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Sociedad

Tercer Milenio

Neurotecnologías

A punto de ver y entender la película del cerebro

No hay quien entienda el cerebro mirando las neuronas de una en una. Tenemos que ver entera la pantalla de televisión para que alguien, por primera vez, se entere de cuál es la película que se está emitiendo en el cerebro. Los científicos saben que para eso hacen falta nuevas tecnologías que, el neurobiólogo Rafael Yuste está convencido, "van a permitir entender qué es el ser humano, porque entender el cerebro será entendernos por primera vez". Será un "nuevo Renacimiento", con un impacto tan grande en la medicina, la economía y la sociedad del futuro que debe ser regulado para garantizar que todo se hace en beneficio de la humanidad.

Neuronas en un cerebro de ratón.
Neuronas en un cerebro de ratón.
Universidad de Columbia (Nueva York)

Ochenta y cinco mil millones de neuronas, conectadas unas con otras, forman una maraña que es la base física de la mente humana. "Selvas impenetrables" fueron para Santiago Ramón y Cajal y, "más de cien años después, ¿por qué no hemos descifrado el cerebro?". Al neurobiólogo Rafael Yuste le desespera no entender qué es un pensamiento, qué pasa en nuestro cerebro cuando tenemos una idea. Una de las teorías que están investigando plantea que "se produce una especie de andadura mental: vamos de una idea a otra idea, y de esta a otra idea más. Como si físicamente fuésemos de un sitio a otro y, de este a otro sitio más".

Esa navegación mental se apoyaría en una especie de GPS cerebral que, desde el hipocampo, equipa a nuestro cerebro con un mapa mental del mundo. Nos dice dónde estamos en relación con lo que vemos, "no que estamos en el centro de Zaragoza, en el edificio Paraninfo de la Universidad", pero sí "que estamos en una habitación rodeados de paredes, con muchas personas".

Hasta allí, una sala Paraninfo llena hasta la bandera, llegó el pasado 19 de diciembre Rafael Yuste para impartir la primera Lección Cajal, en un "peregrinaje" personal hasta el lugar donde "nació todo". Aquí, en esta Universidad de Zaragoza donde Cajal entró hace 150 años, "empieza la neurobiología", cuyas bases sentó.

"Las nuevas neurotecnologías van a permitir entender qué es el ser humano, porque entender el cerebro será entendernos por primera vez"

Su conferencia –también atesorada en una publicación– invitó a dar una caminata intelectual por las nuevas neurotecnologías que, está convencido, "van a permitir entender qué es el ser humano, porque entender el cerebro será entendernos por primera vez".

De alguna manera, los neurocientíficos actuales están empezando de nuevo, esta vez por otro camino. Para que el cerebro humano deje de ser "la parte más desconocida del cuerpo".

Ante la pantalla

Nunca entenderemos una película si solo podemos mirar un píxel de la pantalla del televisor y compararlo con otro píxel de otra pantalla distinta que quizá está pasando otra película diferente. "Por mucho que miremos los píxeles con cuidado, de uno en uno, nunca podremos ver la película", porque la película que se ve en la pantalla es justamente lo que los científicos llaman un sistema emergente. Las imágenes de la película "emergen de la interacción en el espacio y en el tiempo del color de los píxeles", explica Yuste.

Tras estudiar la actividad cerebral mirando las neuronas de una en una, y tratando de correlacionarla con el comportamiento de un animal o el estado mental de un paciente, empezamos a pensar que ese camino no lleva a ninguna parte. "Las capacidades cognitivas están ahí, en algún sitio", en ese tejido que genera la mente humana. "Hoy sabemos que el cerebro es el órgano que genera toda nuestra actividad mental y nuestra personalidad. Todo lo que somos es, sencillamente, producto del cerebro".

Y se cree que hay una especie de código cerebral, como ocurre con el código genético. "Si en el ADN se escribe la estructura de las proteínas con nucleótidos, en el código cerebral la actividad de las neuronas escribe, de una manera que todavía desconocemos, la actividad mental y la actividad patológica de los pacientes y las personas sanas", asegura.

Yuste considera que "el código cerebral está escrito con neuronas de una manera emergente". Y que "es muy posible que el cerebro sea una especie de pantalla de televisión y, para descifrarlo, necesitamos verla toda entera". Algo que no podemos hacer ahora.

Para lograrlo, para "crear la tecnología que leerá el cerebro", científicos de diversas disciplinas se han unido en el proyecto Brain que Rafael Yuste impulsa.

Pero la idea básica no es nueva. A un discípulo aventajado de Cajal, el aragonés Rafael Lorente de Nó se le ocurrió que la clave está en ampliar el campo de visión, más allá de las neuronas individuales. Para ‘ver la pantalla entera’, hay que buscar circuitos, sistemas de neuronas, lo que él llamó ‘cadenas reverberantes’. Ahora "hemos descubierto que la mayor parte de los disparos de las neuronas ocurren siempre en grupo". 

Cada punto es una neurona, que se colorea cuando se activa. La secuencia de estas gráficas, obtenida en la Universidad de Columbia (Nueva York), permite ver que la mayor parte de los disparos de las neuronas ocurre en grupo.

Las neuronas son –compara Yuste– "como una pandilla de amigas que van siempre juntas, en grupo, no les gusta ir solas". Recientes experimentos han permitido ver por primera vez "patrones de descarga neuronal en grupos de neuronas completos, en circuitos neuronales completos". "Una esquinita de la pantalla cerebral".

Las técnicas que se encuentran en desarrollo permitirán registrar la actividad de circuitos neuronales enteros, pero también alterarlos. Algo que supone toda una revolución que "nos viene de frente y que tenemos que regular con un espíritu humanístico".

Experimentos para tocar el piano con el cerebro

Las neuronas no se activan individualmente sino en grupo. Y "es posible que estos grupos sean los ladrillos con que está construida la mente". Ya se ha conseguido ver esas ‘asambleas de neuronas’. La estrella de esta primera película es la transparente hidra, poseedora del cerebro más sencillo del reino animal. 

Las neuronas de la hidra están repartidas por todo su cuerpo. En esta película de la Universidad de Columbia (Nueva York) se observa qué neuronas se activan en cada momento

Cada vez que una neurona se activa, sube la concentración de calcio. Así que sus 500-1.000 neuronas, repartidas por todo el cuerpo, fueron teñidas con colorantes sensibles al calcio. En la película de los cambios de concentración de calcio se van iluminando las neuronas activas. En la hidra "pudimos ver por primera vez la pantalla entera de la ‘televisión’ de un animal mientras hace sus cosas". La mala noticia es que, aunque hace dos años de la publicación de este estudio, "todavía no entendemos lo que significan los patrones de actividad observados". "Es una actividad espontánea, en grupo, como decía Lorente de Nó". "Si en un animal estuviésemos registrando la actividad de una única neurona, nunca nos enteraríamos de que está disparando en grupo", destaca.

Optogenética

La luz está permitiendo a los investigadores introducirse en el cerebro. Con técnicas de optogenética (ingeniería genética más láser) se puede activar o desactivar eléctricamente una neurona o grupo de neuronas, de momento solo a dos milímetros por debajo del cráneo, en la parte superior de la corteza cerebral. Así, en su laboratorio de la Universidad de Columbia (Estados Unidos), el grupo de Yuste ha conseguido empezar a cambiar el comportamiento de ratones encendiéndoles o apagándoles los grupos de neuronas responsables de los estímulos visuales. "Activando determinadas neuronas, manipulamos desde fuera lo que hace el animal. Lo llamamos ‘tocar el piano con el cerebro’". No saben con seguridad si activan la percepción o su recuerdo.

Subiendo otro escalón, las interfaces cerebro-ordenador pueden hacer que una persona con parálisis controle un brazo robótico con el pensamiento o estimular los circuitos neuronales de pacientes de párkinson o depresión. Actualmente, "más de 150.000 pacientes tienen electrodos implantados en su cerebro como tratamiento para estas enfermedades y la terapia funciona. Sin embargo, no sabemos exactamente por qué funciona".

Se espera que la tecnología que vendrá gracias a iniciativas como Brain no solo desvelará cómo funciona el cerebro, sino que permitirá a los médicos entrar en los circuitos cerebrales para diagnosticar y curar. Dos centímetros cuadrados mide el chip flexible que están desarrollando, capaz, en principio, de registrar la actividad de un millón de neuronas. Sus 100.000 electrodos pueden estimular otras tantas neuronas. Es inalámbrico y está pensado para ser implantado en personas ciegas.

Cuatro derechos humanos nuevos: los neuroderechos

Con la opción ‘autocompletar’ activada, el procesador de texto adivina la palabra que queremos escribir. Es solo el principio. Las neurotecnologías, combinadas con inteligencia artificial, empiezan a tener control sobre nuestras decisiones, lo que abre un abismo ético. Esta revolución que se avecina es de tal calado que podría usarse para descifrar lo que pensamos –"y también lo subconsciente, cosas que no sabemos que tenemos dentro", alerta Yuste–, así como para manipular procesos mentales o aumentar cognitivamente a las personas conectadas a las interfaces cerebro-ordenador, "alterando lo que significa ser humano". Ante situaciones que nunca antes se habían dado, Yuste insta a proteger a la ciudadanía con cuatro derechos humanos nuevos: los neuroderechos, proclamados por el Grupo de Morningside y publicados en ‘Nature’ en 2017.

  • Derecho a la privacidad mental y al consentimiento Mucho más allá de la privacidad de los datos, Facebook ya tiene un programa de unos 40 millones de dólares para conseguir, con electrodos no invasivos, convertir en texto lo que está pensando una persona, para interactuar sin dedos. "Esto es la máxima privacidad que existe" porque "la actividad mental, define quiénes somos". "Nuestra mente –afirma– debe ser sagrada, solo accesible por razones médicas". Por eso ha de existir el derecho a la privacidad mental, el derecho a que no se pueda comerciar con los datos mentales. "Los neurodatos, nuestros datos cerebrales, deben protegerse como si fueran un órgano del cuerpo", señala. Yuste está ayudando a los abogados del Senado de Chile para definir legalmente la privacidad mental, algo tan nuevo que está por hacer. Quieren que su Constitución la proteja.
  • Derecho a la identidad y a la toma de decisiones Docenas de compañías de Silicon Valley están desarrollando sistemas que nos conecten a computadoras a través de sistemas no invasivos, capaces de registrar la actividad mental. "Los algoritmos podrán influir en la toma de decisión de las personas y, cuanto más conectados estemos, menos independientes seremos". Como muestra, el experimento realizado en la Universidad de Washington: se ha conectado a tres personas con electrodos de superficie para que realicen juntos una tarea mental común. "Pero, cuando estás conectado, ¿quién eres tú? –se pregunta Yuste–. Si fusionas tu cerebro con el cerebro de otra persona o con una máquina, pierdes la identidad personal".
  • Derecho al aumento cognitivo justo y equitativo Estas tecnologías no serán baratas y, sin el "derecho equitativo a la ‘aumentación’", las personas que puedan permitirse el lujo de aumentarse cognitivamente podrían dejar atrás al resto, generando "dos humanidades: los aumentados –con acceso a bases de datos, a técnicas de educación más rápida...– y los no aumentados".
  • Derecho a la ausencia de sesgos Para evitar algo que ya ocurre, pues la inteligencia artificial lleva en sus algoritmos sesgos que discriminan a ciertos grupos de población como mujeres, minorías raciales y minorías religiosas o étnicas, al reflejar y aumentar las tendencias que se observan en las bases de datos.
Yuste cree necesario instaurar también un juramento hipocrático, un código deontológico como el de los médicos, al que se comprometan "las personas que desarrollen, ahora y en el futuro, tecnologías neurobiológicas o de inteligencia artificial".
Rafael Yuste imparte la Lección Cajal en el Paraninfo de la Universidad de Zaragoza
Rafael Yuste imparte la Lección Cajal en el Paraninfo de la Universidad de Zaragoza
Francisco Jiménez

Brain, un proyecto para revolucionar las neurotecnologías

Rafael Yuste comenzó su conferencia en el Paraninfo diciendo que representa "a un grupo de gente". Pero no solo se refería a su equipo de investigación en la Universidad de Columbia (Nueva York), donde dirige el Centro de Neurotecnología. Aludía a que "los científicos no trabajamos solos", sino formando una red que se extiende "en el espacio y en el tiempo", por lo que ve a Cajal como "un compañero de batalla" frente a la misma maraña de neuronas conectadas en el cerebro humano. "Para mirar esa selva desde arriba, necesitamos nuevas tecnologías", asegura Yuste. 

Quinientos laboratorios de todo el mundo, con enfoques multidisciplinares que van de lo molecular a lo computacional, trabajan en la revolución global de las neurotecnologías que persigue el proyecto Brain. Lanzado por Obama en 2015 a 15 años vista, con unos 6.000 millones de dólares de presupuesto, busca registrar la actividad de circuitos neuronales enteros para entender la ‘película’ del cerebro, pero también para alterarla, reescribirla. Ante la enfermedad, "es nuestra obligación entrar en el cerebro y reprogramar los circuitos". Yuste sabe que Brain subirá algunos peldaños. "Este proyecto no va a solucionar las enfermedades mentales y neurológicas, y tampoco nos va a explicar cómo funciona la mente, pero proporcionará herramientas que podrán ser utilizadas más adelante por otros científicos que puedan dar el siguiente paso". Peldaño a peldaño, "sinceramente pienso que estamos al comienzo de un nuevo Renacimiento: nos vamos a entender a nosotros mismos por primera vez".

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