Una técnica permite manipular el cerebro con luz y sin cirugía

Cuando hace quince años se planteó la posibilidad de manipular el cerebro humano con luz, muchos reaccionaron con escepticismo. Los científicos llevaban tiempo interviniendo sobre la actividad de las neuronas a través de impulsos eléctricos transmitidos por electrodos implantados con cirugía, una técnica que ha ayudado a algunos enfermos de párkinson, pero lograrlo con luz iba a requerir un método para hacer que las neuronas entendiesen ese lenguaje. Las herramientas que lo hicieron posible fueron proteínas de un tipo de algas unicelulares que reaccionan ante la luz actuando como interruptores que dejan pasar cargas eléctricas. Introduciendo estas proteínas en las neuronas a través de un virus se las hacía sensibles a la luz.

Con esta tecnología, ya se ha podido reactivar neuronas enfermas de la retina de ratones ciegos para mejorar su visión, inhibir o activar el dolor o saciar a roedores iluminando sus neuronas, sin necesidad de darles alimento alguno. La capacidad para activar o desactivar regiones del cerebro también ha servido para estudiar su relación con distintas funciones.

Los científicos ya han logrado quitar el hambre o inhibir el dolor en ratones iluminando sus neuronas

Uno de los problemas a la hora de aplicar esta tecnología, conocida como optogenética, es que las proteínas que abren y cierran los canales de las neuronas solo se activan con luz visible, azul o verde. Esa luz no tiene mucha capacidad de penetración, así que para aplicar la técnica es necesario abrir la cabeza de los animales de laboratorio. Esa limitación a la hora de llevar las posibilidades de cambiar el cerebro con luz se está empezando a resolver gracias a trabajos como el presentado hoy en la revista Science.

Un equipo internacional de científicos liderado por Thomas McHugh, del Instituto de Neurociencia RIKEN en Japón, logró activar las neuronas de ratones de laboratorio empleando luz infrarroja, con mayor capacidad para atravesar los tejidos que la luz visible. Para lograr que esa luz activase las neuronas, les inyectaron unas nanopartículas que transformaban la luz infrarroja en luz visible. Con ese método, los investigadores lograron hacer que los ratones recuperasen memorias, o cambiaron el comportamiento de animales condicionados para quedarse paralizados ante determinadas circunstancias haciendo desaparecer el condicionamiento. Y todo con un método no invasivo.

La posibilidad de cambiar nuestro estado de ánimo, eliminar traumas o fobias o incluso implantar memorias con un dispositivo relativamente simple, puede estar hoy más cerca, pero aún quedan muchas dificultades técnicas que superar. “Una de las limitaciones es que un cerebro humano es mayor que el de un ratón y para llegar al interior necesitas una luz más intensa que calentaría demasiado el cerebro”, explica Wolfgang Parak, líder del área de Bioingeniería de Nanopartículas de CIC biomaGUNE en San Sebastián y catedrático en la Universidad Hamburgo (Alemania). Parak, experto en la materia que no ha participado en el artículo publicado en Science, señala que será necesario encontrar partículas que conviertan la luz infrarroja en luz visible con más eficiencia. “Otro problema es que estas partículas podrían ser tóxicas”, añade, aunque considera que es poco probable porque las cantidades empleadas son muy pequeñas y los materiales son más o menos inocuos.

Por último, una barrera importante para la aplicación de esta técnica es que, cuando aprendemos algo, nuestro cerebro cambia, y puede cambiar la posición de las partículas respecto a los canales de iones que activan y desactivan las neuronas. “Si tienes que inyectar las partículas cada mes porque se producen esos cambios, puede que vuelvas a tener un tratamiento invasivo y que no te suponga una ventaja respecto a la implantación de electrodos”, concluye Parak.