CULTURA|CIENCIA
Experimento realizado por investigadores canadienses y estadounidenses evidenció cómo un grupo de roedores consiguió generar aprendizaje y recuerdos sólo recibiendo estimulación en células del cerebro. Al igual que la mítica escena de «Matrix», la película de los años ’90, el hallazgo expone la posibilidad de que los seres vivos puedan construir memoria a través de la activación de neuronas específicas, usando un mecanismo conocido como optogenética. Se trata de uno de los casi 60 temas que aborda la obra “DeMente 2. Dos cabezas piensan más que una”, proyecto de divulgación impulsado por el Centro de Neurociencia de la Universidad de Valparaíso.
La icónica escena de la película «Matrix», en la que el personaje de Neo (interpretado por Keanu Reeves), aprende a pelear kung-fu solo con recibir estimulación cerebral introduce uno de los 58 artículos del nuevo libro “DeMente 2” del Centro de Neurociencia de la Universidad Valparaíso: ¿Es posible generar aprendizaje y memoria sin haber vivido físicamente una experiencia?
Y es que la activación de las neuronas para construir conocimiento y recuerdos podría ya no ser solo patrimonio del cine o la literatura futurista, asegura la investigadora Sandra Cárdenas, una de las autoras de la nueva entrega de este proyecto de divulgación, y quien abordó el artículo “La ciencia ficción se hace ciencia real”.
La historia -que da inicio al primer capítulo del libro- cuenta los pormenores de un estudio realizado por un grupo de investigadores de la Universidad de Toronto, en Canadá y La Universidad de Harvard y Boston, en Estados Unidos. Este demostró que es posible lograr la formación de una memoria artificial en ausencia de una experiencia sensorial. Esto gracias a la activación de circuitos cerebrales específicos, y que normalmente responden a situaciones reales.
“El artículo muestra que fue posible que ratones aprendieran algo, aun cuando nunca experimentaran físicamente ese aprendizaje. Algo similar a esa famosa escena de Matrix, en la que el protagonista es estimulado en el cerebro por horas, y cuando se levanta, agotadísimo, abre los ojos y dice ‘ya sé kung-fu’”, explica esta joven bióloga, formada en la Universidad Nacional de Colombia.
“DeMente 2: Dos Cabezas Piensan Más que una” es la segunda entrega de este proyecto impulsado por el centro de investigación de la Universidad de Valparaíso, y que explica avances neurocientíficos en clave divulgativa.
“Muchas veces la ciencia permanece solo en los científicos y por eso mi idea, al aportar al libro, fue encontrar un artículo atractivo que pudiera llegar a cualquier persona”, expone la joven investigadora.
Publicado por la revista Nature y replicado por diversos medios internacionales durante el último año, el reporte generó asombro en la comunidad científica internacional por quebrar un paradigma: que los recuerdos solo surgen de una experiencia personal, física, y que es posible manipular el cerebro para formar memoria aun en ausencia total de vivencias reales. Una suerte de memoria artificial creada gracias a la estimulación de ciertos circuitos cerebrales.
“Definimos aprendizaje como la capacidad de que una experiencia cambie nuestro comportamiento. Ese aprendizaje está codificado en el cerebro, con patrones neuronales que cambian por esa experiencia y generan, luego, cambios en el comportamiento. Entendemos memoria como el proceso en el cual evoco ese nuevo conocimiento, lo que permite, por ejemplo, a un animal aprender dónde se encuentra el alimento y volver al mismo sitio al recordarlo”.
Desde una perspectiva neurocientífica, la memoria está codificada por patrones de actividad neuronal en distintos circuitos. Según los investigadores, podría ser posible aplicar ingeniería inversa a una memoria, creando artificialmente patrones de actividad en ausencia de una experiencia sensorial. Utilizando animales transgénicos, el experimento consistió en “mapear” los circuitos cerebrales subyacentes de una memoria natural.
La investigadora Sandra Cárdenas.
El experimento consistía en estimular las mismas neuronas observadas en el patrón de la memoria natural, creando, de esta forma, una memoria artificial que se retuvo y generó recuerdos que guardaban completa similitud con los creados de manera convencional (de hecho, generaban los mismos subyacentes comportamientos). Los resultados fueron logrados al exponer a los roedores a dos estímulos que debían ser asociados, un olor específico (menta) y un pequeño electrochoque en el pie. Posterior al entrenamiento los ratones aprendieron a evitar la zona con olor menta para evitar la pequeña descarga eléctrica.
Los investigadores tomaron ventaja del muy bien organizado sistema olfatorio, de tal forma que estimularon directamente las células nerviosas que se activaban con el olor a menta, y esto fue logrado gracias al empleo de una técnica llamada optogenética -un método de estimulación cerebral que modifica algunas neuronas para hacerlas sensibles a la luz–. Una vez que consiguieron determinar también los circuitos vinculados con el pequeño electrochoque en el pie, los científicos lograron construir una memoria cien por ciento artificial, solo mediante estimulación con luz hacía ambos circuitos de neuronas.
“Lo interesante es que ambos grupos de animales mostraron la misma respuesta: evitaban el olor, a pesar de que nunca lo habían sentido, si se había estimulado una zona de aversión, o se acercaban si se estimuló la zona de recompensa. Aunque parece solo ciencia ficción o algo simplemente imposible, el estudio muestra que este aprendizaje asociativo es una realidad. Quizás pasen años o décadas, pero esto podría cambiar toda nuestra noción de aprender o memorizar cosas”, subraya Cárdenas.
FUENTE DE LA IMAGEN: GETTY IMAGES. ¿Te has puesto a pensar cómo tu cerebro organiza tus recuerdos de hechos específicos?
Los seres humanos aprendemos de nuestra interacción personal con el mundo y nuestros recuerdos de esas vivencias son los que orientan nuestros comportamientos. Es decir, experiencia y memoria están íntimamente ligadas. El reporte de los neurocientíficos cuestiona de algún modo esa vinculación, abriendo la posibilidad de generar “memorias falsas” a través de procesos artificiales.
Para el editor del libro, Jesús Olivares, el estudio arroja luces interesantes sobre cómo se forman los recuerdos en el cerebro y entrega una importante contribución al floreciente campo de la manipulación de la memoria. Se estima que conocimiento de esta naturaleza podría ayudar, en el futuro, a personas que conllevan recuerdos traumáticos o que tienen problemas de memoria, aun cuando abre enormes implicancias éticas y sociales.
“Una de las ideas centrales de este estudio es que es completamente posible saltarse la experiencia para poder generar memoria. Aunque en la realidad actual es inviable realizar estimulación directa del cerebro con fines similares en humanos, en un futuro lejano podríamos tener la capacidad de generar memorias falsas como un viaje soñado o en el aprendizaje de una nueva técnica”, señala el Dr. Olivares.
El neurocientífico del CINV expone que el trabajo de los científicos de la Universidad de Toronto, Harvard y Boston muestra el potencial de la estimulación cerebral directa como un mecanismo para construir aprendizajes, de acuerdo con lo observado en los ratones que fueron parte del estudio: modifican su conducta al asociar una respuesta física con un estímulo olfatorio (una leve descarga en su pata), aun cuando no hayan experimentado físicamente ese olor.
Olivares puntualiza que “el sistema olfatorio es especial en muchos aspectos y es distinto a otros sentidos de nuestro organismo. Tiene varias características especiales, y una de ellas es que es un sistema primitivo pues aparece muy temprano en la evolución, y funciona de manera similar en la mayoría de los animales vertebrados: peces, reptiles, aves o humanos. Todos tenemos, más o menos, la misma estructura para generar percepción y memoria de los olores”.
“El sentido olfatorio genera una memoria muy específica, que es aquella que se produce asociada a los olores, pero tiene un componente particular que es el emocional. Está directamente asociada a las emociones, lo que se explica por las conexiones del sistema olfatorio dentro del cerebro con regiones del sistema límbico y el hipocampo. Por eso, es un sentido ideal para desarrollar este tipo de experimentos”.
La formación de recuerdos en el cerebro, y los cambios físicos que trae aparejado, han sido un verdadero misterio para la ciencia. Esta investigación en particular aporta luces, pero aún falta mucho camino y estaciones por recorrer, entre ellas, consolidar un mapeo preciso de las distintas regiones del cerebro o intensificar claramente las neuronas asociadas a cada acción o tarea.
Crédito: CINV.
La gran interrogante, en definitiva, es ver si esto podría alterar la forma en que aprendemos o si esto podría conferir ventaja a quienes puedan acceder, eventualmente, a esta clase de procedimientos en el futuro. Sandra Cárdenas, autora del reporte en DeMente 2, cree que la ciencia necesita avanzar en la comprensión de propiedades emergentes del cerebro pues éste es más que la simple suma de todas las neuronas o partes que lo integran.
“Estoy en un punto de análisis en que creo que todo es posible, aunque eso dependerá de la capacidad de atrevernos a plantear osadas preguntas, de arriesgarnos a estudiar cosas que hoy consideraríamos una locura. El desafío está en encontrar un principio general de aprendizaje, qué áreas se activan por ejemplo cuando tocamos violín, dibujamos o resolvemos ejercicios matemáticos. Podríamos pensar que al activarlas podríamos hacer las mismas tareas, pero el cerebro es mucho más complejo que esto”.
“Sería un paso monumental para la humanidad, aunque con enormes implicancias que hoy nos cuesta imaginar”, precisa la bióloga colombiana.
“DeMente 2: Dos cabezas piensan más que Una” es un proyecto surgido de la alianza entre el CINV y el diario electrónico El Mostrador, que materializó el espacio divulgativo “NeuroNews”, donde jóvenes investigadores explicaban de manera cercana estudios de frontera en el campo de la neurociencia. La iniciativa fue creada por los editores del libro y académicos de la Universidad de Valparaíso, Oliver Schmachtenberg y Jesús Olivares.
La obra, que incluye 58 artículos y está escrita por 41 estudiantes de posgrado de la Universidad de Valparaíso, fue publicada por la editorial Catalonia y aborda en cinco capítulos diversos aspectos relacionados con el funcionamiento del cerebro, respondiendo de manera lúdica y didáctica interrogantes, tales como: ¿Es posible revivir un cerebro? ¿por qué a veces no podemos parar de comer? ¿Qué tan inteligentes eran los dinosaurios? o ¿El celular puede modificar el cerebro?
