Dolor de cabeza: los científicos observan cómo se forman los pensamientos en el cerebro
Cuando una sola neurona se activa, es una señal química aislada. Cuando muchas personas disparan juntas, forman una idea. Cómo el cerebro cierra la brecha entre estas dos capas de actividad neuronal sigue siendo un gran misterio, pero una nueva tecnología nos está acercando a la solución del problema.
El color cian brillante de la imagen de arriba proviene de un biosensor que detecta la liberación de pequeñas cantidades de neurotransmisores, las moléculas de señalización que las células cerebrales utilizan para comunicarse. Los sensores, llamados CNiFER (pronunciado «sniffer»), son reporteros fluorescentes de neurotransmisores basados en células diseñadas que permiten a los científicos examinar de cerca el cerebro en acción.
Esta nueva capacidad es parte de la Iniciativa Cerebral de la Casa Blanca para mejorar nuestra comprensión de cómo la función cerebral surge de las complejas interacciones de neuronas individuales, incluido cómo se desarrollan comportamientos complejos como la adicción. Paul Slesinger, neurocientífico de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai y uno de los líderes del estudio, demostró los sensores el lunes en la 252ª Reunión y Exposición Nacional de la Sociedad Química Estadounidense.
Resulta que las técnicas actuales son demasiado amplias o demasiado específicas para rastrear cómo pequeñas cantidades de neurotransmisores dentro y alrededor de muchas células facilitan la transmisión de pensamientos. Los científicos utilizan la resonancia magnética funcional para observar el flujo sanguíneo como sustituto de la actividad cerebral durante largos períodos de tiempo, o usan trazadores para seguir la liberación de neurotransmisores específicos por parte de un pequeño grupo de neuronas durante unos segundos. Pero los CNiFER son un medio feliz: permiten a los investigadores monitorear múltiples neurotransmisores en muchas células durante largos períodos de tiempo.
CNiFER emite fluorescencia cuando entra en contacto con los neurotransmisores que detecta. Utilizando pequeños sensores implantados en el cerebro, los científicos pueden medir la cantidad de luz emitida por CNiFER e inferir la cantidad de neurotransmisores presentes. Debido a que CNiFER se compone de múltiples piezas entrelazadas, es muy versátil y crea un «sistema plug-and-play», dijo Slesinger. Se pueden reemplazar diferentes partes del sensor para detectar un solo neurotransmisor. Las técnicas anteriores tenían dificultades para distinguir entre moléculas similares, como la dopamina y la norepinefrina, pero CNiFER no puede.
Estos sensores se están probando en animales para examinar procesos cerebrales específicos. Slesinger y sus colegas utilizaron CNiFER para observar más de cerca un fenómeno psicológico clásico: el condicionamiento pavloviano. Así como Pavlov entrenó a sus perros para salivar cuando sonaba la campana de la cena, Slesinger y su equipo entrenaron ratones para asociar señales de audio con recompensas de comida. Al comienzo del experimento, los ratones liberaban dopamina y norepinefrina cuando recibían un terrón de azúcar. Sin embargo, cuando los animales fueron condicionados a asociar la señal de audio con el azúcar, la liberación de neurotransmisores se produjo antes, coincidiendo en última instancia con la señal de audio en lugar de la recompensa real.
La investigación con ratones puede estar muy lejos del impacto que la neurociencia finalmente se esfuerza por lograr en los humanos (como mejores tratamientos para los pacientes de Parkinson o las víctimas de conmociones cerebrales), pero ahí es donde comienza todo. Slesinger está particularmente interesado en utilizar CNiFER para estudiar la adicción. Una comprensión más detallada de cómo se desarrolla la adicción en el cerebro del ratón puede ayudar a identificar nuevos objetivos para combatir la adicción en humanos.
