"Somos lo que nuestro cerebro es, ni más ni menos"

Juan Lerma conoce bien el cerebro humano... Licenciado en Ciencias Biológicas en 1978 en Madrid, y posteriormente Doctorado en Ciencias, ha desarrollado toda su carrera en el apasionante campo de la neurociencia. Su brillante trayectoria científica le ha llevado a ser reconocido como una autoridad internacional en la transmisión sináptica y la comunicación entre neuronas. Actualmente, su trabajo como Profesor de Investigación en el Instituto Cajal del CSIC se centra en desvelar los mecanismos íntimos que controlan la eficacia de esas conexiones sinápticas. El último reconocimiento a su labor llegaba el pasado mes de junio con el Premio a la Excelencia "Gabriel Alonso de Herrera".



Pregunta. Sus trabajos de investigación prestan especial atención a los aspectos moleculares de la plasticidad neuronal, base del aprendizaje... ¿En qué consiste exactamente esa "plasticidad" de las células nerviosas?

Respuesta. Las células nerviosas son capaces de recordar gracias a que durante su activación existen mecanismos que modifican la estructura especializada con la que las neuronas se comunican entre sí. Tal modificación de la estructura es, en esencia, un mecanismo plástico. Una neurona es capaz de transmitir un mensaje a otra porque libera una sustancia transmisora, llamada neurotransmisor. Esta sustancia porta el mensaje y es detectada por la otra célula a través de una serie de receptores de membrana. Como consecuencia de la activación repetida con determinados patrones de actividad, la efectividad con las que las neuronas se comunican en cada uno de estos contactos, llamados sinapsis, se ve alterada; en unos casos aumenta y en otros disminuye. En consecuencia, la transmisión de la información se ve favorecida hacia unos lugares e impedida hacia otros, activándose redes de neuronas de una manera particular. Se piensa que este mecanismo representa la base celular del almacenamiento de la información.


P. ¿Entonces, nuestras experiencias dan forma a las neuronas?

R. Efectivamente, la experiencia modifica la estructura neuronal y cambia la morfología de nuestras células nerviosas. Cajal dejó escrito que el hombre, si se lo propone, puede ser el escultor de su propio cerebro. Numerosas evidencias experimentales con técnicas modernas demuestran que Cajal llevaba razón. No hay nada mejor para enriquecer la estructura cerebral, y por ello las capacidades intelectual y cognitiva, que hacer gimnasia. Como en el músculo, la gimnasia cerebral desarrolla las neuronas, las mantiene activas y receptivas. Es experiencia general que cuantos menos cálculos se hacen, tanto más difícil es calcular, y que cuanto menos se piensa tanto más cuesta pensar.


P. ¿Ejercitar el cerebro?

R. Sí. El cerebro, como el cuerpo, no se puede abandonar; al igual que se reconoce bueno para la salud física hacer ejercicio, aunque sea moderado, es necesario hacer ejercicio cerebral. Este no es nada costoso, basta con leer, hablar y relacionarse. Podría asegurar a nuestros mayores que mantenerse al día informativamente hablando y pensar y razonar con otras personas los problemas cotidianos de nuestra sociedad les ayudará definitivamente a mantener sus cerebros activos y a sentirse mejor.


P. Cajal, de cuyo nacimiento se cumplían en mayo 150 años, fue el pionero del estudio neuronal y quien sugirió las primeras ideas sobre comunicación entre neuronas, regeneración y plasticidad en el sistema nervioso. ¿Se puede hablar de "tradición" en la investigación española en este campo?

R. Efectivamente, Cajal está considerado como el fundador de la Neurociencia moderna. Es increíble la clarividencia que Cajal demostró en el estudio de la estructura del sistema nervioso y las conclusiones mayoritariamente acertadas que extrajo acerca del flujo de la información y la función de los circuitos neuronales, así como de sus capacidades plásticas. A la sombra de Cajal, se fueron aglutinando científicos de diversas nacionalidades y, en este sentido, se puede hablar de una escuela. A mi modo de ver, esta escuela sufrió el desastre de nuestra guerra civil debilitándose tanto que se puede decir que no sobrevivió como tal a la misma. Lamentablemente, en España no podemos hablar de "tradición" en investigación científica, ni en neurociencias ni en ninguna rama de la ciencia, puesto que nunca, ni en la época de Cajal ni después, ha existido un entramado de ciencia. Si bien, hemos de reconocer individualidades notables que han mantenido a trancas y barrancas más o menos viva la ciencia española. Afortunadamente, la actualidad es ciertamente diferente y España presenta ya un panel de grupos de investigación de excelente nivel, no sólo en neurociencia, que gozan de gran prestigio internacional. No quiero decir con esto que seamos muchos; más bien lo contrario. Para producir un Cajal o un Ochoa es preciso una legión de investigadores estimables y la ciencia sólo es productiva si se realiza con cierto nivel de masa crítica.


P. ¿Cómo valoraría la aportación de la ciencia española a la neurociencia actual?

R. Como decía, en nuestro país existen una serie de grupos de gran nivel. La actividad de de los mismos se hace notar en los foros internacionales, pero estamos a años luz de otros países. De todas formas hay que decir que es difícil competir en este y en otros campos sin las herramientas adecuadas. Un colega y amigo suele ejemplificar este problema con una carrera de coches: nosotros competimos con un "seiscientos" mientras que otros lo hacen con un "Ferrari". Es sorprendente que a pesar de ello, muchas veces lleguemos a la meta al mismo tiempo, y algunas otras veces incluso antes. No se si nuestros gobernantes y la sociedad en general se da cuenta de esto y del esfuerzo personal que ello supone. Ciñéndome a su pregunta, existen estudios bibliométricos que indican que el factor de impacto medio de las publicaciones en Neurociencia está por encima de la media europea. Creo que si bien ello define nuestra posición de una forma objetiva, lo cierto es que todavía no ocupamos la posición en los foros de decisión internacionales que en principio nos correspondería. Y, la verdad, es que no se a qué se debe.


P. Me consta que ha participado y participa en diversos cursos y seminarios de formación. Desde su experiencia, ¿qué interés despierta la neurociencia en las jóvenes generaciones de científicos españoles?

R. Personalmente soy bastante pesimista en este punto. Creo detectar una falta de vocación para la actividad científica, sin apellidos, que contrasta con la avidez que la gente en general tiene por los temas científicos y la ciencia en general. Esto parece ser un contrasentido porque, por una parte las revistas de divulgación científica presentan tiradas enormes y, por otro, nuestros jóvenes no parecen estar dispuestos a dedicar (debería decir "sacrificar") su vida a hacer ciencia. Yo creo que nos deberíamos plantear cual es el problema.


P. ¿Y cuál es, en su opinión?

R. En mi opinión, la carrera científica no está aun bien estructurada en España. Descansa en demasía en el aspecto vocacional del científico. Los puestos intermedios en la escala existen escasamente. Creo que las aspiraciones de dirigir un grupo de investigación y llevar a cabo las propias ideas nace de la vocación. Sin embargo, no todas las personas que quieren dedicarse a la actividad científica han de ser jefes de grupo y dirigir sus propios programas de investigación. Los hay que podrían ocupar puestos intermedios a la perfección, desarrollando una actividad investigadora valiosísima dentro de un grupo. Pero esta actividad profesionalizada no está bien contemplada en los escalas oficiales: o se es jefe, estabilizado, etc, o se es becario. Resulta que llegar a ser "jefe" requiere una periplo demasiado largo para realizarlo sin vocación. Por poner un ejemplo, es como si para tener un puesto profesional digno y vivir de él, a todos los abogados les exigieran prepararse para "notarías". Habría una desbandada en la carrera de Derecho. A mi modo de ver, esta falta de puestos intermedios es el origen en gran medida de la traída y llevada endogamia.


P. Volviendo a la neurociencia, uno de los temas actualmente más preocupantes en relación con el cerebro y sus patologías es la neurodegeneración y el envejecimiento. ¿Cómo describiría sobre el estado de la investigación en este campo?

R. Las enfermedades neurodegenerativas y el envejecimiento ocupan parte de la atención investigadora en la actualidad. Estos problemas son tremendamente importantes, pero más por el impacto económico y social que tienen que por el interés científico en sí mismo. Es un tema preocupante, pero yo no diría el más preocupante. Una preocupación similar, en las sociedades desarrolladas, la representa las enfermedades mentales, de las que se conoce aun menos que de las neurodegenerativas. Aunque habrá excepciones, para los que nos interesa el cerebro, la patología cerebral es un aspecto más. Para mí es más interesante entender el funcionamiento normal del cerebro que el patológico, porque tengo el convencimiento de que una cosa lleva a la otra. Entiendo que los focos de atención a nivel social se centren en aspectos que nos afectan el día a día como son los enfermos de Alzheimer, etc., pero a mi modo de ver, las patologías cerebrales hay que abordarlas desde el estudio del funcionamiento cerebral. Estamos en una época en la que la dedicación del esfuerzo investigador a este tipo de enfermedades se está priorizando como una acción de política científica y conviene aclarar que todos los neurocientíficos que trabajan en cualquiera de los aspectos de la estructura y la función cerebral están involucrados muy directamente en la solución de estos problemas. Pero yendo un poco a su pregunta, hemos de reconocer que en la actualidad sabemos bastante de los mecanismos neurodegenerativos principalmente, insisto, debido al conocimiento básico de diversos aspectos tanto de la estructura como de la fisiología celular y molecular adquiridos a lo largo de la investigación fundamental realizada durante el último siglo. Encaramos el siglo XXI con una gran variedad de herramientas tanto celulares y moleculares como de la nueva psicofisiología o biología cognitiva, que van a determinar el éxito en el diagnóstico, tratamiento y ojalá en la prevención de las enfermedades neurodegenerativas, sean crónicas o no. Como digo, ello se debe fundamentalmente a la inversión y el esfuerzo investigador realizados por nuestros padres. Es nuestro turno; si no apoyamos decididamente la investigación, toda la investigación, corremos el riesgo de que nuestros hijos paguen la factura en un futuro no tan lejano.


P. Los trasplantes de células nerviosas son una de las soluciones que se plantean para reparar los cerebros dañados... ¿Cuáles son los principales escollos a superar en este campo?

R. La regeneración del sistema nervioso es probablemente uno de los temas de mayor apasionamiento en nuestros días. Clásicamente se ha pensado que las neuronas no se pueden dividir y por tanto que la capacidad regenerativa del sistema nervioso es nula. En la actualidad, existen diversas y rotundas evidencias que demuestran que esto no es así. La década pasada ha estado llena de descubrimientos que permiten ser bastante optimista respecto a la capacidad de promover la regeneración del tejido nervioso dañado. Uno de los hallazgos que han cautivado mi atención en los últimos años por lo importante que puede ser a la hora de diseñar estrategias regenerativas ha sido la identificación y clonaje de un factor que impide el crecimiento neuronal. Esta proteína es conocida como "nogo"y se encuentra en las células que forman la mielina que envuelven los nervios. Este factor ayuda en condiciones normales a que las conexiones nerviosas se establezcan correctamente. Tras una lesión, este factor impide igualmente el crecimiento de las fibras lesionadas. He aquí un ejemplo claro de la importancia de conocer los mecanismos normales para entender los mecanismos preponderantes en condiciones patológicas, en el sentido que antes hacía referencia. En la actualidad hay esperanzas que actuando farmacológicamente sobre el receptor de este factor se pueda promover la regeneración, no sólo de daños medulares sino también en enfermedades neurodegenerativas. Pero en la actualidad también se están evaluando numerosas estrategias adicionales que pueden, tal vez en combinación unas con otras, ayudar a la reparación y regeneración del tejido nervioso.


P. Por ejemplo, las células madre...

R. En efecto, uno de los campos que parecen muy prometedores es el uso de células pluripotentes, las tan polémicas "células madre". Personalmente, no entiendo la polémica pues creo que los niveles de actuación deben estar bien diferenciados. Dejemos las creencias religiosas -respetables todas- en casa y veremos cuantos problemas nos evitamos. Que por convicciones religiosas de los legisladores se impida el progreso en estos temas, de exclusividad científica, es equiparable a que la comunidad árabe más fundamentalista nos obligara a vivir según el Corán dicta. Total, esa es una creencia religiosa tan sublime como cualquier otra. Al margen de polémicas, hay que añadir que si bien las esperanzas son claras, todas estas estrategias están en fase de experimentación animal y no sabemos en cuanto tiempo los hallazgos se podrán aplicar al tratamiento de lesiones en humanos. Tarde o temprano llegará. Naturalmente, ello requerirá un esfuerzo de lo que se denomina en inglés "translational research" y que podríamos definir como el desarrollo de aplicaciones de los datos de investigación básica a problemas concretos. Ojo con entender que este tipo de investigación ha de sustituir a la investigación básica; sería un error imperdonable. Si ahora estamos en condiciones de aplicar algo, es porque se ha generado el conocimiento suficiente. Este tipo de investigación la ha de hacer quien la tenga que hacer, pero no el investigador básico, quién ha de seguir haciendo lo que sabe hacer bien: profundizar en los campos del conocimiento.


P. Otro aspecto de interés, hasta hace muy poco sólo propio de la ciencia ficción, son los intentos combinar la neurociencia con la informática, creando implantes cerebrales electrónicos para su aplicación en las minusvalías más severas. En este ámbito, el logro más reciente corresponde al investigador americano Andrew Schwartz, que ha implantando unas pocas decenas de electrodos en el cerebro de dos macacos Rhesus. ¿Cómo valora estos avances?

R. Antes que el trabajo de Schwartz, existían otros estudios indicando que esto era posible. Concretamente, hace tres años John Chapin y asociados publicaron un trabajo que no ha tenido toda la transcendencia que yo auguraba cuando lo leí. En este trabajo, los autores registraron con electrodos la actividad de muchas neuronas de la corteza motora de ratas, que habían sido entrenadas a apretar una palanca para obtener unas gotas de agua. Tras determinar qué neuronas se correlacionaban con la intención de realizar el movimiento para apretar la palanca, se generó un sistema robotizado mediante el uso de un ordenador que al detectar estos patrones premotores activaban un brazo robotizado que dispensaba el agua, igual que si los animales realizaran la tarea completa de apretar la palanca. Tras unas pocas experiencias, se consiguió que una máquina realizara la tarea motora de conseguir agua simplemente con el deseo del animal de hacerlo. El trabajo del grupo de Schwartz es muy parecido, sólo que está realizado en monos a los que se permite refinar sus predicciones dejándoles ver como lo van haciendo. Estos estudios lo que demuestran es que es posible extraer información del registro de poblaciones neuronales más o menos amplias o, en otras palabras, señales cerebrales, la cual puede ser usada para manejar dispositivos externos en tiempo real. Ello presenta diversas implicaciones porque de inmediato surge la pregunta si acaso este tipo de acercamiento podría ser utilizado para que personas paralizadas pudieran comandar a través de sus ondas cerebrales sistemas que les posibilitaran el movimiento. En este sentido, esta era la hipótesis de un macroproyecto financiado por la Unión Europea, que no se como habrá acabado. De todas formas, creo que es un campo que hay que explorar detenidamente porque con la ayuda de algoritmos específicos en ordenadores y de patrones de actividad cerebral, que se pueden aprender a generar, un individuo inmovilizado podría manejar sin dificultades artilugios específicamente diseñados que aumentaran su calidad de vida de forma significativa.


P. En el terreno del cerebro normal, no patológico, son muchas las áreas de interés y estudio científico: emoción, percepción, inteligencia, memoria, aprendizaje, lenguaje, consciencia, sueño y vigilia, ritmos biológicos,... En este amplio horizonte de la neurociencia, ¿qué avances y descubrimientos recientes destacaría?

R. Tras un siglo de investigación neurobiológica, hay una cosa clara que hemos aprendido y es que las alteraciones en los mecanismos de comunicación neuronal resultan en problemas de aprendizaje, de integración y en definitiva en diversos desarreglos comportamentales. La conclusión es que ya se han desentrañado muchas de las bases necesariamente complejas de las funciones del sistema nervioso. Sería difícil relatar una serie de hallazgos o descubrimientos, pero citaré algunos ejemplos. La teoría iónica que para explicar la generación, conducción y propagación del potencial de acción se emitió hacia la mitad del siglo XX por Hodgkin y Huxley, ha resultado de capital importancia para el entendimiento del funcionamiento neuronal. En poco menos de medio siglo, se han descrito con todo detalle las estructuras moleculares que hacen posible ese funcionamiento, los canales iónicos. En la pasada década hemos asistido a numerosos hallazgos concernientes a los mecanismos moleculares que están en la raíz de los procesos del aprendizaje, así como de varias de las enfermedades del cerebro más devastadoras. Se ha avanzado enormemente en el entendimiento del desarrollo del sistema nervioso, en las reglas que regulan la formación de las conexiones nerviosas, etc. Por todo ello, podemos asegurar que, si bien el avance en el conocimiento del cerebro en el último siglo ha venido de la mano de disciplinas clásicas, como la anatomía, la fisiología, la biofísica y la bioquímica, la Neurociencia actual forma parte de la biología moderna gracias a la incorporación a ella de genéticos y biólogos moleculares. Por ello, creo yo, estamos al comienzo de una nueva era en el entendimiento del sistema nervioso, su función y su disfunción.


P. Hay quien afirma que el siglo XXI será al cerebro lo que el siglo XX ha sido a la genética...

R. Como decía, el progreso de la Neurociencia durante el siglo XX no ha sido nada trivial. Pensemos que hace unas pocas decenas de años, y aun todavía lo es un poco, el cerebro era algo intocable, encerrado en su caja. Si algo ha quedado claro es que el cerebro es "tocable", modificable e incluso, en algunos casos, operable. Sin embargo, es posible que el nivel de entendimiento del cerebro y sus enfermedades en el siglo XXI pueda tener una proyección nueva, precisamente por la plétora de nuevas técnicas que se han desarrollado ya. Por ejemplo, los acercamientos usando como base técnica la genómica y la proteómica han de resultar determinantes en este menester. En mi opinión, donde se ha de producir una explosión en el entendimiento es a dos niveles extremos. Por un lado a nivel molecular y genómico y por otro, a nivel de sistema. En este sentido podemos decir que el reto de la investigación neurobiológica actual es desentrañar la capacidad del cerebro de entender y procesar la información para generar una respuesta coherente; es decir, la percepción y el comportamiento. Naturalmente que para comprender la percepción necesitamos conocer la estructura, la fisiología y demás procesos del sistema nervioso, pero sobre esto sabemos bastante. La facilidad con el que el genoma puede ser manipulado en animales de experimentación ha de permitir generar buenos modelos experimentales en los que determinar el papel jugado por diversos complejos proteicos en estas tareas. De hecho, la ciencia cognitiva ha sufrido un desarrollo notable en los últimos años, precisamente porque se ha valido de los conocimientos disponibles tanto a nivel molecular y celular como de sistema para plantearse adecuadamente preguntas fundamentales. Ello está permitiendo rozar la ilusión de contestar las preguntas que plantean cómo sentimos, pensamos o reaccionamos, en definitiva de cómo somos y porqué. Con esto en mente, es de esperar que durante el siglo XXI se aborden experimentalmente el estudio de las funciones superiores del cerebro.


P. ¿Logrará la mente comprenderse a sí misma?

R. Sin duda, ser capaces de entender nuestro propio cerebro es el reto por antonomasia de la neurociencia moderna. Como anteriormente hemos comentado, las funciones superiores del cerebro son, en la actualidad, problemas experimentalmente abordables. Por tanto, la esperanza de que este desafío sea soluble tiene cierto fundamento. Si además analizamos el progreso de los conocimientos científicos en torno al cerebro que ha tenido lugar en un tiempo relativamente corto, no cabe duda de que hemos de ser optimistas. El progreso en el conocimiento puede ser lento, pero imparable, lo cual me lleva a pensar que seremos capaces de definir y comprender en detalle las funciones superiores de nuestro cerebro.

P. ¿Cómo nació su interés por estudiar el funcionamiento del cerebro?

R. Esta pregunta tiene una respuesta bien sencilla. Cuando cursaba cuarto año de la carrera de Biología empecé a plantearme por qué se producían las enfermedades mentales, en aquella época consideradas, de algún modo, enfermedades del alma. Tras razonar que debía existir una base física, valorable, analizable, resolví dedicar mi esfuerzo a estudiar como era eso. Entré a formar parte del equipo del Dr. Rodríguez-Delgado, quien había vuelto a España tras una larga estancia en Estados Unidos, como asistente voluntario. Y aquí estamos, nunca he trabajado en enfermedades mentales directamente, pero no me arrepiento de lo que he hecho porque el estudio de cualquier aspecto relacionado con el funcionamiento del cerebro es un tema apasionantes, quizá de los más apasionantes que pueden existir. No olvidemos que somos lo que nuestro cerebro es, ni más ni menos.


Autor: Elena Sanz | 2002