El cerebro sigue siendo a día de hoy un misterio. En la entrada de la Real Academia Nacional de Medicina, junto al Senado, un busto de Santiago Ramón y Cajal recibe a los visitantes. La neurociencia ha cambiado mucho desde los tiempos del primer Nobel de la ciencia española, pero investigadores de todo el mundo continúan trabajando para desentrañar los secretos del sistema nervioso.
Una de ellas es Sandra Jurado, científica titular del CSIC en el Instituto de Neurociencias de Alicante (UMH-CSIC), que ha visitado Madrid para dar una conferencia invitada por el Foro “Teófilo Hernando” de Jóvenes Investigadores (FJI). Hipertextual ha charlado con ella unas horas antes de su conferencia acerca de los mecanismos de la plasticidad cerebral.En primer lugar, su conferencia en la Real Academia se centra en la plasticidad cerebral. ¿Qué es exactamente este concepto?
Es un nombre muy intuitivo. Se trata de la capacidad que tiene el cerebro de ser capaz de cambiar. A lo largo del día realizamos muchas funciones: debemos aprender nuevas cosas, no solamente cuando somos niños, y tenemos que usar lo que tenemos. A partir de un momento dado, nuestro cerebro ya no crece más y tenemos el cráneo que delimita su crecimiento, con lo que debemos modificarlo para poder adaptarnos a todas las situaciones de la vida y aprender cosas nuevas.
Las hipótesis que barajamos es que [dichos cambios] podrían estar regulados por los mecanismos de plasticidad cerebral: ser capaz de potenciar conexiones cerebrales cuando aprendemos algo nuevo o eliminar y disminuir la intensidad de esas conexiones cuando hemos desaprendido algo. Un caso muy típico es cuando aprendemos a tocar un instrumento, que lo conseguimos a base de repetición y repetición hasta que ya nos sale casi solo o automático: básicamente estamos empleando unas conexiones neuronales que son las encargadas de este tipo de actividad de manera muy repetitiva hasta que estas conexiones se potencian lo suficiente para que se transforme en una memoria, en un aprendizaje adquirido.
¿Desde cuándo sabemos que el cerebro es plástico?
El concepto de plasticidad fue introducido por William James en el siglo XIX. Intuyó que lo que tenemos aquí dentro no es algo que esté completamente fijo o estático. La gente es tan diferente, aprendemos tantas cosas... que pensó que el cerebro debería ser más flexible de lo que parece. Los experimentos que de verdad demuestran la capacidad de las conexiones cerebrales de cambiar, de adaptarse rápidamente, se publicaron en 1973 por dos investigadores, Bliss y Lomo.
Ellos demostraron que, modificando la manera en la que estimulaban las sinapsis, si aumentaban la frecuencia de estimulación, simulando la situación de aprendizaje, vieron que las sinapsis se adaptaban. Las conexiones se potenciaban rápidamente. Es un fenómeno que sucede muy rápido, pero luego dura durante horas, días, meses, es a largo plazo. Revolucionaron la neurociencia porque proporcionaban por primera vez un mecanismo celular para estudiar el aprendizaje y la memoria.
¿Qué factores están involucrados en la plasticidad?
La plasticidad sináptica afecta a todo el cerebro por igual. Todas las estructuras tienen la capacidad de ser plásticas. Pero la base de esta plasticidad se encuentra en los puntos de conexión entre las neuronas, los puntos de comunicación entre dos neuronas: una que envía la información y otra que la recibe. Ahí justo, en el medio, es donde se va a producir la modulación. ¿Quiero que esa conexión se potencie o no? Es en ese punto donde se puede disminuir la cantidad de molécula que libera, dependiendo de si quieres aumentar o reducir, también puedes modificar el número de receptores.
Con lo que se tiene no hace falta crear nuevas conexiones: las que ya existen pueden ser potenciadas, porque hay más receptores, o debilitadas, porque hemos quitado receptores. Esto nos permite movernos de una manera flexible en nuestro día a día. Cambiar conexiones físicamente es más dramático, son procesos más importantes. Son más típicos de estadios tempranos de desarrollo embrionario, donde se está formando la malla nerviosa, o de cuando se produce algún tipo de trauma, por el que a lo mejor se han destrozado tejidos neuronales y se rompen. Son procesos muy drásticos. En nuestro día a día la plasticidad nos ayuda para poder adaptarnos a los cambios.
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¡Sí! Cajal, con muy pocos datos funcionales y con una protohistología —que es lo que se emplea para mirar el impulso nervioso—, intentó entender cómo se transfería la información y cómo se comunicaba el impulso nervioso. Después de observar mucho intuyó que eran estos puntos de contacto entre las largas proyecciones de algunas neuronas, que llamamos axones, y los cuerpos celulares de otras neuronas, que a veces son regiones muy distantes. Era ahí en ese punto donde estaba el interés, donde probablemente habría mucha modulación. No lo llamó plasticidad, pero sí se dio cuenta de que era un hotspot (punto caliente) para modificar las distintas conexiones y el comportamiento. En todos sus dibujos se ven las flechas con la lógica de la transmisión nerviosa, que él pensaba que se seguía. En la región de en medio, él creía que esa sinapsis, que no podía ver, pero sí intuir, era donde la neurona tiene la oportunidad de modular. Es justo en esa interacción donde estaba la clave.
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¿Cómo influye la plasticidad en el aprendizaje? ¿Se modula más o menos a medida que nos hacemos mayores?
La hipótesis que barajamos es que la plasticidad sináptica es un mecanismo de aprendizaje y memoria. Esta modulación a nivel de las moléculas y receptores produciría cambios permanentes a largo plazo que consolidarían una memoria o eliminarían otra. Esa es nuestra hipótesis con la idea general de que esa capacidad plástica, de capacidad de aprendizaje, alcanzaría su máximo durante los primeros años de vida.
Es cierto que a lo largo de los años nuestra capacidad cognitiva disminuye, aunque no sabemos si parte de ello es biológico o que ya no nos apetece aprender más. Puede que la plasticidad siga intacta pero no nos apetezca ponerla tanto en práctica. Es un poco lo que se dice también de que debemos intentar emplear o utilizar nuestro cerebro lo máximo posible para mantener la capacidad cognitiva lo mejor posible. Pero todo esto son hipótesis. Son interpretaciones que hemos hecho para simplificar y que nos parecen razonables, pero el cerebro siempre es un reto.
Nos gustaría que fuera sencillo, aunque probablemente haya más mecanismos relacionados. No siempre debilitar una conexión tiene por qué ser malo. Si pensamos en la epilepsia, donde hay una excitación muy elevada de las conexiones, en esos casos inhibir el sistema tiene un efecto beneficioso. Son campos maduros en la neurociencia, ya que los primeros experimentos se realizaron en la década de los setenta, pero nos queda mucho por saber.
¿Se plantea algún límite de edad?
Son todo hipótesis. Siempre se recomiendan juegos tipo Sudoku o aplicaciones para gente más mayor, que haga ejercicios sencillos de relación, que van dirigidos a que no pierda esa plasticidad, esa agilidad, que luego puede volcarse en que tengas una mejor cognición. Y que a lo mejor retrases los síntomas típicos del envejecimiento, como pérdidas de memoria patológicas o no patológicas, que vivas más tiempo con mejor salud mental. Hay varias compañías que han invertido mucho en estos ejercicios para el móvil o la tablet con la idea de fomentar la plasticidad, pero todo son hipótesis, aún no tenemos datos suficientes para saber si da realmente resultado.
**¿Cómo influye la plasticidad en la memoria a la hora de almacenar o borrar recuerdos?
La hipótesis iría en los dos sentidos. Una conexión que se potencia o que se comienza a facilitar daría lugar a una consolidación de una memoria y conexiones que no se usan, por ejemplo, de acordarte del teléfono de un amigo, poco a poco dan lugar a la extinción de la memoria. Puede ser muy drástico, como sería la pérdida de la conexión física, o bien puede ser una modulación, puede debilitarse y en un momento dado, si se necesitara, podría volver. Nos da flexibilidad.
A veces se comenta, por ejemplo, que antes cuando viajábamos utilizábamos mapas y planos, y ahora lo tenemos más fácil y al alcance con la tecnología. ¿Crees que puede debilitar conexiones importantes y que nos estemos volviendo un poco tontos?*
Ahora hemos hecho un outsourcing* (externalización) con esa capacidad que antes realizábamos. Lo hemos volcado a otro tipo de aparatos que lo hacen por nosotros. Viendo a los niños pequeños usar las tablets y los móviles no los veo más tontos, creo que esas actividades se derivan a otro tipo de talentos y de capacidades que tal vez estén en el mundo digital, que los que somos más mayores no tenemos. Igual no podemos usar un mapa, pero habrá algún tipo de paralelismo en el mundo digital, que conferirá una ventaja a los que no saben utilizarlo. La ventaja no estará en el mapa, sino en emplear otra cosa. La sociedad cambia y los que estamos en el medio nos resistimos más. Pero no podemos volver atrás. Hay que ir hacia adelante.
¿Cómo se estudia la plasticidad en el laboratorio?
Las neuronas son principalmente células eléctricas, así que nosotros lo que medimos son impulsos eléctricos. Podemos meter un electrodo y cuando hay un impulso, lo vemos. Cuando hay plasticidad en un sentido u otro podemos ver un aumento o una disminución de la señal. Modificamos las condiciones del experimento para intentar reproducir lo que ocurre durante el aprendizaje. Lo que hicieron [en los setenta] fue aumentar mucho la estimulación, en vez de dar un pulso cada segundo dieron muchos por segundo para ver cómo era la respuesta. Eran capaces de ver que la neurona estaba muy activa.
Ahora se hace mediante pequeños electrodos, que se introducen en la cabeza del animal en regiones que sean de interés, por ejemplo, en el hipocampo. Es una de las primeras zonas afectadas en el alzhéimer y está asociada con el aprendizaje y la memoria. Se puede hacer en animales de experimentación, en los que se dan muchos pulsos para ver cómo responden sus neuronas. También se puede analizar en pequeñas rodajas de cerebro, lo que requiere sacrificar al animal, extraer el cerebro y básicamente hacer pequeñas preparaciones para determinar las propiedades. La ventaja es que podemos modificar el ambiente mejor porque está expuesto y puedes poner fármacos para ver cómo responde la plasticidad sináptica. Esas serían las dos formas que tendríamos de hacerlo en el laboratorio, dado que lógicamente los estudios en humanos están muy, muy limitados.
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¿Hay alguna opción fuera del laboratorio de manipular directamente la plasticidad?
No, aunque se intenta. Se están realizando experimentos de la actividad neuronal, no tanto de la plasticidad, con las técnicas de estimulación magnética e incluso eléctrica en pacientes. En ellos se pretende cambiar la actividad basal de las neuronas en la dirección en la que lo necesiten, bien para aumentar o bien para disminuirla. Eso va a influir en cómo responde la neurona. Pero no tenemos la capacidad de ver si está afectando a la plasticidad.
No hay ninguna pastilla que aumente la plasticidad o nos sirva para mejorar en los estudios y en la capacidad cognitiva. Sabemos mucho de los mecanismos moleculares, lo cual será clave para considerar un fármaco que actuara en una molécula para mejorar la capacidad cognitiva o la memoria [en el futuro]. Eso aún no es posible, sobre todo porque el cerebro es muy complejo. Si entendemos el cerebro de una persona, todavía nos queda por entender el cerebro de los otros seis mil millones de individuos que viven en el mundo. El cerebro no es como un corazón o un pulmón. Un cerebro normal no existe. No tenemos un modelo de cómo sería el cerebro ideal (risas). Para el cerebro tenemos un rango de lo que sería normal, hay muchas características que le permiten funcionar correctamente.
¿Tienen alguna evidencia las pastillas que se publicitan para aumentar la memoria o la capacidad cognitiva?
No existe ninguna evidencia más allá de, supongo, un importante efecto placebo (risas). El efecto placebo es muy importante. Existe evidencia sobre los beneficios que tiene el hecho de saber que has tomado algo, que no depende de ti, en la confianza y en nuestro desempeño. Nos quita mucha responsabilidad para que la gente funcione mejor.
Si son vitaminas o minerales a lo mejor ayudan a compensar una pobre dieta que, evidentemente, también afecta a tu cognición y a tu capacidad de memoria. A lo mejor no estás haciendo nada en el cerebro, pero tu bienestar es mejor y todo influye. Pero creo que no hay evidencia, aunque sí es cierto que hay fármacos o drogas que afectan al cerebro, pero ahí ya podemos discutir qué efectos tienen. Yo no las recomendaría y no tienen un efecto en la capacidad cognitiva, sino en tu aguante.
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¿Qué relación tiene la plasticidad con las enfermedades neurodegenerativas?
La plasticidad en animales de experimentación y en algunos estudios en humanos se encuentra impedida en las enfermedades neurodegenerativas. La plasticidad puede ser importante para el aprendizaje y la memoria, así que en los modelos animales de alzhéimer, que es donde más se ha estudiado, se ha visto que los cerebros no son tan plásticos. Es como si el cerebro se hubiera quedado estático y congelado en lo que ya sabías, en las memorias antiguas, pero tu capacidad para recordar qué has desayunado no aparece. Esa plasticidad sináptica parece estar impedida. Según va pasando el tiempo se producen cambios más drásticos, se rompen conexiones, desaparecen neuronas... Ya la pregunta no es si hay plasticidad, sino que ya no existen neuronas, se ve un hueco.
¿En alzhéimer esa reducida plasticidad puede ser una causa o una consecuencia de otros procesos?
Eso es muy interesante. En los trabajos que se siguen realizando nos lo seguimos preguntando: ¿que haya un déficit de plasticidad por cualquier motivo sirve como señal para indicar "ya no somos plásticos, empezad a morir"? Tendría sentido con la progresión de la enfermedad. Pero también lo tendría al revés: "estamos muriendo, pues reduce la plasticidad, no nos ocupamos de lo nuevo y nos mantenemos con lo antiguo, con lo que ya tenemos". Ambas hipótesis están vigentes.
¿La plasticidad influye en otras enfermedades como el párkinson?
Está menos estudiado que en alzhéimer. El párkinson se relaciona con una pérdida de la liberación de dopamina. Las intervenciones están dirigidas a recuperar ese neurotransmisor, que tiene que ver con la plasticidad. En los modelos animales la plasticidad también está impedida o afectada, pero sobre todo los estudios se basan en recuperar la actividad de esas neuronas, que vuelvan a liberar dopamina.
¿Existen factores ambientales que afecten a la plasticidad?
Esto es algo que sí hemos tenido realmente una comprobación fehaciente del 100%. Casi en un 80%, sí. Existen determinantes en el ambiente que mejoren las capacidades plásticas porque el cerebro es un conjunto. Aunque está separado del resto del cuerpo por el cráneo y se trata de un ambiente muy específico, aun así sigue manteniendo una relación con el resto del organismo. Una dieta saludable, el ejercicio, todo ese tipo de sustancias que se liberan como las endorfinas tienen receptores en el cerebro que nos proporcionan una sensación de bienestar.
Es algo difícil de medir. En esas circunstancias nuestra capacidad es mayor. Experimentos de ejercicio y de dieta indican que todos estos factores son importantes. No hay que centrarse en uno. Es lógico que un ambiente que esté libre de cancerígenos, polución, donde se haga ejercicio y se mantenga una dieta saludable va a ayudarnos a tener un cerebro sano, un corazón sano, un pulmón sano. En general, una vida saludable.
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**¿Hay factores genéticos que determinen la plasticidad?
Creo que a ese nivel no se ha mirado. Parte de las enfermedades neurológicas pueden tener un componente genético. Ahí cabe la posibilidad de que haya genes que afectasen a la función sináptica y que puedan ser marcadores de que un cerebro sea más o menos plástico. A lo mejor tu cerebro se adapta más fácilmente. Son muchos genes y moléculas, uno solo no haría una gran diferencia.
Me ha comentado que el cerebro es muy diferente a otros órganos. ¿Qué nos queda por saber?**
Quedan muchísimas preguntas. Ahora existen estudios, con grandes consorcios en Estados Unidos, Europa o Asia, para entender cómo está el cerebro conectado: qué neuronas se conectan a qué. Son proyectos sobre el conectoma. Tampoco sabemos cuál es la función de distintas neuronas, núcleos o regiones del cerebro. Para eso ahora mismo se están empleando nuevas técnicas, como la optogenética, para estimular esas neuronas y ver el resultado de comportamiento. No sabemos lo que hacen otras células del cerebro, que no son neuronas, como la glía o la microglía, que no conocemos exactamente cómo se integran para regular la función neuronal. Entendemos mejor las neuronas que otras células del cerebro, pero tampoco sabemos bien qué ocurre en conjunto. Son tres preguntas fundamentales de las otros ocho mil que evidentemente no conocemos.
**Hizo el doctorado en la Universidad Complutense de Madrid, luego se fue a Estados Unidos a trabajar con un premio Nobel y ahora ha regresado. ¿Cómo ve la situación de la ciencia en España?
Es una situación pésima. Yo he vuelto porque en cierto sentido considero que hay oportunidades en España y en Europa. Queremos incorporar lo que hemos aprendido. Hay un sentimiento de las generaciones que hemos estado fuera por el que realmente volvemos para darle un impulso. Por principios no somos pesimistas, porque sino no hubiéramos vuelto. Pero hay que cambiar muchas cosas.
¿Qué le pide al nuevo presidente del Gobierno para relanzar la investigación?**
Que considere la ciencia como su mejor inversión. La ciencia y la tecnología son uno de los indicativos de los países desarrollados. Potencias mundiales como Estados Unidos y China reconocen el poder de la ciencia y de la tecnología para levantar la economía y para la sociedad. Una mayor actividad científica requiere una mayor financiación. Pero no es solo el dinero, es la mentalidad de creer que realmente es la forma de solucionar problemas endémicos del país. Simplemente con el mismo dinero y más apoyo ya podríamos hacer más cosas. Con menos trabas burocráticas, si sintiéramos más apoyo, ya podríamos hacer más. Y evidentemente con más dinero, ya nos podríamos comer el mundo (risas). La ciencia debe continuar esté quien esté en el Gobierno.