Óscar Marín, neurocientífico: “Variando pequeñas piezas de la corteza cerebral se generan capacidades de superhéroe”
El investigador español ha iluminado el funcionamiento del cerebro humano e ingresará por ello en la prestigiosa Royal Society del Reino Unido, a la que pertenecieron Darwin y Einstein
El padre de la neurociencia mundial, el español Santiago Ramón y Cajal, inventaba preciosas metáforas para divulgar lo que él mismo descubría a finales del siglo XIX con su microscopio, en animales o en cadáveres de niños. Cajal escribía que las neuronas, las células protagonistas del cerebro, eran “las misteriosas mariposas del alma”, que se comunicaban unas con otras a través de “besos”. Más de un siglo después, el neurocientífico Óscar Marín pone cifras en la poesía: 100.000 millones de neuronas en cada cráneo, con un promedio de 1.000 conexiones cada una. Es una cantidad de besos de mariposa inconcebible. El cerebro humano es tan complejo que es incapaz de imaginarse a sí mismo.
Marín, nacido en Madrid hace 51 años, dirige el Centro de Trastornos del Neurodesarrollo en el King’s College de Londres. El próximo 15 de julio ingresará en la Royal Society del Reino Unido, una reputadísima institución fundada en 1660 a la que pertenecieron genios como el naturalista Charles Darwin, el físico Albert Einstein, la neuróloga Rita Levi-Montalcini y el propio Cajal. Los descubrimientos de Marín han iluminado el funcionamiento de la corteza cerebral, esa sustancia gris en la que se concentran las características más humanas, como la imaginación y el pensamiento. Su objetivo soñado es revelar las causas de “algunos de los trastornos psiquiátricos más devastadores, como el autismo y la esquizofrenia”.
Pregunta. El artista inglés Stephen Wiltshire, diagnosticado con autismo y síndrome del sabio, sobrevoló Madrid en helicóptero en 2008 y luego dibujó la ciudad entera de memoria. ¿Qué pasa en esos cerebros?
Respuesta. La respuesta correcta es que no lo sé. El desarrollo de un órgano tan complejo como nuestro cerebro permite ese rango de variabilidades. Hay una receta para generar cerebros y existen muchas desviaciones de la misma que son compatibles con la vida. En algunos casos producen cerebros que reconocemos como patológicos y en otros casos, como este, cerebros que adquieren estas supercapacidades. Mi intuición, y esto es absolutamente especulativo, es que esos cerebros no son muy diferentes a los cerebros neurotípicos [sin trastornos del espectro autista], pero han adquirido durante el desarrollo algún tipo de capacidad, en este caso la capacidad de fijar patrones de forma muy rígida.
P. Hay otras personas con síndrome del sabio que escuchan una canción una vez y ya la pueden tocar de memoria.
R. Sí, es el oído absoluto, esa capacidad de recrear notas musicales sin ningún tipo de problema. Yo creo que esa corteza cerebral no es muy diferente de la tuya o de la mía. Es realmente fascinante que nuestro genoma codifique una variabilidad tan enorme de comportamientos, simplemente variando pequeñas piezas de ese puzle increíble de nuestra corteza cerebral. A partir de cambios en no más de unas decenas de genes, se genera una estructura prácticamente idéntica desde el punto de vista morfológico, pero con una capacidad de superhéroe, por así decirlo.
Existe la idea generalizada de que el cerebro es como un ordenador y se pueden reponer piezas, pero en el desarrollo cerebral nada funciona así
P. A usted le han elegido miembro de la Royal Society por sus descubrimientos sobre las migraciones y las conexiones de las neuronas en la corteza cerebral, especialmente las inhibidoras.
R. Sí, hay dos tipos de neuronas, las excitadoras y las inhibidoras, que son como el yin y el yang. Tiene que existir un balance muy preciso para que funcione la corteza cerebral. Se suponía que todas estas neuronas nacían en el mismo sitio, que se formaban in situ, pero descubrimos que las neuronas inhibidoras no nacen donde la mayoría de las neuronas de la corteza, que son las excitadoras, sino que nacen en otra región del cerebro embrionario y migran una distancia muy larga para llegar hasta la corteza.
P. ¿Cuánto dura este viaje?
R. En humanos tardan semanas en llegar a su destino final. O sea que la corteza tiene una especie de población de células residentes —las autóctonas de la corteza cerebral, por así decirlo, que son las excitadoras— y una población muy grande de células inhibidoras que inmigran y terminan colonizando esta zona. Hay aproximadamente cuatro neuronas excitadoras por cada una de las inhibidoras. La mayor parte de la computación la hacen las células piramidales, que son las excitadoras. Las inhibidoras son como un director de orquesta: se encargan de controlar el flujo de información entre las células piramidales, que serían los instrumentos. Coordinan que suenen cuando deben sonar y también controlan su volumen: la cantidad de información que transmiten. Cuando las inhibidoras no funcionan, hay una actividad descontrolada en la corteza y epilepsia.
P. Y ese director de orquesta llega migrando desde fuera de la corteza.
R. Exactamente
P. Es como el director venezolano Gustavo Dudamel.
P. Como Dudamel en la Filarmónica de Los Ángeles, efectivamente. Es una forma muy bonita de generar una estructura nueva en el cerebro. Tienes dos estructuras que están funcionando de manera independiente, y de repente, a partir de una mutación, una población de células se convierte en migradora y se incorpora a la otra estructura. Y eso genera oportunidades en la manera de gestionar la información, oportunidades que no existían cuando la población era mucho más homogénea.
P. ¿Qué tipo de oportunidades?
R. Debe representar una ventaja evolutiva suficientemente grande como para que un sistema tan complicado se haya conservado durante millones de años de evolución. Porque, cuanto más grande es el cerebro, más larga es la distancia que tienen que recorrer estas neuronas y mayor es la probabilidad de error: que las células no lleguen a su sitio, que no se coloquen bien o que tengan problemas. O sea que es un sistema complicado de entender en cuanto a eficiencia, pero esta mezcla de tipos neuronales en la corteza debe proporcionar una ventaja evolutiva muy importante. El paralelismo es que el talento es universal: las sociedades capaces de atraer talento de más sitios son más ricas y tienen mayor capacidad de generar cosas nuevas.
P. Esa migración de directores de orquesta a la corteza cerebral también puede generar problemas. Podría estar detrás de algunos trastornos del desarrollo, como el autismo y la esquizofrenia.
R. Sí, y de la epilepsia. Casi cualquier cosa que falle en la corteza puede generar este tipo de problemas. Conceptualmente, el cambio más importante desde que empezamos en este negocio hace 25 años ha sido que entonces pensábamos que cualquier mutación que afectara al desarrollo de la corteza cerebral tendría un impacto más o menos homogéneo. Ahora sabemos que, como esas dos poblaciones de neuronas tienen orígenes muy diferentes, expresan genes muy diferentes. Ahora sabemos que hay mutaciones que van a afectar al desarrollo de las células excitadoras, que constituyen el 80% de las neuronas de la corteza. Cuando hay un problema en el desarrollo de esas células normalmente se manifiesta de forma muy visible, como las macrocefalias o las microcefalias. Por el contrario, las personas que tienen autismo o esquizofrenia normalmente tienen un cerebro muy parecido macroscópicamente al de las personas neurotípicas.
P. ¿Y eso qué implica?
R. Quizá los problemas son mucho más finos. A lo mejor hay genes que solo afectan a las neuronas inhibidoras y que, por lo tanto, crean problemas en la generación de esas células, en su migración, en su conectividad. Cada vez sabemos más acerca de qué genes son importantes para desarrollar estas enfermedades. Lo que todavía no entendemos bien es en qué momento y en qué población de células producen esa desviación del desarrollo normal del cerebro. Probablemente hay, como mínimo, 60 tipos de neuronas excitadoras y otros 60 tipos de neuronas inhibidoras en la corteza cerebral.
P. La plasticidad del cerebro es asombrosa.
R. Es realmente fascinante ver cómo de plástico es el cerebro. Haces experimentos muy radicales, en los que alteras cosas muy importantes, y aun así el cerebro en desarrollo tiene capacidad para adaptarse. Existe la idea generalizada de que el cerebro es como un ordenador. Uno entendería las enfermedades del desarrollo como que te falta una pieza del ordenador, así que simplemente con ponerla de vuelta sería suficiente. En realidad, en el desarrollo del cerebro nada funciona así. Cuando falta una pieza, o está en el sitio incorrecto, el resto del cerebro va a reorganizarse y reconectarse para intentar suplir esa función. Y por eso hay gente que anda sin la mitad de la corteza cerebral o sin el cerebelo, cosas tan espectaculares y que en un cerebro adulto no serían compatibles con la vida. Sin embargo, si ocurren durante el desarrollo, el cerebro se busca la manera de compensar esos déficits. Por eso creo que va a ser muy complicado entender algunas de esas enfermedades, en las que seguramente lo que observamos es el producto final de un cambio inicial y la reorganización subsecuente del cerebro.
Los 15 españoles en la historia de la Royal Society
El 15 de julio será un día histórico para la ciencia española. Además del neurocientífico Óscar Marín, ingresarán en la prestigiosa Royal Society de Londres la genetista Irene Miguel Aliaga, barcelonesa de 49 años, y la inmunóloga Carola García de Vinuesa, nacida en Cádiz hace 52 años y criada en Madrid. Miguel Aliaga, investigadora del Imperial College de Londres, y García de Vinuesa, del también londinense Instituto Francis Crick, serán las primeras mujeres españolas que ingresan en la Royal Society, una sociedad científica fundada en 1660. Los tres nuevos fichajes se sumarán a otros tres miembros españoles actuales: el químico Avelino Corma y los genetistas Ginés Morata y Antonio García Bellido. Un portavoz de la Royal Society explica que en los archivos de la institución solo constan otros nueve miembros españoles, siete del siglo XVIII, como el marino Jorge Juan y Santacilia, más el neurocientífico Santiago Ramón y Cajal y el bioquímico Severo Ochoa, ambos ganadores del Nobel de Medicina.
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