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Impulso al Conectoma humano

Impulso al Conectoma humano

Estados Unidos quiere liderar uno de los mayores retos científicos pendientes, dibujar todas y cada una de las conexiones neuronales que se forman en el cerebro humano. El proyecto, financiado con 100 millones de dólares en 2014, recibe el nombre de Conectoma y se complementará, en otra singular carrera, con el gran proyecto sobre el cerebro impulsado por la Unión Europea.

Recreación informática de conexiones neuronales. FOTO: Human Conectome Project.

Xavier Pujol Gebellí | mi+d

Para un neurocientífico, nada mejor que tener un mapa detallado del cerebro donde ver los millones de neuronas y otras células nerviosas que le dan forma y los miles de millones de conexiones que se establecen entre ellas. Con esa información en la mano, le resultaría más simple correlacionar un circuito neuronal, o un montón de ellos, con la función, física o mental, que le corresponde. Y gracias a ello, interpretar qué funciona bien o mal.

En esencia, este es el objetivo del Proyecto Conectoma Humano, una iniciativa liderada por Estados Unidos, en la que también participa Europa, que arrancó formalmente en 2009 y que ahora cuenta con un nuevo y poderoso estímulo prometido por Barack Obama: cien millones de dólares (76,5 millones de euros) solo para 2014. Una cifra que se irá incrementando en el futuro y que se complementa a la perfección con la iniciativa europea para el cerebro, para la que se prevé una inversión de mil millones de euros para los próximos años.

Con estas cifras, y con el elevado número de instituciones de prestigio implicadas, el sueño hoy por hoy inabordable de descifrar el código neuronal y asociarlo con funciones básicas como la memoria, el lenguaje o, yendo un paso más allá en el terreno de lo imposible, cómo emana la conciencia o el pensamiento, tal vez sea posible. En la salud y en la enfermedad. Aunque para ello, obviamente, va a ser necesario un larguísimo periodo de tiempo.

Tres en uno

La conectómica persigue mejorar el diagnóstico y tratamiento de enfermedades mentales y neurodegenerativasEl reto que persiguen los científicos  es entender el funcionamiento del cerebro y, de este modo, mejorar el diagnóstico y tratamiento de las enfermedades mentales. Para ello se necesitan al menos tres herramientas. De un lado, trazar la circuitería que forman las neuronas, algo de lo que se va a ocupar fundamentalmente el Proyecto Conectoma; en segundo lugar, modelizar el comportamiento de las llamadas columnas neuronales, una propuesta fundamentalmente europea y en el que la bioinformática va a resultar esencial para visualizar los prácticamente 50 millones de columnas, con 60.000 neuronas cada una, que componen el cerebro humano; finalmente, avanzar en el conocimiento de los genes y sus funciones en el cerebro, una disciplina emergente que se ha venido en llamar neurogenómica.

Si en neurogenómica apenas se está en el principio del principio, con unos pocos genes identificados y que dan cuenta del papel de los genes en algunas conductas, como las que explicarían algunas adicciones, la depresión o incluso la violencia patológica, en las otras dos grandes herramientas se han hecho pasos relevantes.

El Proyecto Blue Brain, liderado por la Escuela Politécnica de Suiza e IBM, lleva años modelizando columnas neuronales de la corteza cerebral, que es donde se concentran las principales funciones que caracterizan al cerebro humano y que lo diferencian de otras especies. La gran propuesta europea se fundamenta justamente en esta iniciativa.

En conectómica, los cuatro años transcurridos desde el inicio del proyecto han permitido modelizar conexiones neuronales tanto en modelos animales como en cohortes humanas (estudio de gemelos y de hermanos no gemelos). Los avances, en los que ha contribuido de forma destacada la multinacional Siemens, permiten captar imágenes de los circuitos neuronales de un cerebro humano asociados a la visión, movimientos y memoria, al tiempo que se observa su interrelación y como forman un sistema que, traducido, informa de la percepción, de la capacidad de decisión y de la de actuación como un todo.

Dicho de otro modo, uno ya puede someterse a un escáner mediante resonancia magnética altamente especializada y ver en una pantalla, y en tiempo real, qué circuitos se activan en funciones básicas. Y esa capacidad de ver es, justamente, la otra gran aportación del proyecto: el desarrollo de tecnologías de imagen muchísimo más precisas para la detección de patologías asociadas.

El reto del siglo XXI

 

El proyecto que se inicia en 2014 no tiene ni objetivos definidos ni fecha de finalización. Al contrario que el Proyecto Conectoma, con una duración prevista de cinco años, el llamado oficialmente ‘Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies’, o simplemente Proyecto Brain (cerebro en inglés), irá incorporando objetivos específicos, y por tanto necesidades de financiación, a medida que se vayan sumando instituciones y científicos. Todos ellos bajo los auspicios de los Institutos Nacionales de Salud, la Agencia de Investigación Avanzada en Defensa y la National Science Foundation.

Más allá de las enfermedades mentales, con un recorrido presumiblemente más largo, la iniciativa impulsada por la Administración Obama plantea como retos de primer orden trazar estrategias diagnósticas y terapéuticas para enfermedades neurodegenerativas, con el alzhéimer en un lugar destacado, para la epilepsia  y para el ictus, entre otras.

El objetivo inmediato es desarrollar tecnologías capaces de abordar la ingente cantidad de datos que van a generarse con el mapa de las conexiones cerebrales. Estas tecnologías tendrán tanto impacto entre científicos y médicos como la que tuvo el satélite Sputnik cuando fue lanzado. “Cada paso va a tener un efecto multiplicador”, aseguran los portavoces oficiales de la Administración Obama. Se espera que multiplicador en tecnología y en conocimiento del cerebro y su funcionamiento. Algo que no está exento de un debate ético que deberá abordarse en paralelo.