Queremos entender cómo se construye el cerebro, por qué tiene esa plasticidad

Le preocupa el dolor humano. Ese que, una vez dada la señal de alerta, se convierte en inútil. Y le interesan los ojos por su capacidad de transducción sensorial, es decir, por su gran habilidad para transformar los estímulos sensoriales en señales que el cerebro entiende. Recientemente, Carlos Belmonte ha sido elegido miembro de la Selección Española de la Ciencia 2015

Es apasionado cuando habla del cerebro, de cómo se produce el dolor, de la gestión de las emociones y de todo un entramado neuronal que aún no está desentrañado del todo.

- ¿Tan difícil es entender lo que pasa en nuestra cabeza?

El cerebro es el órgano más complejo y difícil de entender en su conjunto. Es el sustento de todas nuestras funciones intelectuales, sensoriales, motoras y emocionales, es decir, lo que somos depende de su actividad. Entender un órgano que tiene 80.000 millones de neuronas cada una de las cuales hace, de media, más de mil conexiones entre sí, es una tarea inmensa y larga. Pero el progreso que se ha hecho en estos últimos 25 años ha sido espectacular. Desde que Cajal fundara la moderna neurociencia se ha avanzado más que todo lo que había progresado desde los albores de la humanidad. Pero nos queda mucho por entender, por ejemplo, cúal es el sustrato material y funcional de funciones como la cognición, el pensamiento abstracto o la emoción.

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- Qué mecanismos moleculares y celulares hay detrás de las funciones cerebrales

A nivel molecular, se va entendiendo cada vez mejor cómo funciona una neurona y las células de glia que están a su alrededor. Al mismo tiempo se ha avanzado mucho en la comprensión de los mecanismos por los cuales se van desarrollando las conexiones neuronales, algo que no ocurre de manera casual, sino causal ya que generan los circuitos nerviosos que sustentan las funciones cerebrales. Cierto que todo ese proceso está genéticamente programado, pero también que se halla muy modulado por la información exterior. Uno de los grandes desafíos que tenemos en estos momentos es entender cómo se construye el cerebro, por qué tiene esa plasticidad o cómo los elementos genéticos y epigenéticos determinan su organización final.

El sistema nervioso funciona a veces anómalamente y produce dolor sin sentido ni finalidad

- ¿Cómo influyen en la formación del carácter los aspectos externos, sociales y culturales?

Unn porcentaje mayoritario de la organización de los circuitos cerebrales está determinado por la herencia. Lo que ocurre es que las condiciones ambientales y el contexto pueden modificar drásticamente ese plan. ¿Podría un cerebro ser mejor si se hubiera desarrollado en las mejores condiciones en cuanto a estimulación externa, nutrición, ausencia de experiencias dañinas, etc? No podemos saberlo. Desde luego muchos de los circuitos se desarrollan de acuerdo con una planificación genética, pero hay períodos críticos en los cuales la información externa es esencial para que , ese circuito, se desarrolle de una manera completa e integral.

- La presión externa debería influir del mismo modo en el desarrollo cerebral de dos gemelos.

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Estamos hablando de procesos de desarrollo extraordinariamente complejosque tienen lugar durante los primeros nueve meses de vida aunque se prolongan al menos hasta los dos años, con periodos críticos que afectan especialmente a determinados circuitos como los lenguaje, las respuestas afectivas, la identificación visual… La maduración de esos procesos va ocurriendo en distintas etapas de la vida. Antes de los 8-9 años no hay un cerebro integramente desarrollado. Pero todavía falta en la adolescencia, madurar los sistemasde control de la conducta y los impulsos emocionales. O sea, es un proceso muy largo. Un solo cambio epigenético, es decir, un cambio que determine la metilación de un DNA de un gen crítico, en un momentodado en uno de los gemelos, puede dar lugar a modificaciones en cadena de algunas característicasconcretas solo en ese individuo. Es decir, las repercusiones de ese cambio epigenético pueden ser muchas, sobre todo en los primeros estadios embrionarios. Por eso se producen diferencias entre gemelos que pueden ser muy marcadas.

- ¿Se puede actuar sobre el cerebro para intentar potenciar la inteligencia, prevenir la violencia…?

Yo creo que es una temeridad,, con el conocimiento aún limitado que tenemos en este momento, intentar modular las funciones cerebrales de una manera genérica. La inteligencia es un concepto polisémico. Y ¿qué pasa con los aspectos emocionales? ¿Qué ocurre si intentado mejorar un aspecto concreto, actuamos también sobre otros como la capacidad de abstracción o la de entender la música? Un cerebro humano es tan complicado que cambiar una cosa pensando que no va a afectar el resto es utópico… El intentar modificar los aspectos más íntimos de la personalidad de un ser humano es, de momento, éticamente inaceptable.

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- Los desarreglos mentales son muy difíciles de tratar

No tiene sentido ser derrotista. Estamos en un momento muy esperanzador. Lo que pasa es que estamos hablando del problemamás complejo a que se enfrenta la ciencia. Es absurdo pretender resultados milagrosos. De hecho, ni siquiera sabemos todavía exactamente qué ocurre con una célula para que empiece a reproducirse de una manera desordenada y a viajar de un lado para otro. ¡Y mire que hemos avanzado en el conocimiento de las bases del cáncer! Sin embargo, aún no hay herramientas para curarlo del todo. Si lo comparamos con las que teníamos hace veinte años, hemos avanzado mucho. La cuestión es que uno tiende a medir el progreso desde la óptica de la duración de la propia vida y la vivencia personal. Y desde ese punto de vista, las soluciones que tenemos en este momento todavía no son satisfactorias.

Nos queda por entender el sustrato de nuestras funciones cognitivas y de las caracteristicas del pensamiento abstracto, de nuestra emociones

- ¿Se ha producido el mismo avance en el tema del dolor?

Un 70% de la gente que padecía dolor en la Edad Media,y no podía remediarlo hoy día toma un analgésico que tiene en casa y se acabó. Piense también en la anestesia, ahora se opera a alguien y el paciente no se da cuenta siquiera de lo que le han hecho. Pero claro, todavía no tenemos soluciones perfectas para quienes padecen otros dolores, como una neuralgia del trigémino. Se resuelven una parte de ellos, pero no todos.

- ¿Qué le llevó a centrar sus investigaciones en el ojo?

Elegí la cornea porque es un tejido muy sencillo. A mí me interesa entender cómo se traducen los estímulos físicos y químicos del medio ambiente en señales nerviosas inteligibles para el cerebro, porque éstas son las que llevan a éste la información de lo que está ocurriendo a nivel periférico. Me interesa emplear el ojo para comprender como se inician las sensaciones de dolor, temperatura, fuerza mecánica, me interesa en definitiva la transducción sensorial, la transformación de los cambios del medio exterior en señales que el cerebro entiende. Estas son las bases de cómo nos comunicamos con el mundo exterior.

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- Usted centra gran parte de sus investigaciones en el dolor… ¿Qué tiene que ver todo ello con el ojo?

Soy médico y me parecíó hace años que el dolor no estaba lo suficientemente analizado desde el punto de vista científico. Por otra parte, la córnea es un tejido extraordinariamente sencillo, pero con una gran densidad de terminaciones nerviosas relacionadas con el dolor. Eso era una ventaja que hizo que me centrara en ese modelo. Pero mis preguntas siempre pretenden tener un sentido más general y resolver cuestiones que son aplicables o todo el organismo.

- Una vez que el dolor ha cumplido la misión de dar la alerta sobre algo que no funciona, ¿qué sentido tiene?

En tanto haya una lesion, es bueno que de alguna manera persista la información sobre su existencia. Durante el periodo de resolución del daño, el dolor es util porque inmoviliza al animal, impide que se mueva ypueda sangrar, lo que atrae a los depredadores. Así, en terminos evolutivos, el que se mantenga el dolor más allá del que aparece justo en el momento de la lesión, tiene un sentido. Pero hay que tener en cuenta que el dolor es una función biológica que, como todas las demás, es hasta cierto punto ciega y busca el mantenimiento de la especie. Un mecanismo que en general e es bueno para el conjunto de las especies animales pueden terminar convirtiéndose en un problema a nivel individual. Es lo que pasa con el dolor.

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- Quiere eso decir que no hay dolor inútil.

- Sí, sí lo hay. Lo que quiero decir es que el dolor, que tiene una finalidad protectora general, puede transformarse en inútil en determinadas condiciones. Cuando por ejemplo persiste innecesariamente porque ya cumplió su misión de aviso. Y en el caso concreto de los seres humanos, que hemos desarrollado a nivel cultural y social toda una serie de estrategias de protección, seguir padeciéndodolor cuando estamos en la cama, cuidados por otros einmóviles, no tiene sentido. Sí le es util a un ciervo herido para evitar que cómanlo devoren sus depredadores, pero no a una persona ya diagnosticada por el médico. En esos casos, hay que eliminarlo.

- ¿Qué está haciendo la neurociencia para lograrlo?

- Siempre que hay una lesión se activan los mecanismos del dolor, que persiste hasta que el daño se resuelve. Pero en muchos casos el dolor aparece o se perpetúa debido a una disfunción de los propios mecanismos nerviosos del dolor, a una alteración anatómica y funcional de todas las neuronas implicadas en el proceso, desde las terminacionesnerviosas periféricas en los tejidos hasta la corteza cerebral. Entonces se producen dolores neuropáticos que pueden ser terribles. El mayor problema que tenemos hoy día es qué hacer cuando se estropea el sistema que produce el dolor, generando lo que llamamos dolor neuropático.

- ¿Explicaría esta disfunción la sensación de dolor de los miembros amputados?

- Ese es el mejor ejemplo, el paradigma del dolor neuropático. Es un ejemplo de dolor neuropático periférico. El nervio cortado, que inervaba antes un brazo, ahora está mandando desde su extremo dañado, señales nerviosas patológicas. El cerebro lee esas señales anormales y las interpreta como que el brazo tiene una lesión, cuando en realidad lo que ocurre es que los nervios están enviando desde la periferia señales anómalas.

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Genéticamente no somos iguales en el desarrollo de los circuitos del dolor

- ¿Por qué las personas tienen diferentes umbrales de dolor?

Cada vez está más claro que genéticamente no somos iguales en lo que se refiere al desarrollo de los circuitos del dolor. Hay factores genéticos muy claros,algunos ligados al género que hacen que la experiencia final de dolor no sea igual en unos individuos u otros. Hay una predisposición a la neuropatía en algunas personas, a un mal funcionamiento de los sistemas neuronales vinculados con el dolor p. Es decir, frente a un mismo problema patológico pueden aparecer o no esas alteraciones . Son diferencias en la plasticidad de los circuitos. Cuando éstos se activan de manera prolongada se producen cambios que en unos casos son transitorios y en otros se consolidan y persisten. Esas diferencias determinan a su vez las que se observan en la percepción de dolor de unos pacientes a otros.

- ¿Hay alguna manera de evitar esa malfunción?

Idealmente, lo que nos gustaría es actuar de forma selectiva sobre el circuito alterado y devolverlo a su situación original. Pero eso es muy complicado. De entrada se produce nuevas arborizaciones y conexiones nerviosas en las neuronas del circuito de dolor. Es decir, se expanden más al estar muy activas, se vuelven ademas más eficientes y transmiten más señales a la corteza cerebral. Ese proceso implica cambios morfológicos y moleculares que dan lugar a modificaciones físicas de las sinapsis, de las conexiones entre neuronas.. El tratamiento que se aplica hoy en día en intentar reducir esa excitabilidad aumentada del sistema, pero el problema es que hacerlo de forma selectiva para los circuitos del dolor, lo que resulta muy difícil porque estos son muy extensos y variados y afectan a muchas áreas del cerebro: corteza sensorial,insular o límbica, todos los circuitos cerebrales de recompensa, respuesta motora y vegetativa… O sea, el sistema general de alerta del cerebro.

- ¿Qué haría usted si tuviera el presupuesto de La Roja?

- Lo mas inmediato seria tratar de dar al actual Instituto de Neurociencias (Alicante), que esta entre los mejores centros de investigación que tenemos en España, todavía más proyección internacional. Trataría de atraer a los mejores neurocientíficos del mundo junto a científicos de otras disciplinas para perseguir el sueño de entender como funcionael cerebro. Incidir en el análisis de los circuitos cerebrales que sustentan las funciones complejas, intelectuales, emocionales, etc. Intentar ver lo que ocurre simultáneamente en millones de neuronas, es decir me centraría en lo que llamamos neurociencias de sistemas, la que intenta estudiar la actividad en grupos neuronales muy amplios que están detrás de esas funciones específicas complejas. En resumen, trataría de conseguir un macrocentro dedicado a la neurociencia en donde trabajáramos juntos unos cuantos cientos de científicos: biólogos, médicos, matemáticos, físicos, informáticos.. tratando conjuntamente de responser las mismas preguntas.

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