma y no tenían ningún fundamento. Así nació el Mapa de la Actividad Cerebral, que después Obama denominó Brain. Al Departamento de Ciencia y Tecnología de la Casa Blanca le encantó la idea porque estaban pensando en desarrollar un proyecto científico a gran escala, y creyeron que esto es lo que puede aportar nuestra generación al futuro, con tanta relevancia como mandar un hombre a la Luna o descifrar el Genoma.

—¿El balance del primer año es bueno?

—Sí. El presupuesto inicial fue de 100 millones de dólares, menos de lo que queríamos. Dentro de dos semanas entra en el segundo año, con más fuerza y se duplican los fondos. Estoy feliz porque veo cómo ha surgido el proyecto y es algo muy bonito:una persona tiene una idea, y esta se puede incorporar a un sistema de gobierno y puede cambiar el desarrollo de investigación y tecnología de un país en menos de dos años.

-Plantea algunas críticas al reparto de fondos en el proyecto Brain, pese a que usted no tiene problemas porque acaba de recibir un importante premio de los NIH...

-Soy crítico aunque no me afecte personalmente. George Church y yo publicamos un artículo en “Scientific Américan” diciendo que sería una pena si repartiera el dinero asignado a la iniciativa BRAIN en muchos proyectos pequeños en vez de concentrarlo en crear centros nacionales donde se agrupen especialistas de distintas disciplinas para que colaboren codo con codo. Eso es lo que se consiguió en el genoma humano y otros proyectos como los aceleradores de partículas en la física de los años cuarenta, o los observatorios astronómicos. Centros internacionales de investigación financiados con dinero público dotados de instrumentos muy caros para laboratorios individuales. Esa crítica ha sido recibida por el responsable del proyecto de la Casa Blanca hace dos semanas, en una conferencia de prensa telefónica abierta a todo el país. Sin saber quién era yo, me dieron paso en directo y pude decírselo y me dio una respuesta muy buena: que lo estaban considerando para el segundo año porque aun no estaban seguros de cómo hacer las cosas.

-¿Ahora mismo la neurociencia está muy compartimentalizada? ¿Lo que se hace en un laboratorio, incluso el mismo fallo, se comete en otro?

-Sí, la neurociencia es como un niño que ha crecido y la ropa se le queda pequeña. Es una ciencia que surge en los aledaños de otras grandes ciencias como la física o la química, y se desarrolla en laboratorios individuales de 4-5 personas. Hay muchos de estos en todo el mundo. Los neurobiólogos hemos trabajado con la mentalidad de tener una tienda de fruta en la esquina pero hay que aunar fuerzas. Es algo que físicos y químicos descubrieron hace mucho. La física creció a comienzos del siglo XX y pasó de los laboratorios individuales a grandes centros, como el CERN conde trabajan miles de personas. El experimento para descubrir el bosón de Higgs no se puede hacer en un laboratorio individual. En Neurociencia necesitamos la infraestructura suficiente para hacer un experimento equivalente al Bosson de Higgs sobre la consciencia o del pensamiento humano en el futuro. Quizá sea en la próxima generación. La neurocienica ya ha crecido y tiene espaldas suficientemente anchas y hay que tratarla como a otras disciplinas.

-Que haya varios proyectos para descifrar el cerebro humano en EEUU; Europa, Japón, Israel, ¿divide esfuerzos?

-Sería mejor uno solo, pero que hayan surgido independientemente demuestra que a la neurociencia se le ha quedado pequeño el traje, porque está ocurriendo lo mismo en todo el mundo.

—¿Que no se avance más en Neurociencia se debe a que no hay técnicas adecuadas?

—Este es nuestro argumento. Las técnicas actuales tienen poca potencia comparada con el problema que tenemos delante: mapear la actividad de todos los circuitos cerebrales. Necesitamos incorporar a científicos de otras disciplinas: ingeniería, informática, física, química y matemáticas. Es repetir la receta que funcionó tan bien con el Genoma Humano. Se sabía lo que había que hacer, pero no cómo. Pero estaba claro que en laboratorios individuales nunca se lograría. Gracias a ello estamos entrando en la era de la medicina personalizada. Esperamos que ocurra lo mismo con la neurociencia y que acabe revolucionando la neurología y psiquiatría del futuro.

—¿Qué técnicas prometen revolucionar el estudio del cerebro?

—Las de mayor potencial son las ópticas. Hay una revolución dirigida por las tecnologías de comunicación óptica. Hay láseres, interruptores ópticos, maneras de excitar y medir con luz como nunca en la historia. Estas técnicas han llegado a la neurobiología para visualizar la actividad neuronal y cambiarla. Se pueden utilizar colorantes sensibles para mapear neuronas y láseres de dos fotones que penetran dos milímetros dentro del tejido cerebral para verlo en tres dimensiones in vivo. Optoquímica, optogenética y microscopía con láser son las técnicas más prometedoras. Y se empieza a hablar de otras como máquinas híbridas, con componentes biológicos y tecnológicos capaces de leer y cambiar la actividad en circuitos cerebrales.

—La optogenética permite encender y apagar grupos de neuronas mediante luz. ¿Se podrá aplicar en humanos?

—No es descabellado. Tiene que ver con la terapia génica, que tiene mala reputación porque en Filadelfia, hace 15 años, un niño murió cuando le trataban de un cáncer. A pesar de su potencial, provocó un cierre de puertas generalizado al uso de virus en terapia génica. Pero esto está empezando a cambiar y Europa lidera su aplicación. Hay ensayos clínicos en pacientes ciegos para restaurar la vista. Se hace cada vez más y de manera más segura, con virus más sofisticados que no dañan al sistema inmune del paciente, uno de los principales problemas. No es descabellado pensar que en un futuro tengamos terapia génica para muchas enfermedades, incluidas las cerebrales. En este caso se podrían utilizar virus que lleven genes que respondan a la luz.

—Plantea la posibilidad de utilizar láser para tratar la epilepsia...

—Ya se han parado ataques epilépticos en ratas utilizando optoquímica, una técnica que consiste en tomar una pastilla en la que el compuesto está inactivo hasta que se somete a la luz láser. Junto con otros grupos intentamos hacer lo mismo con optogenética. En animales lo tenemos en la mano, pero es necesario dar el paso a humanos y lleva mucho tiempo y está muy regulado. Puede llevar de cinco a diez años.

-El cerebro tiene propiedades «emergentes», como la generación de ideas, que no se explican por la suma de la actividad de varias neuronas. ¿Eso puede dificultar el estudio del cerebro?

-Es posible que no haga falta saber la actividad de todas y cada una de las neuronas. Pero está claro que nadie ha podido ver la actividad de grupos de neuronas de forma relativamente potente. Por eso hay que hacerlo, para ver cuáles son las propiedades emergentes y qué tipos de estructuras funcionales hay. No sé la respuesta a esa pregunta. Pero el camino lógico es desarrollar las técnicas para ver la actividad de las neuronas.

-¿Habrá alguna ley básica responsable de esas propiedades emergentes que nos hacen humanos?

-Yo estoy seguro que habrá leyes que van a ser importantísimas y van a describir, por ejemplo, los pensamientos, porque una propiedad emergente del cerebro humano es generar ideas, pero la idea está generada por las neuronas...

-Pero todos tenemos las mismas neuronas y no todos generamos las mismas ideas, ¿esas propiedades emergentes dependen de cada persona?

-Eso no me parece que sea un problema porque cada persona puede generar propiedades emergentes distintas pero con muchas similitudes entre ellas y las reglas pueden ser generales. Habrá una ecuación que describa cómo emergen las ideas de la actividad neuronal. Y esta ecuación será universal, para todas las personas. Incluso animales. Estas leyes generales serán fundamentales para ver cómo funciona la mente humana y también para ver qué les ocurre a los pacientes psiquiátricos y neurológicos. Y cuáles son las alteraciones en estas leyes que dan lugar a las enfermedades. Estoy doblemente interesado por esta posibilidad de un sistema de leyes básico que capturen las propiedades emergentes de los circuitos cerebrales. Y la mejor manera de entenderlas es desarrollar las técnicas para poder tener datos y demostrarlas.

-¿La capacidad de adaptación del cerebro, la neuroplasticidad, es una propiedad emergente?

-Yo creo que sí, en el sentido de que las conexiones entre neuronas son plásticas y se modifican en función de las demandas del ambiente. Una de las teorías más interesantes es la posibilidad de que el cerebro sea una computadora líquida, que esté siempre cambiando, a diferencia de las que tenemos en casa. De ahí el término líquido, como el agua de un río, que nunca es la misma, porque fluye. Se podría pensar que con el cerebro ocurre algo parecido. Gracias a que las conexiones cambian influidas por el ambiente, nunca estaría en la misma situación, porque cada hecho que vivimos nos cambia el cerebro. Y eso, más que una propiedad emergente, serían cambios en las propiedades emergente.

-Eso complicaría más las cosas...

-No necesariamente. Es posible que lo que tengamos en la corteza cerebral sea una máquina de Touring biológica, un ordenador biológico que puede adaptarse y solucionar cualquier problema. Y quizá ese sea el secreto de nuestra corteza cerebral, que tengamos un microprocesador muy general, válido para cualquier trabajo, pero gracias a la plasticidad se puede adaptar al mundo y a problemas concretos. Así este microprocesador general se convierte, en la corteza visual, por ejemplo, en un circuito que analiza lo que vemos; en la corteza motora, en otro que programa los músculos para generar un comportamiento coherente. En vez de complicarlo más, quizá sea la esencia de cómo funciona el cerebro. Y permite simplificar la estructura, porque evita construir “máquinas” específicas que solucionen la visión o los comportamientos motores. Y eso puede explicar la progresión evolutiva de la corteza cerebral, el éxito de los mamíferos en la evolución y en concreto de los primates y la especie humana. Estamos dominando la tierra porque tenemos algo en nuestra cabeza que nos permite adaptarnos y solucionar todo tipo de problemas.

-Sostiene que la corteza cerebral, la parte más evolucionada del cerebro, que solo poseen los mamíferos, debe estar compuesta por unidades muy básicas y sencillas y que lo que nos diferencia de los animales es el número de estas unidades, no su complejidad...

-Es la hipótesis que defiendo, pero todavía no se ha demostrado. Debe haber unos módulos cerebrales repetidos, y si logramos entender cómo funciona uno de ellos en un mamífero podremos entender cómo funciona también en los humanos. Pero otros piensan que el cerebro humano es completamente distinto al de otros animales y que incluso tiene neuronas diferentes. Este es un debate de cien años abierto, desde que lo abrió Ramón y Cajal. Es una pregunta abierta y trabajamos en ese tema directamente con colegas en Madrid, en el Instituto Cajal-UPM con Javier de Felipe. Y también en Estados Unidos, en el Instituto Allen de Estudios Cerebrales, donde hay un departamento entero estudiando estas dos hipótesis, ¿hay neuronas especiales en nuestro cerebro o las mismas que en el de un ratón pero en mayor cantidad? Quizá en cinco años pueda responder.

-Tenemos el conectoma del gusano C. elegans, es decir el mapa de las conexiones que sus 302 neuronas establecen entre sí, pero no se sabe cómo leerlo para obtener información...

-Entender la estructura no es suficiente. Hace un cuarto de siglo que tenemos el mapa completo de todas sus conexiones, pero no hemos podido demostrar cómo funciona el cerebro del gusano en cualquier comportamiento que lleve a cabo. Esto demuestra que lo que importa no son solo las conexiones, sino ver la actividad conjunta de grupos de neuronas que se activan a la vez y forman estructuras “emergentes” que dan lugar a funciones concretas. De ahí la propuesta de desarrollar técnicas para ver cómo actúan en conjunto las neuronas del sistema nervioso. En el caso de los humanos no se podrán ver todas, pero sí en un área determinada de un paciente con epilepsia o en la esquizofrenia.

-El ciclo de conferencias en el que participa en la Fundación Santander es sobre la inmortalidad. Podemos llegar a vivir hasta 120 años, pero nuestro cerebro no aguanta aguanta con lucidez. Una de cada tres personas mayores de 80 años tienen demencia. La sociedad demanda soluciones...

-La sociedad lo demanda con razón. Los contribuyentes que pagamos impuestos, si me cambio al otro punto de vista, tenemos enfermedades como alzhéimer, párkinson o epilepsia, que son una lacra. Y los médicos no pueden hacer nada. El contribuyente quiere soluciones para curarlas. El problema es que la neurobiología no tiene todavía las herramientas para descifrar el funcionamiento del cerebro humano. Es como si estuviéramos en la época en la que los cardiólogos tenían el electrocardiograma y no se conocía el funcionamiento del corazón. Necesitamos técnicas para montar el armazón que permita a psiquiatras y neurólogos diseñar terapias curativas en lugar de paliativas como las actuales.

-¿Estamos en la edad media de la neuromedicina?

-Sí, en el sentido de los albores. Si miramos al ejemplo de la genética, en los últimos 50 años se ha revolucionado por el modelo de la doble hélice. Fue una teoría general con una potencial brutal, que cambió el conocimiento y ha permitido la secuenciación del genoma, que está cambiando la medicina. En neurobiología vamos a repetir lo mismo. En algún momento alguien propondrá una teoría de cómo funciona el cerebro, que creo que será muy simple, y con ella podremos desarrollar terapias curativas.

-¿Cómo se ve la ciencia en España desde Estados Unidos, y en concreto la neurocienica?

-Desde fuera, como español, siento los problemas que tienen en carne propia. Tengo amigos y colaboradores aquí y lo experimento a través de ellos. Me parece una situación terrible que hay que corregir cuanto antes porque los científicos actuales son el futuro de la sociedad. Dedican su carrera y su vida a ayudar a la humanidad trabajando en ciencia y lo último que se puede hacer es dejarles en la calle. Además, ellos van a permitir los descubrimientos y avances que son el motor del progreso de la sociedad. Los que tiran del carro del progreso son los científicos y los ingenieros. La avanzadilla de la sociedad y la humanidad son los científicos, recortar por ahí es dañar el futuro.

-¿La inversión privada debería implicarse más en la Ciencia en España, como ocurre en Estados Unidos?

-Claro, me parece normal. Las empresas privadas son las grandes beneficiarias de la inversión pública en el sistema de la Ciencia y no deben ser cortoplacistas para ver que la inversión actual revertirá beneficios directos como en el caso del genoma. Es como plantar una semilla hoy para que dé el fruto mañana.