De conectar nervio óptico en cortex auditivo, a las estrellas de quarks

Son las 2am en Cambridge, Massachusetts. Vuelta a los orígenes de este blog.

Este espacio nació gracias a la beca Knight de periodismo científico que me permitió pasar un año en Harvard y el MIT visitando laboratorios y entrevistando investigadores. La idea entonces no era escribir artículos convencionales sino relatar de manera amena y fresca las ideas que más me hubieran impactado durante el día. La versión ampliada ya llegaría con “El Ladrón de Cerebros”.

Desde entonces, acumulo nombres y periódicamente visito esta pequeña ciudad al lado de Boston como fuente de inspiración científica. Hoy lunes ha sido un día verdaderamente espectacular.

 

¿Eres más bonobo o chimpancé?

Llevo tiempo pensando que estudiar los chimpancés dice poco sobre la conducta humana. Me da igual que estemos muy emparentados genéticamente. Eso no es lo principal. En muchos aspectos nos parecemos más a los perros. La primatóloga Victoria Wobber de Harvard me da la razón. Ella coge parejas de chimpancés y bonobos en El Congo y hace lo siguiente: Muestra un pedazo de comida a dos chimps hambrientos dentro de la celda, y justo antes de soltarlos, mide sus niveles de testosterona y cortisol en saliva. Lo mismo con dos bonobos. Los resultados son opuestos. Los chimpancés saben que van a pelear por la comida, y en consecuencia sus niveles de testosterona están al máximo y de cortisol (relacionado con estrés) bajos. Los bonobos saben que van a repartirse la comida y sus niveles de testosterona se mantienen normales. Dos especies cercanísimas evolutivamente hablando, que tienen comportamientos profundamente diferentes. ¿A quienes nos parecemos más nosotros? “Depende de culturas, circunstancias y personas” dice Victoria. O sea que de comportamiento innato poco. Cada vez me creo menos la pseudopsicología evolucionista.

Desde luego que hay algo programado. Por eso los chimpancés criados en cautividad terminan igualmente siendo unas bestias agresivas. Y por eso no puedes domesticar un lobo.

Cuando Victoria muestra comida a un perro, hace el mismo gesto para esconderla en dos cajas diferentes, y señala después al perro una de ellas, éste confía y la va a buscar allí. Al igual que cualquier niño de 12 meses. Ni chimps ni lobos educados como perros tienen la misma actitud. Victoria admite que para ciertos aspectos sociales somos más parecidos a los perros.

 

Conectar nervio óptico a córtex visual

Hace 25 años el neurocientífico Mriganka Sur ahora en el Picover Institute del MIT hizo un experimento espectacular. Cogió hurones recién nacidos, les quitó los circuitos cerebrales auditivos, y conectó el nervio óptico al cortes auditivo. Quería averiguar si el cerebro era tan plástico como él se imaginaba. Lo era. Los hurones terminaron sordos pero podían ver. Las neuronas del cortex auditivo asumieron la función y estructura de la visión. Fue uno de los experimentos más paradigmáticos en el campo de la plasticidad cerebral.

Pero un científico no se conforma con decir qué ocurre. Quiere saber porqué. Por observación podemos establecer que los hombres son más altos que las mujeres. Pero la ciencia no descansa hasta averiguar que se debe a más hormona de crecimiento segregada por la glándula pituitaria. Migranka sigue investigando en plasticidad cerebral y descubriendo genes y moléculas cuya función específica es hacer al cerebro susceptible a cambios. El cerebro está programado genéticamente para ser flexible.

Y una vez comprendidos mecanismos, toca interpretar qué ocurre cuando funciona mal. Aquí es cuando Mriganka Sur percibe el autismo como un desorden de plasticidad cerebral, en el que algunas de las trillones de conexiones sinápticas que se forman en los primeros años de vida no llegan a establecerse.

 

Dos vascos diseñando láseres y condensados de Bose-Einstein en el prestigioso laboratorio de electrónica del MIT     

Tras decirme “¿Tú sabes qué es la transformada de Fourier verdad?” y yo reponder un falso “si, si…”, Eduardo Granados (izquierda) me muestra el poderoso láser de pulsos cortísimos de Rayos-X que les permite utilizarlo como una cámara de precisión de attosegundos. Así puede ver cuando un electrón pasa de un orbital atómico a otro, o controlar reacciones químicas a voluntad. Ejemplo: si a una molécula de hidrógeno le quitas un electrón te quedarán dos átomos de H enlazados y un e' rodeándoles. Con el láser de Edu puedes disociarlos eligiendo en cual de los dos átomos quieres que se quede el electrón.

Dos plantas más abajo Ibon Santiago me muestra (foto) la trampa óptico-magnética donde en 1997 se sintetizaron por primera vez en el mundo los condensados de Bose Einstein que Mr. Albert había predicho de manera teórica casi un siglo atrás. Valió un Nobel en el 2001. Estos condensados son un nuevo estado de la materia a temperaturas cerca del cero absoluto. Saber cómo se comportan los átomos a estas temperaturas es básico para todo el desarrollo de la electónica, o para diseñar por ejemplo superfluidos que fluyan sin viscosidad. El nivel a que trabajan Edu e Ibon es alucinante. Profundizaremos. 

 

Estrellas de quarks

Me encanta despertarme en colchón en suelo de casa ajena. Si además el compañero de piso de tu amiga mientras hace café te cuenta que es astrofísico investigando estrellas de neutrones, mejor que mejor. Manu te puede contar que cuando una estrella masiva se apaga, bajo condiciones de magnetismo y gravedad enormes electrones y protones llegan a fusionarse formando neutrones. 10 soles concentrados en 10 metros.

Pero si las estrellas fueran todavía más grandes... ¿Cuál sería el siguiente grado de compactación? Quizás los neutrones se descohesionaran liberando quarks y formando una estrella de quarks. No se ha observado ninguna todavía, pero podría ser un estado intermedio entre estrellas de neutrones y los misteriosos agujeros negros. 

 

Los invertebrados son más interesantes que el sexo

Hace dos semanas por un texto que estoy preparando fui a ver un taller de sexo tántrico para sadomasoquistas. Psé. Las curiosidades que Gonzalo Giribet te explica sobre el sexo animal son más interesantes. Para sádico el sexo de las planarias hermafroditas y su lucha de esgrima con el pene (penis fencing). Dos planarias hermafroditas se baten con sus penes hasta que una es capaz de pinchar con él el cuerpo de la otra e inyectarle esperma bajo su piel. De allí ya se dirigirá a los órganos reproductores.

Y para curioso los gusanos osedax viviendo en los huesos de las ballenas. Se creía que todo eran hembras reproduciéndose por partenogénesis, hasta que descubrieron pequeños machos pasando por un conducnto bajo su piel y fertilizando los huevos que dejaban las hembras.

Muestra de dimorfismo: piensa que en tu vida todos los rapes que te has comido eran hembras. Los machos son como 20 veces más pequeños. Y sin salir del agua, que sepas que el pulpo macho fertiliza a su hembra introduciéndole su séptimo brazo, donde tiene un conducto seminífero. En los escorpiones es más sencillo: el macho deja un paquete de esperma en el suelo y la hembra ya se encarga de recogerlo.

 

La ciencia es una aventura interminable. La curiosidad y los cerebros a robar también.

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La ciencia dice que sí puedes nacer gay

(En respuesta al artículo "La ciencia dice que la gente no nace gay", publicado en El País el 30/12/11)

La ciencia no dice lo que quieres escuchar. La ciencia plantea hipótesis, hace estudios para ponerlas a prueba, e intenta sacar conclusiones objetivas.

Claro que entre investigadores existen ideas preconcebidas y pueden manipular datos o diseños experimentales para defender una visión u otra. Seríamos ilusos si no lo reconociéramos. Pero entonces cuando envían su artículo a una revista de alto impacto y el editor lo distribuye entre expertos para que lo valoren de forma anónima, responderán que el estudio no es riguroso y no lo publicarán. Y aunque logre pasar este primer filtro, si con el tiempo otros grupos de investigación no logran reproducir tus resultados, tu hipótesis quedará descartada por mucho que te empeñes en defenderla. En ciencia siempre es otro quien demuestra si tienes razón o no. 

Hace unos días El País publicó el artículo "La ciencia dice que la gente no nace gay" con la entrevista al terapeuta que dice poder cambiar la orientación sexual de gays y sanar su homosexualidad. No sé si el títular resulta ofensivo para la comunidad homosexual, pero sí para la científica. El País no debería haber transmitido este mensaje. Es falso.

Richard Cohen defiende que no hay nada biológico en la homosexualidad porque es lo que le permite armar su teoría: si la homosexualidad es sólo fruto de experiencias después del nacimiento, entonces su psicoterapia podría revertir dichas experiencias y cómo él dice en su libro, "sanar la homosexualidad". Si por el contrario, dentro de todo este espectro de grises que que es la sexualidad humana, alguien es gay porque nace gay, intentar cambiar su orientación para devolverlo a una supuesta normalidad sería algo aberrante. Deberían ser los prejuicios sociales quienes cambiaran y no ellos.

¿Tiene la ciencia algo que aportar en este debate? Si le preguntas y de verdad te interesa su opinión, lo que te dirá es que Cohen no tiene razón. Hay muchas evidencias de que factores biológicos pueden jugar un papel decisivo en la definición de la orientación sexual. El más aceptado de ellos, los niveles de hormonas masculinas durante el embarazo.

Cualquier embrión empieza a desarrollarse sin un sexo definido. Pero si posee un cromosoma Y, en la semana 6 de gestación empezarán a desarrollarse los testículos. Y en la 8 comenzarán a segregar testosterona alcanzando su nivel máximo entre la semana 12 y 14. Justo cuando además del cuerpo también se está desarrollando el cerebro. La testosterona y otros andrógenos es lo que masculinizará el feto. Si no hay liberación de testosterona, el cuerpo y cerebro del feto continuarán su desarrollo como mujer. Pues bien; los neuroendocrinólogos creen que si durante un embarazo masculino el pico de testosterona no es suficientemente alto, algunas partes del cerebro podrían quedar menos masculinizadas y condicionar hacia la homosexualidad. Y tienen evidencias de ello.

Por una parte están los experimentos con animales. Si modificas los niveles de testosterona y otros andrógenos durante la gestación de ratas, podrás obtener tanto machos como hembras con preferencia por su mismo sexo. Obvio que no es extrapolable a la complejidad de la conducta humana, pero sí un indicio de que las hormonas juegan un papel clave en la diferenciación sexual durante el embarazo. Fíjate si no en un trastorno llamado Congenital Adrenal Hyperplasia, por el que los fetos femeninos son igualmente expuestos a altos niveles de andrógenos. De niñas las mujeres con CAH muestran comportamientos más masculinos, y de adultas algunas de ellas experimentan más atracción por personas de su mismo sexo.  

Y existe una condición casi contraria; las mujeres con Androgen Insensitivity Syndrome (AIS), que son mujeres a pesar de tener cromosomas XY. La gestación empieza normal, y a la semana 6 los testículos empiezan a crecer y segregar testosterona. Pero debido a una mutación genética, las células de las personas con AIS no tienen receptores de andrógenos. Es decir; circulan altos niveles de testosterona en sangre pero sus células no la reconocen. A consecuencia de ello, en etapa fetal el crecimiento de testículos se detiene y muchas niñas nacen sin ser diagnosticadas. Llevan vida absolutamente normal como niñas, y es durante la infancia o pre-adolescencia cuando se detecta algo extraño. En la mayoría de casos de AIS se realiza una operación para quitar los testículos pequeños y todavía internos, y adecuar la vagina a relaciones sexuales futuras. El cerebro y cuerpo de mujeres con síndrome de insensibilidad a andróginos completo siempre ha sido femenino (a excepción de los testículos y cromosomas XY), y a pesar de la infertilidad, pueden llevar una vida absolutamente normal y feliz como mujeres.

Regresando a la homosexualidad, los científicos saben que los niveles de testosterona durante el embarazo influyen en el desarrollo de ciertas áreas cerebrales, como por ejemplo el hipotálamo implicado parcialmente en la atracción sexual. Estudios de resonancia magnética funcional han demostrado que algunas características del hipotálamo de hombres homosexuales es más parecido al de mujeres que al de hombres heterosexuales. Esto también es interpretado como una evidencia de condicionantes prenatales a la homosexualidad. (1) (2) (3)

No se sabe muy bien qué podría provocar unos niveles más o menos altos de testosterona durante el embarazo. Pero la alta (aunque no completa) correlación entre gemelos gays hace pensar que podría haber algún componente genético. Parece descartado encontrar un gen asociado a la homosexualidad, pero hay hipótesis novedosas sugiriendo que regulaciones epigenéticas podrían jugar un papel importante. También se especula que la resistencia parcial a andrógenos desarrollada por las mujeres tras varios embarazos masculinos podría explicar el hecho contrastado de que el pequeño de varios hermanos hombres tenga más posibilidades de ser gay. 

Los científicos serios no son amigos de afirmaciones contundentes, y pocos se atreverán a declarar taxativamente que muchos hombres sean gays debido niveles prenatales de hormonas. Ni por descontado que esta sea causa o explicación de un fenómeno tan amplio y multifactorial como la homosexualidad. Pero al contrario de lo que afirma sin base alguna el terapeuta Richard Cohen, la ciencia sí dice que mucha gente nace gay.

Y no sólo eso. Sobre la publicitada terapia para de Cohen sanar homosexuales, en 2005 la Asociación Americana de Psicología estableció que no hay evidencias empíricas de que la orientación sexual pueda ser modificada con terapias de conversión. Alertó que estas prácticas pueden generar daños psicológicos incluso tendencias suicidas, y pidió a los expertos en salud mental no decir a sus clientes gays que podían volverse heterosexuales. La Asociación Americana de Psicología llegó a estas conclusiones tras revisar 83 estudios sobre cambios de orientación sexual realizados desde 1960. Sr Cohen, esto sí lo dice la ciencia.  

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La investigación científica te puede dar muuuuuucho dinero. Si te atreves.

Carlos Fernández-Hernando se paga su sueldo como investigador de la New York University. Y quizás incluso se hará científico-millonario (sí; eso existe) con su patente del MicroRNA-33.

¿Qué quiere decir “se paga su sueldo”? Ésta es una de las diferencias que apunta Carlos sobre el funcionamiento de la ciencia en EEUU y España.

“Lo primero es cómo y por qué criterios te seleccionan”, explica Carlos desde su laboratorio de la NYU. “Cuando después de un postdoc te presentas a una plaza en una universidad o centro de investigación estadounidense, no miran sólo tu curriculum. De hecho, tu pasado es sólo un primer filtro. Te convocan frente a un tribunal donde debes exponer de manera extremadamente detallada el proyecto que vas a realizar durante los próximos años. Te preguntan todo: financiación prevista, equipo que necesitas, experimentos a realizar, aplicaciones… Si pasas esta durísima entrevista, vas a otra donde negocias sueldos y el dinero inicial que te conceden para comprar equipos, contratar un postdoc, un técnico y empezar a trabajar. Apuestan fuerte por tu trabajo, pero mantenerse y crecer dependerá sólo de ti. No te puedes excusar en terceros, la responsabilidad es sólo tuya”.

Este “depende de ti” es clave. La función de Carlos en la NYU no es sólo investigar. También atraer dinero de becas. La Universidad le ha concedido recursos para montar su laboratorio, pero debe empezar a pedir financiación para proyectos que a corto plazo cubran su sueldo y gastos de investigación. Además, el 69% de la beca se la quedará directamente la NYU. Carlos es negocio para la institución. “De esas becas sale mi salario. Hay límites, pero si consigues mucha financiación puedes asignarte un muy buen sueldo”. Y si no obtiene estas becas, cuando pase su periodo de prueba o “tenure track”, no lo renovarán y deberá buscarse trabajo en otro sitio. “Incluso si pasas el tenure track y tienes una plaza indefinida, si no vas obteniendo resultados y consiguiendo dinero te van cortando el sueldo un 20% cada año”.

Carlos opina que a diferencia de en España, este sistema te fuerza a ser mucho más productivo. En España la vía habitual de incorporación de investigadores posdoctorales son las becas Ramón y Cajal, que de alguna manera podrían equivaler a una especie de tenure track. Pero según Carlos hay diferencias importantes: “primero está el rigor en la selección. En España cuenta más el currículo que el proyecto, y esto es un error. Además se elige sobre papel; absurdo. Segundo: muchas veces el Ramón y Cajal no será un investigador independiente, sino una especie de “postdoc senior" dentro del laboratorio de otro investigador más consagrado. Esto no es una verdadera apuesta. Para hacer eso yo quitaba las Cajal. Tercero: los recursos limitados que a menudo dan al recién becado. Tampoco tiene sentido. Si realmente queremos apostar por la excelencia, en lugar de 20 Cajales en biomedicina concedemos 4. Pero que esos 4 sean los mejores, con los proyectos más prometedores, y dándoles los recursos necesarios para llevarlos a cabo.

Lo que viene a decir Carlos es que España debe cortar algunas cabezas y apostar de una vez por todas por la excelencia, aunque esto signifique concentrar recursos en pocos grupos y centros. Esto puede ser una amenaza a corto plazo para muchos investigadores, tanto jóvenes como apoltronados, pero para ese largo plazo que tanto gusta a los defensores de la ciencia básica, es la mejor estrategia.

El autismo mejora con la fiebre ¿Por qué?

La investigación de Marian Mellén en la Rockefeller University de New York está financiada íntegramente por un matemático multimillonario cuya hija sufre autismo. Hasta aquí todo normal (en EEUU).

Lo excepcional es que ya hace un tiempo James Simons observó que su hija mejoraba cuando tenía fiebre. Durante unos días le miraba a los ojos, hablaba más, y sufría menos movimientos descontrolados característicos de la enfermedad. Resultó que no era el único caso. Muchos padres habían notado disminución de los síntomas en sus hijos autistas durante procesos febriles. La confirmación a esta extraña relación llegó en diciembre de 2007, cuando epidemiólogos de la Johns Hopkins School of Public Health publicaron un estudio clínico ratificando que efectivamente; sin conocer todavía por qué mecanismo, pero la subida de temperatura corporal atenuaba los síntomas del autismo.

Tristeza en tus moléculas, neuronas y mente

Si la persona que más amas te dice que no quiere volver a verte nunca te sentirás abatido, desmotivado, y profundamente triste.

Aunque transitorio, síntomas parecidos puedes sufrir si estás incubando un resfriado y tu sistema inmunológico manda señales al cerebro para que desees estar aislado y no contagies a la manada. O si por cualquier trastorno endógeno e inconsciente se alteran los niveles de algunos neurotransmisores.

Cuando alguien te haga la pregunta mal formulada de si somos sólo química, responde un rotundo “sí; ¿se te ocurre algo más?”

Algo diferente es si la química siempre está en el origen de nuestro comportamiento y emociones. A veces sí, y a veces no.

Cuando en el congreso de la Society for Neuroscience de hace unas semanas en Washington DC escuché hablar sobre investigación en enfermedades mentales a Thomas Insel, director del National Institute of Mental Health de los EEUU y aparecido en este blog como autor en los años 90 de los experimentos con ratitas de campo polígamas y monógamas que situaron a la oxitocina como hormona del amor, visualicé la depresión como ejemplo para ilustrar los diferentes niveles de estudio y comprensión científica de la conducta humana. Desde el genético al químico, cerebral, conductual y social.

He aquí un resumen de la conversación con Insel: