Art.1.- Admiración por el Cerebro

 

Douglas Fields

 R. Douglas Fields es uno de los científicos más importantes de nuestro tiempo. Desde el National Institute of Health de Estados Unidos está realizando investigaciones que muy probablemente sentarán las bases de una nueva forma de interpretar y comprender el funcionamiento de nuestro cerebro y el de nuestra mente. Su enfoque es fundamentalmente neurocientífico, desde los mismos principios de su trabajo, a finales de los años 70 del pasado siglo. Comenzó con animales marítimos, en particular con la Quimera, un pez filogenéticamente ancestral, en el que estudió el sentido “eléctrico”. Este sentido, que poseen especies tales como el tiburón o la raya, permite al organismo detectar pequeños cambios eléctricos en su entorno, sirviendo para la supervivencia del modo más obvio: detectar presas incluso debajo de la arena.

Capturar en el océano y mantener después en un acuario una quimera no es tarea fácil. Fields lo hizo. En un habitáculo en el centro de un acuario observó el comportamiento de la quimera y diseño un experimento impecable para demostrar fehacientemente su sentido eléctrico (para más detalles leer el artículo del autor en Investigación y Ciencia de Octubre de 2007 sobre electrosensibilidad en Tiburones).

Desde que entró a trabajar en el NIH estuvo interesado en las células gliales del cerebro. Habitualmente consideradas células de soporte físico y trófico de las neuronas-verdaderas protagonistas, de acuerdo con la Teoría Neuronal de Cajal, de la generación y transmisión de información en nuestro cerebro- parece que cumplen funciones mucho más sofisticadas y relevantes, incluida la propia transmisión de información. Esto nos sitúa ante un cambio de paradigma en neurociencia. Fields es pionero en el mismo.

Pese a trabajar en el NIH nunca ha perdido el interés en la biología marina. Y eso le permite enfocar con mayor profundidad de campo las cuestiones neurológicas. Puede estudiar sistemas nerviosos de especies filogenéticamente no muy lejanas a nosotros –como la ballena- o de otras que sí lo son –los tiburones. Este estudio comparativo y de campo, que realiza fundamentalmente en período estival, contribuye a que no le pierda el pulso ni al laboratorio ni a la naturaleza salvaje.

Un estudio reciente y comparativo lo tenemos en su descubrimiento –junto a otros científicos- del nervio craneal número “cero” (eligieron ese número porque todos los demás estaban cogidos), asociado al órgano vomeronasal, que a su vez está asociado a la detección de feromonas. En nuestra especie es muy fino, apenas detectable, de ahí que hasta la fecha no se hubiera reparado en él, pero Fields se lanzó al océano y lo estudió en un mamífero muy muy grande -¿adivinan?- la ballena.

Es autor y coautor de numerosos artículos científicos, muchos de ellos en Scientific American y Science, y algunos publicados en castellano. Asimismo es fundador y editor de la revistaNeuron Glia Biology.

1-¿Cómo llegó a ser miembro del National Institute of Health?

Después de recibir mi doctorado en la universidad de California, San Diego, hice investigaciones postdoctorales en la universidad de Stanford, en la universidad de Yale y después en el NIH. En mi investigación en el NIH aprendí como hacer crecer las neuronas y las células gliales en cultivos. Acabé involucrado en los por entonces métodos avanzados para lo obtención de imágenes que permitían ver a los científicos la estructura celular en detalle fino y, lo que es más importante, los flujos de iones de calcio en células vivas. En esencia, esta técnica de imágenes de células vivas nos permitió reemplazar electrodos con rayos de luz para monitorizar la actividad eléctrica en las neuronas y las respuestas bioquímicas en las células vivas. Implanté mi propio laboratorio en NIH usando estos nuevos métodos en combinación con métodos genéticos para comprender como los patrones de impulsos neuronales pueden cambiar la estructura de las neuronas y sus sinapsis, que en último término requieren cambios en los genes dictados por el patrón de disparos de las neuronas.

2-¿Cuáles son los asuntos que más le interesan en ciencia?, ¿y sus proyectos a largo plazo?

Mi interés a largo plazo radica en comprender como el cerebro se desarrolla y modifica su estructura a través de la experiencia. El cerebro es demasiado complejo como para que todas sus conexiones estén especificadas solamente por las instrucciones genéticas. El cerebro se desarrolla en parte interactuando con el entorno. Cómo la experiencia en el periodo postnatal y la actividad funcional en el sistema nervioso en las últimas etapas del desarrollo fetal cablea las conexiones del cerebro es mi principal interés, y quiero entenderlo a nivel molecular y celular. El cerebro una muchos de los mismos mecanismos en el aprendizaje y la memoria que desarrollan el cerebro al comienzo del desarrollo. También esos procesos de desarrollo son re-despertados cuando se tienen que reparar conexiones después de una enfermedad o daño cerebral, por lo que este enfoque de investigación nos lleva a áreas muy interesantes. En último término, esta plasticidad dependiente de la actividad es lo que hace al desarrollo del sistema nervioso único con respecto al desarrollo del resto de los órganos, y el desarrollo del sistema nervioso dependiente de la actividad es lo que da a cada individuo del mundo una mente única.

3)-¿Cuál es el más intrigante/interesante enigma en la naturaleza, desde su punto de vista?.

Todo pequeño misterio de la naturaleza que un científico (o persona) descubre incrementa siempre el sentido propio de admiración por las cosas. La complejidad, suprema organización, precisa regulación, plasticidad/rigidez, y belleza de la biología es sorprendente. Esta sorpresa nunca disminuye a medida que nuevos secretos son descubiertos; en vez de eso, los descubrimientos siempre incrementan sin fin la admiración. Desde la sorpresa de ver parecidos familiares a través de generaciones, a los intrincados descubrimientos de que todo ello está codificado en el ADN y ejecutado como un programa de ordenador -pero un ordenador que transciende moléculas, células y organismos hasta ecosistemas completos y opera bajo un balance saludable-, deja a uno con un profundo sentido de intriga y fascinación.

4)- ¿Cree que fe y ciencia pueden llegar a un común entendimiento y reconciliación?

Fe y ciencia no necesitan llegar a un acuerdo común ni a una reconciliación, porque son dos facetas diferentes de la naturaleza humana. Ciencia y fe confluyen y comparten muchas de las mismas cualidades y necesidades, como es el sentimiento de sorpresa y admiración ante la visión de la Naturaleza que mencioné antes. Sin embargo, la ciencia es racional, y la lógica racional es universal y sus predicciones pueden ser validadas por los experimentos.

5)-Desde hace mucho tiempo la glía ha sido considerada nada más que un soporte para las neuronas. Sin embargo sus investigaciones revelan que la glía podría tener un papel en la generación y la transmisión de la información. ¿Cree que esto podría cambiar el paradigma en la neurociencia?
Una nueva apreciación de la importancia de las células gliales en el cerebro está revolucionando la neurociencia. Durante los últimos cien años, toda la función del sistema nervioso ha estado basada en la "Doctrina de la Neurona", por ejemplo, que la función del cerebro puede ser explicada enteramente por el flujo de electricidad a través de las neuronas. No hay nada equivocado en la doctrina de las neuronas, excepto que deja fuera a la mitad del cerebro. Ahora estamos empezando a entender que hace esa otra media parte, y esto está abriendo nuevas puertas al entendimiento acerca de cómo opera el cerebro, cómo se desarrolla, cómo es dañado por la enfermedad y se cura del daño, y cómo aprende y recuerda.

6)-En la polémica entre naturaleza y entorno, ¿qué evidencias aportan las últimas investigaciones del cerebro?. ¿De qué lado se pondría en la controversia?

 
No hay tal controversia. Lo innato y lo aprendido son patrones entrelazados en el desarrollo de nuestra mente. Muchos ejemplos obtenidos a través de la clonación del genoma humano muestran que las condiciones psiquiátricas tales como la depresión, la esquizofrenia y otras, parten de mutaciones en ciertos genes, pero la actividad de esos genes está regulada por la experiencia y el entorno. En algunos entornos, los defectos genéticos son ocultados por la acción benéfica de otros genes, pero la exposición a otros entornos de esa debilidad genética puede llevar a la enfermedad.

7)-Nada en biología tiene sentido si no es a la luz de la evolución, decía Dobzhansky. ¿Podría dar breves ejemplos de esto para las cuestiones de la mente y el cerebro?

El artículo "células del cerebro en aire ligero" del sitio Web de Investigación y Ciencia es un ejemplo. El propósito del cerebro es interactuar con el entorno, y el entorno moldea el cerebro de acuerdo con las condiciones experimentadas durante la niñez y la adolescencia. Esto da a los humanos una ventaja selectiva para sobrevivir y reproducirse en el entorno donde han nacido, no el entorno de sus antecesores de las cavernas. Esta es la razón del éxito del ser humano en el planeta.

El cerebro y el cuerpo están admirablemente adaptados a través de la evolución para un amplio rango de condiciones, pero las condiciones que el cuerpo y el cerebro no experimentaron a través de la evolución plantean nuevos riesgos. La dislexia no fue un desorden hasta hace dos siglos, porque antes muy poca gente podía leer. Ahora en cambio es un desorden, pero es fundamentalmente una variación diferente de la función del cerebro que pudo haber pasado desapercibida en el pasado, y puede, de hecho, tener otras ventajas en entornos diferentes. Con respecto al artículo que he mencionado sobre daños en el cerebro de los montañeros, este es un ejemplo de daño cerebral resultante de condiciones no experimentadas previamente a través de la evolución.

Hasta la última generación, nadie pudo ir desde el nivel del mar hasta 4000 metros de altura en unas pocas horas, pero ahora, con los rápidos medios de transporte, esto ocurre, y el cerebro puede sufrir años. El cerebro puede adaptarse a la falta de oxígeno a gran altitud si se el da un tiempo comparable al que tendría si se hubiera subido a pie. En términos evolutivos, los Sherpa que viven a gran altitud son altamente resistentes al daño cerebral debido a la altura simplemente porque cualquier ancestro que fuera no resistente no se pudo reproducir.

8)- Por último: usted descubrió el “nervio de la sexualidad” en la ballena, ¿no es cierto?

Si, mi postdoctorado es en Oceanografía biológica, y mantengo un fuerte interés en la biología marina. Mis investigaciones sobre el particular han sido principalmente sobre la electrorecepción en tiburones, rayas y quimeras, y aún continúo con ellas durante el verano en el Laboratorio Marino Woods Hole en Massachussets. Junto con Leo Demski y Theodore Bullock hice pronto descubrimientos sobre el nervio Terminal (nervio cero) de tiburones, rayas y ballenas. Este nervio craneal se cree que está involucrado en el comportamiento reproductivo mediado por feromonas.

Ref: http://ilevolucionista.blogspot.com