Apuntes científicos desde el MIT

Apuntes científicos desde el MIT

Este Blog empezó gracias a una beca para periodistas científicos en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Boston, donde pasé un año aprendiendo ciencia con el objetivo de contarla después. Ahora continúa desde Nueva York buscando reflexiones científicas en otras instituciones, laboratorios, conferencias, y conversando con cualquier investigador que se preste a compartir su conocimiento.

Conectoma del Cerebro Humano: entre el pragmatismo y la ilusión

Por: | 04 de abril de 2012

Columbia univ

A vuestra derecha Sebastian Seung, profesor de Neurociencia Computacional en el MIT y uno de los líderes del proyecto Conectoma. Su objetivo final es tener un mapa de todas las conexiones neuronales del cerebro humano que –según él- nos llevará a comprender todo su funcionamiento. “I am my connectome” dice en su libro.

En el centro Anthony Movshon, director del Instituto de Neurociencia de la New York University, y para quien el conectoma va a ser una pérdida de tiempo y recursos.

A la izquierda el periodista científico Carl Zimmer, mirando como debe ser al público en lugar de los científicos, y dispuesto a moderar un acalorado debate en la histórica sala Havemeyer de la Columbia University en Nueva York. Premios Nóbel como Eric Kandel y Richard Axel sentados entre los asistentes. Salas anexas con pantallas para los centenares de personas que no pudieron entrar.

Seung abre la sesión con tres ejemplos para los que el Human Connectome será clave:

1-    Estudio de la percepción: Los intercambios de neurotransmisores en las sinapsis no nos dan toda la información. Y que se active un área frontal o lateral es casi irrelevante. Para algo tan complejo como dar sentido a lo que estamos percibiendo necesitamos contemplar la red de neuronas que se forma. Es decir; cómo la red computa la información. “Computar” es una palabra clave en el lenguaje de Seung.

2-    Memoria: llevamos 50 años con el paradigma de que la memoria se guarda en patrones de conexiones sinápticas, pero continuamos sin entenderla. Estamos limitados. Sin ver toda la red que codifica un recuerdo no vamos a ningún sitio.

3-    Desórdenes psiquiátricos: Las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer o el parkinson son un asunto aparte. Pero en trastornos del “neurodesarrollo” como el autismo o la esquizofrenia, estamos empezando a observar que los cerebros se cablean de manera diferente. Observar el conectoma de un autista y un no autista puede ser revelador.

Movshon empieza su réplica con el ejemplo más utilizado por los críticos al connectome (que a pesar de lo convincente del argumento de Seung, son muchos): Hace más de 25 años que tenemos el conectoma del gusano C. elegans, y todavía no hemos entendido nada de su funcionamiento (el C .elegans es uno de los modelos animales más utilizados en laboratorios. Su cerebro tiene 302 neuronas, y desde hace los 80 se tienen diagramas de las decenas de miles de conexiones que forman). Los tres primeros argumentos de Anthony Movshon para defender que “si tuviéramos recursos ilimitados adelante, pero en las condiciones actuales el connectome no es la mejor estrategia” son:

1-    Problemas de escala: La clave no es ver si hay una conexión o no, sino sus características. Algunas conexiones están allí pero no son funcionales. Tener el mapa no nos dice qué tráfico hay. El connectome es un dibujo que te podría indicar qué puede ocurrir, pero no lo que está ocurriendo.

2-    El cerebro no es como un riñón cuya estructura celular es estática y directamente relacionada con la función. El cerebro es plástico y cambia constantemente ¿Cuándo estableces el mapa y por qué? Nada te garantiza que ese mapa sea idéntico al de 2 semanas más tarde.

3-    El conectoma es anatomía, no fisiología. Abrir un ordenador y mirar todos sus piezas y chips, no te informará de qué programas tienes instalados en tu sistema operativo. Claro que debemos analizar conectividad neuronal! Pero tener un mapa genérico no nos aportará nada fundamental.

Connectome

La defensa de Seung apela más a la ilusión que a la ciencia actual (eso no es malo en absoluto): “Lo que Tony nos explica es la versión de libro de texto de cómo funciona el cerebro”. Sebastian Seung defiende que los neurocientíficos han estado investigando en un paradigma lineal que resulta tremendamente limitado para comprender fenómenos como la memoria, la conciencia, o trastornos mentales donde cuando observas neuronas y actividad cerebral todo resulta aparentemente normal. Insinúa que la neurociencia convencional está mirando a muy corto plazo, y necesita un gran proyecto como el conectoma humano. Este último punto fue muy criticado por Movshow.

Paralelismo entre el proyecto Genoma Humano y el Conectoma

El paralelismo con el genoma humano apareció en varias ocasiones. Movshow se equivocó al decir que la secuenciación del genoma había dado muchos menos resultados de las expectativas que nos prometieron hace 15 años. Si bien eso es cierto, Seung aprovechó para recalcar lo útil que había sido en otros aspectos que no se habían contemplado, y que la genética actual es inconcebible sin esa referencia. Zimmer matizó que al plantear el proyecto genoma humano también hubo un gran debate sobre si era el momento adecuado de invertir tantísimos millones antes de que la tecnología estuviera más desarrollada. Ésta es otra de las críticas más grandes al conectoma.

En algunos aspectos el símil con el genoma sí es válido: un mapa completo de nuestro ADN o de las conexiones neuronales nos puede servir para comparar individuos o diferentes estados funcionales. Pero hay una gran diferencia: con permiso de la epigenética, la secuencia del ADN varía poco entre individuos y a lo largo de nuestra vida. Sin embargo las conexiones neuronales son tremendamente lábiles.

Respecto que el conectoma sea un gran proyecto que movilice a toda la comunidad neurocientífica como en otras áreas hace el gran colisionador de partículas, enviar astronautas a Marte, o el propio genoma humano, Movshow fue tajante al opinar que la neurociencia no lo necesita. Y citó como ejemplo de investigación sinsentido el Blue Brain Project dirigido por Henry Makram que pretende construir un cerebro sintético. Tirar dinero. Seung se desmarcó de esa investigación que a veces se relaciona con el conectoma, diciendo que era absurda y no va a conseguirse.

Tú eliges: pragmatismo o ilusión

En el debate los asistentes atacaron a Seung. Posiblemente por su aspecto chulesco y por los mensajes exagerados que ha ido utilizando para vender su libro. Cuando Seung dice ante el público “yo soy mi conectoma”, o “vamos a construir el mapa completo de las conexiones del cerebro humano”, literalmente no se lo cree ni él. Varias veces le tocó matizar que el conectoma humano completo no un objetivo realista, que está empezando con animales, con áreas, y que se trata de un elemento más. En un momento de la charla flaqueó y llegó a decir “si yo sólo quiero mapear algunas neuronas…”. En ese punto Movshow le echó un cable “en realidad los dos avanzamos con el mismo objetivo, y compartimos la importancia de estudiar las conexiones neuronales. Nuestra discusión es más por detalles, escalas, y presupuestos”.

La mayoría de la sala estaba con Movshow. Es normal; la mayoría eran investigadores trabajando 10 horas al día en el laboratorio agobiados porque no les salen los resultados y con una perspectiva demasiado realista -a veces derrotista- de la ciencia.

Pero entonces alguien a 5 metros de mi hizo un pregunta clave: “¿necesitaremos conocer nuestro conectoma algún día?” Sebastian Seung respondió de inmediato un contundente “Sí, claro”. Anthony Movshow se encogió de hombros y dijo “no lo sé”.

Aquí quedó de manifiesto un aspecto fundamental: Seung tiene 40 o 50 años de ciencia por delante, y a Movshow 15. Las ambiciones son diferentes. Me recuerda ese joven ingeniero del MIT convencido a enfocar toda su carrera hacia ser miembro del equipo que ponga un humano en Marte. Ya le podías dar criterios económicos, técnicos o sociales en contra; él sabía que este hito se conseguirá en algún momento de su vida. Y tenía la ilusión (bendita palabra) de ser parte de ello.    

KandelTras el debate fui directamente a preguntar su opinión al simpático Eric Kandel, premio Nobel y líder mundial en el campo de la memoria, quien pareció dejar el encuentro en un empate al responder: “Plantear un conectoma entero no tiene ningún sentido, pero pequeños conectomas de regiones específicas sí pueden ser de mucha ayuda”.

 

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Hay 17 Comentarios

Muy interesante! El concepto general de los conectomas solo es el primer paso para tratar de empezar a entender como funciona el cerebro. Sin embargo, las conexiones de por si no son suficientes para entenderlo. ¿Que hay de la fisiología sináptica por ejemplo? En cada una de estas se procesa informacion. De igual manera hay muchos otros niveles funcionales como neurotransmisores gaseosos como el,oxido nitrico y el monoxido de carbono y asi por el estilo. Hay mucho por hacer....

Artículo muy interesante, gracias por esta información.

Artículo muy interesante. Me encantaría que este tipo de debates fueran el pan de cada día en España... Respecto al Conectoma, desde mi humilde opinión y a pesar de lo lábil de las conexiones neuronales, seguramente aporte información que, aunque al principio sea oscura y difícil de interpretar, pueda ayudarnos a entender procesos concretos o el mismo dinamismo de la mente. El mismo genoma humano no nos da todas las respuestas, pero es una herramienta imprescindible y gracias a este esfuerzo cada vez sabemos más y es más fácil encajar las piezas. Quizás es que como Seung aún soy demasiado joven...

No se ve el texto del autor, solo los comentarios.

Tal vez la investigación neurológica sirva por para darnos cuenta de lo poco que sabemos sobre el cerebro y lo mal planteados que están nuestros paradigmas . Una cosa es imaginar constructos teóricos y tratar de sustentarlos en las observaciones , y otra muy diferente conocer y constatar el funcionamiento y el tipo de "conexiones" del cerebro y el sistema nervioso entre sus partes y componentes . Esperamos que algún día la "neurociencia" de un salto de calidad ; de momento lo que tenemos es la psiquiatría , la psicologia , y las "filosofías" orientales ...

Gracias es un excelente articulo un placer conocer mas sobre la neurociencia

Maravilloso. Seguramente muchos pensarán que estos descubrimientos servirían para la cura de enfermedades mentales. Yo creo que, además, serán empleados para manipular mentes. ¿Cómo diferenciar el objetivo?
Por fortuna parece que aun podemos pensar con libertad...
Esclarecedor artículo, sobre todo porque en él, no hay duda alguna sobre las cuestiones éticas involucradas.

qué red la del cerebro o la red de aracné? los circuitos cerebrales o la navegable?

Hoy en día hay "rockstars" hasta en los campos científicos. El problema, a mi entender, es que muchos científicos no buscan resolver problemas importantes para la humanidad, sino dar titulares de prensa. El que la ciencia haya llegado a la prensa y pueda dar titulares es algo positivo, la populariza y la hace atractiva para la gente joven. Sin embargo, no debería ser ese nuestro primer objetivo cuando empezamos un proyecto de investigación.

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Por continuar con la propuesta de Kandel, sería interesante conocer el conectoma de la corteza sensorial de Daniel Tammet.

Solo déjame hacer un comentario acerca del tema: Tener el mapa no nos dice el tráfico que hay. "las conexiones neuronales son tremendamente "lábiles". Bien, eso fue lo que dijeron en la conferencia. Me parece que la división que provocó la pertinencia del tema, es reflejo de la investigación. Conocer enlaces neuronales no nos lleva a la esencia del pensamiento.

Hola me llamo Ramón Martinez Gasca, Me parece que la discusión del huevo y la gallina se ha trasladado al cascarón.

el problema con muchos científicos es que, como dice este articulo, están absorbidos por 10 horas de trabajo durante años. Conozco uno que hace 15 estudia una enzima de un insecto. Entonces es muy difícil creer que las cosas se puden concebir en un pif paf. sin embargo la tecnología que tiene una aceleración exponencial rompe con esos mitos y los deja como tontos. No se pude extrapolar el futuro desde el presente y el pasado, solo se lo puede imaginar desde el futuro mismo y para eso esá la ilusión, la imaginación, el deseo y la confianza. fuera de eso son temores de gente encerrada en paradigmas que ya no funcionan. No se si habrá conectoma, pero se que habrá mucho mas que eso y yo lo veré (tengo 57 años)

Estoy de acuerdo en que el cerebro humano es muy flexible, no sirve de nada un mapeo o conectoma, como se hace un mapeo geográfico, donde todo es estable y no cambia de la noche a la mañana. Sin embargo si sería posible y más útil, un proyecto genoma humano de los genes específicos del cerebro y a partir de ahí, establecer las relaciones entre ellos en el mapa de las conexiones neuronales que los expresan.

"Nóveles como Eric Kandel y Richard Axel sentados entre los asistentes". ¿No será (premios) Nóbeles o premios Nobel? Tienes que decir 'premios Nobel' pues 'Nóbeles o Nobeles' es cuando no están determinados los premios (y no es el caso, pues citas a dos). Ahora, decir nóveles, como no sea irónicamente porque son como nuevos en esto...

"cómo la red computa la información"...Interesante...

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Sobre el autor

Pere Estupinya

. Soy químico, bioquímico, y un omnívoro de la ciencia, que ya lleva cierto tiempo contándola como excusa para poder aprenderla.
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