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Científicos en EEUU controlan el comportamiento de monos iluminando su cerebro

El avance es un paso más hacia posibles tratamientos con luz contra enfermedades humanas como el párkinson y la depresión

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Macacos rhesus optogenética Ampliar

Dos macacos rhesus como los utilizados en el experimento. / U. de Wisconsin/Jeff Miller

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Científicos en EEUU han logrado, por primera vez, controlar el comportamiento de monos empleando luz para activar las células de su cerebro. Los autores colocaron genes de algas sensibles a la luz dentro de virus inertes, que funcionan como taxis, y los inyectaron en el cráneo de macacos rhesus. Una vez en las neuronas de los monos, los genes producen una proteína que funciona como interruptor de la célula, apagándola o encendiéndola en función de las ráfagas de luz azul enviadas por los investigadores. Gracias a estos flashes, los científicos pudieron activar grupos de neuronas muy concretos implicados en el movimiento del ojo.

Otros trabajos previos habían utilizado esta técnica, conocida como optogenética, para estudiar los circuitos neuronales en primates, pero es la primera vez que los científicos logran modificar un comportamiento.

El estudio es un paso más hacia posibles aplicaciones terapéuticas en humanos de esta técnica en la vanguardia de la ciencia, que fusiona óptica y genética. Los expertos de este campo creen que está más cerca el tratamiento optogenético del párkinson y otras enfermedades neurológicas en sustitución de la estimulación cerebral profunda, un tratamiento tradicional que requiere abrir el cráneo para implantar un electrodo que envía impulsos eléctricos a zonas específicas del cerebro.

Mucho camino por recorrer

“Soy optimista pero también realista: todavía nos queda mucho camino por recorrer antes de que la optogenética pueda utilizarse en humanos”, explica el principal autor del estudio, Wim Vanduffel, del Hospital General de Massachusetts (EEUU) y la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica). Vanduffel cree el párkinson, la depresión, el comportamiento obsesivo compulsivo, la ansiedad e incluso algunas adicciones podrían tratarse en el futuro con la optogenética.

En el caso de los enfermos de párkinson, la luz podría activar las neuronas que producen dopamina, una de las sustancias químicas que controlan el movimiento muscular y que escasea en los afectados por esta patología neurodegenerativa. El método también podría servir para combatir la epilepsia, apagando con luz las neuronas cuyos impulsos eléctricos provocan los ataques.

Recreación artística de la técnica de la optogenética.Ampliar

Recreación artística de la técnica de la optogenética. / Kasper Bosmans

Actualmente, los científicos, sobre todo en EEUU, han logrado avances en ratas y ratones, pero la gran pregunta es si esta técnica funciona también en primates, incluidos por supuesto los seres humanos.

“Hemos demostrado que la técnica funciona en primates, pero no tenemos ni idea sobre su eficacia a largo plazo o su seguridad, si hay efectos secundarios, reacciones de las defensas del organismo o si provoca cáncer”, admite Vanduffel, cuyo trabajo se publica en Current Biology. “De momento, yo veo la optogenética como una nueva herramienta extremadamente potente para investigar cómo funciona el cerebro”, opina.

El cerebro, desnudo

Como ha demostrado su equipo, la optogenética se puede emplear para comprender cómo diferentes partes del cerebro controlan el comportamiento. En su experimento con macacos, los autores observaron que la estimulación con luz de una región del cerebro modificaba la actividad de circuitos neuronales específicos localizados a cierta distancia. La optogenética desnuda los procesos cerebrales, como el que empieza a ver un laberinto desde arriba. Por ello, los especialistas tienen la esperanza de que esta técnica sirva, por ejemplo, para saber qué ocurre en el cerebro de una persona para que entre en una depresión y se quiera suicidar.

Los científicos buscan nuevas vías para que no haga falta abrir el cráneo de los monos para iluminar su cerebro

“Este trabajo valida la técnica optogenética como ya se ha utilizado ampliamente en otros animales, como ratones y ratas”, señala Luis de Lecea, un español profesor de Psiquiatría en la Universidad de Stanford (EEUU). Su despacho está a 15 metros del laboratorio en el que el neurocientífico Karl Deisseroth descubrió la técnica en 2004. “El plazo de tiempo es pura especulación, pero yo anticiparía que antes de 10 años habrá tratamientos optogenéticos para seres humanos”, aventura el español.

El laboratorio de De Lecea emplea métodos optogenéticos en roedores para identificar y manipular los circuitos neuronales implicados en el sueño, el estrés y la adicción a las drogas. El profesor de Stanford recuerda que, actualmente, la optogenética es un método invasivo, porque hay que abrir el cráneo de los monos para inyectar los genes de alga y también para iluminarlo con un cable de fibra óptica implantado en el cerebro. Sin embargo, De Lecea subraya que los científicos buscan ahora proteínas más sensibles a la luz para poder activarlas con luz infrarroja, capaz de atravesar el cráneo sin necesidad de cirugía. Hoy estos tratamientos con luz están más cerca de dejar de ser ciencia ficción.


Vídeo | Un ratón teledirigido por Karl Deisseroth mediante luz azul. /


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REFERENCIA

DOI: 10.1016/j.cub.2012.07.023


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