Dos semanas de acampada ponen el reloj interno en hora

Tras dos semanas de camping, los marcadores internos del ritmo circadiano se adelantan dos horas. (Foto: Lazurite)

La introducción de la luz eléctrica en los hogares en los años 30 provocó un retraso en los relojes biológicos internos humanos. Para volverlos a poner en hora, basta con pasar una semana viviendo solamente con la luz solar natural.

Son las conclusiones alcanzadas por un equipo de investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder (EEUU) tras analizar los indicadores del ritmo circadiano de ocho personas durante una semana rutinaria con una exposición normal a la luz artificial, y tras dos semanas de acampada en un lugar remoto de las Montañas Rocosas (EEUU) y expuestos solo a la luz solar natural.

Los resultados, publicados en la revista Current Biology, mostraron que la luz artificial y la vida moderna provocan un retraso de dos horas en el reloj biológico interno. La hora de dormir se retrasa hasta después de medianoche y se tarda más en estar alerta por la mañana.

Para el trabajo, los investigadores analizaron las fluctuaciones en la producción de melatonina, una hormona que solo se produce durante la noche.

Los análisis indicaron que durante la semana que los participantes pasaron viviendo en el entorno urbano, la producción de melatonina comenzaba alrededor de las 22:30, dos horas antes de irse a dormir y se detenía dos horas después de levantarse.

Sin embargo, tras pasar las semanas de camping, los marcadores internos del ritmo circadiano de los participantes en el estudio se adelantaron dos horas. La producción de melatonina empezó durante la puesta de sol y se detuvo antes de despertar, poco después del amanecer.

Aunque las horas totales de sueño no variaron, la vida entre luz artificial retrasa la hora del sueño. Además, la presencia de melatonina después de haberse levantado indica que la causa de que mucha gente este adormilada por las mañanas es que la noche biológica se alarga hasta bastante después de despertar.

“Nuestros resultados sugieren que incrementar la exposición a luz solar durante el día y reducir la iluminación eléctrica durante la noche podría ayudar a tener unos horarios de sueño más adecuados a la escuela y el trabajo”, dice Kenneth Wright, autor principal del estudio.

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Gasóleo elaborado por bacterias

La nueva cepa de E. coli produce gasóleo. (Foto: Marian Littlejohn)

En lo que constituye otro ejemplo de tecnología que no mucho tiempo atrás habría sido considerada ciencia-ficción, un equipo de investigadores de la Universidad de Exeter en el Reino Unido, con la ayuda de la compañía petrolera Shell, ha desarrollado un método para hacer que unas bacterias produzcan gasóleo (comúnmente conocido también como diésel, gasoil o ACPM) cuando se necesite.

Aunque la tecnología desarrollada por el equipo del profesor John Love, en la Universidad de Exeter, deberá superar aún muchos retos para lograr materializar su aplicación comercial práctica, este gasóleo (o más propiamente dicho, biogasóleo), producido por cepas especiales de la bacteria E. coli, es casi idéntico al gasóleo convencional.

Eso significa que no necesita ser mezclado con derivados del petróleo como lo requieren a menudo otros biogasóleos derivados de aceites vegetales.

También significa que este nuevo biogasóleo puede usarse, junto con las reservas actuales, en las mismas infraestructuras existentes hoy en día, ya que los motores, oleoductos, y vehículos cisterna no necesitan ser modificados.

Poder utilizar este biogasóleo sin necesidad de modificar motores, accesorios ni infraestructuras, implica un evidente ahorro económico por los costos que tendría el realizar dichas modificaciones.


El uso industrial de la E. coli como catalizador ya es común en la industria farmacéutica.

El nuevo biogasóleo se produce actualmente sólo en cantidades pequeñas dentro de instalaciones de laboratorio. El equipo de Love continuará investigando hasta determinar si la nueva técnica puede ser una alternativa comercial viable para elaborar biogasóleo en cantidades industriales. Si lo es, puede que dentro de unos años elaborar biogasóleo mediante la E. coli sea igual de común o más que su uso como catalizador en la industria farmacéutica.

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Vía farmacológica para reforzar la memoria a través del acto de dormir

Sara Mednick. (Foto: UCR)

Se ha descubierto un mecanismo del sueño que resulta fundamental para la consolidación de los recuerdos, y también se ha comprobado que un medicamento, empleado contra el insomnio, sirve para potenciar dicho mecanismo, con el resultado de mejoras en la memoria.


Investigaciones anteriores encontraron una correlación entre la abundancia de ráfagas de actividad cerebral que duran un segundo o menos durante una fase específica del sueño, y la consolidación de recuerdos, que dependen para ello del hipocampo del cerebro. El hipocampo, una parte de la corteza cerebral, es importante en el proceso que permite a la información de la memoria a corto plazo consolidarse en la memoria a largo plazo. También es importante para la navegación espacial. El hipocampo es una de las primeras regiones del cerebro en resultar dañadas cuando se sufre la enfermedad de Alzheimer.

El equipo de la psicóloga Sara Mednick, de la Universidad de California en Riverside, ha demostrado, por primera vez, el papel crítico que ejercen las citadas ráfagas de actividad cerebral durante el sueño para la consolidación en el hipocampo de los recuerdos, y también ha verificado que una vía farmacológica podría mejorar significativamente ese proceso, mucho más que el sueño por sí solo. Éste es el primer estudio que demuestra que es factible manipular el sueño de un modo que mejore la memoria.

Un total de 49 hombres y mujeres con edades comprendidas entre los 18 y los 39 años, y que dormían de modo normal, recibieron dosis diferentes de zolpidem (Ambien) o de oxibato de sodio (Xyrem), y un placebo, con un descanso de varios días entre dosis para lograr que los fármacos fuesen eliminados de sus cuerpos.


Los investigadores monitorizaron las diversas fases del sueño mientras los sujetos de estudio dormían, midieron su grado de somnolencia y su estado de ánimo después de dormir, y se valieron de varios análisis para evaluar su memoria.

Los investigadores encontraron que el zolpidem incrementó significativamente la densidad de esas ráfagas de actividad cerebral durante el sueño, y mejoró la consolidación de recuerdos verbales, o, dicho de otro modo, incrementó la memoria verbal.

La memoria verbal es la capacidad de recordar palabras, nombres de personas y en general textos.

Los resultados de la nueva investigación podrían conducir a nuevas terapias del sueño que mejoren la memoria en personas ancianas y en pacientes con el Mal de Alzheimer o algunas otras enfermedades mentales.

Hay que tener en cuenta que las personas con alguna de esas enfermedades muestran una disminución en esas ráfagas de actividad cerebral durante el sueño.

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Trasplantan sin problemas a un cerebro células cerebrales derivadas de células cutáneas

De pie en el centro, Su-Chun Zhang habla con su equipo durante la preparación de cultivos de células madre en el laboratorio de investigación de Zhang. A la derecha aparecen Yan Liu, detrás, y Lin Yao, delante. (Foto: Jeff Miller)

Por vez primera, se ha conseguido trasplantar al cerebro de un mono células cerebrales derivadas de células de su piel, y observar a estas singulares células convertirse en varios tipos de células cerebrales adultas.

Después de seis meses, las células con tan singular origen mostraban rasgos del todo normales, y sólo se las podía distinguir de las demás gracias a que inicialmente se las etiquetó con una proteína fluorescente.

Como las células derivaban de células adultas de la piel de cada mono, este experimento constituye una demostración de la viabilidad del concepto de medicina personalizada, en la cual se diseñan tratamientos específicos para cada individuo.

Y como las células de la piel no eran un tejido de otro individuo, no se apreciaron señales de rechazo inmunitario, el cual suele ser un problema importante con los trasplantes de células. "Cuando se observa el cerebro, no se percibe que ahí hay un injerto", subraya Su-Chun Zhang, coautor del estudio y profesor de neurociencia en la Universidad de Wisconsin-Madison en Estados Unidos. Estructuralmente, el cerebro receptor del injerto luce el mismo aspecto que el de un cerebro normal; sólo se puede apreciar el injerto mediante el microscopio de fluorescencia.

Marina Emborg, profesora de física médica en la Universidad de Wisconsin-Madison y coautora del estudio, asevera que ésta es la primera vez que ella ve, en un primate no humano, que las células trasplantadas se integran tan bien, y sin percibirse cicatrices al cabo de seis meses.


Aún es pronto para poder asegurar que esta técnica puede servir para mitigar lesiones cerebrales en humanos, pero por lo menos los nuevos experimentos resultan alentadores, al no surgir problemas que impidan el aposentamiento de las nuevas células en el cerebro.

Obtener neuronas u otras células cerebrales a partir de células de la piel es una proeza científica que en el pasado se consideró imposible pero que se reveló como factible a partir de experimentos pioneros como el realizado por un grupo de científicos de la Escuela de Medicina en la Universidad de Stanford en California.


Los tres monos rhesus sobre los que se ha trabajado en el nuevo estudio tenían dañada una región cerebral con una lesión que causa el Mal de Parkinson.

Las células trasplantadas se obtuvieron de células madre pluripotentes inducidas (células iPS), que pueden, como las células madre embrionarias, convertirse en células especializadas de prácticamente cualquier clase. Las células iPS, sin embargo, derivan de células adultas en vez de provenir de células embrionarias.

En el laboratorio, se convirtieron las células iPS en células progenitoras neurales. Estas células de estado intermedio pueden especializarse luego en las neuronas que transmiten las señales nerviosas, y en células gliales que realizan muchas funciones de apoyo y nutrición. Esta etapa final de su maduración se produjo ya dentro del mono.

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El origen de la enfermedad de Alzheimer puede estar en la evolución del ‘Homo sapiens’

La evolución del cerebro del 'Homo sapiens' puede ser el origen del alzheimer. (Foto: E. Bruner)

Emiliano Bruner, investigador del Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH) de Burgos (España) y Heidi Jacobs, del Instituto de Neurociencia y Medicina de Jülich (Alemania), han publicado un artículo en la revista Journal of Alzheimer’s Disease en el que sugieren que la vulnerabilidad que nuestra especie, el Homo sapiens, tiene a los procesos neurodegenerativos sería “el precio que hay que pagar por nuestras facultades cognitivas”. La hipótesis formulada por ambos científicos integra informaciones procedentes de la paleoneurología (el estudio del sistema cerebral y endocraneal el los fósiles), del análisis de imagen, de la anatomía comparada y de la neurofisiología. 

Según explica Bruner en una entrevista concedida a la Agencia DiCYT, esta postura nace del encuentro entre un paleoneurólogo especializado en anatomía cerebral y evolución humana y una neuropsicóloga especializada en enfermedad de Alzheimer y metabolismo, e intenta proponer “un marco evolutivo a los procesos neurodegenerativos asociados a esta patología tan destructiva para las personas y cada día más presente en nuestra sociedad”. 

El investigador detalla que aunque la enfermedad de Alzheimer se conoce más bien por los daños en la estructura de áreas de la corteza cerebral asociadas a los lóbulos frontales y temporales, recientemente se ha puesto en evidencia que el proceso empieza con unos problemas metabólicos en las áreas parietales profundas. “Se trata de las mismas áreas que, según el registro fósil y paleoneurológico, presentan cambios patentes relacionados con el origen de nuestra propia especie, Homo sapiens, y considerando que ésta patología solo se conoce en nuestra especie, hay que preguntarse si las dos cosas están relacionadas”, subraya. 


Así, es necesario evaluar si los cambios anatómicos que han caracterizado el origen de Homo sapiens, a pesar de ventajas cognitivas, pueden haber conllevado también “efectos secundarios”. 

“El aumento de masa neural, las diferencias de organización geométrica y espacial, el aumento de gastos energéticos, de reparación y de activación metabólica y vascular, pueden haber creado una situación de vulnerabilidad y sobrecarga que genera sensibilidad en las áreas profundas parietales y daños funcionales”, incide el científico, quien señala que aquí se encontraría el origen de la vulnerabilidad a los procesos neurodegenerativos y por tanto de la idea “de que es el precio que tenemos que pagar por nuestras facultades cognitivas”. 

¿Y cómo es posible que la Evolución no se haya “desecho” de estas vulnerabilidades? La respuesta es clara para el investigador. “Al estar la enfermedad de Alzheimer asociada a etapas de la vida ya no reproductivas, como efecto secundario no afecta directamente los criterios de selección natural, pasando silencioso los filtros de la evolución”. 

Respecto a la importancia del estudio elaborado, Bruner advierte que la perspectiva evolutiva no ofrece soluciones directas útiles para desarrollar curas biomédicas, pero puede proporcionar un enfoque diferente para entender el marco biológico de una patología. “Entender una enfermedad compleja como el alzheimer no significa solo entender su presente, sino también su pasado. Es importante tener claro el origen de la patología y los límites biológicos que nos han llevado a ella, ya que solo conociendo estas informaciones se pueden planificar los pasos necesarios de una investigación clínica integrada”, señala. 

Por otro lado, en cuanto a los próximos pasos a dar en esta nueva línea de investigación, el científico recuerda que cada hipótesis debe ser evaluada “con datos y evidencias que se puedan cuantificar”. 

Primero, detalla, la neuroanatomía comparada “tiene que evaluar detenidamente las diferencias entre primates humanos y no humanos en las áreas parietales”. Segundo, hay que evaluar “si los problemas metabólicos asociados a la enfermedad de Alzheimer se deben realmente a estructuras y procesos típicos de nuestra especie”. En tercer lugar, es necesario considerar “las causas físicas del defecto metabólico, como factores térmicos, vasculares, tóxicos o de mantenimiento celular”. Y, finalmente, averiguar “cómo un defecto metabólico en unas áreas puede generar un defecto en la estructura de otras”. 

“Ya tenemos muchas indicaciones sobre todos estos puntos pero hacen falta más datos experimentales. Como propuesta especulativa, también habría que evaluar la posibilidad de encontrar marcadores osteológicos (del hueso) asociados a la enfermedad, lo que permitiría investigar esta patología en los homínidos extintos o en las poblaciones históricas”, agrega.

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Revertir la sordera mediante regeneración de células ciliadas

Tres filas externas de células ciliares y una fila interior, en una cóclea normal. (Imagen: Cortesía de Albert Edge / Hospital del Ojo y el Oído de Massachusetts)

La pérdida de la audición es un significativo problema de salud pública que afecta a mucha gente en el mundo. Sólo en Estados Unidos, esa cifra ya es de cerca de 50 millones de personas.

La pérdida auditiva neurosensorial es la forma más común, siendo causada por la pérdida de células ciliadas de la cóclea. Las células ciliadas son las células receptoras primarias del sonido, que constituyen la base del sentido del oído.

La pérdida de células ciliadas es el resultado de diversos factores, incluyendo la exposición excesiva al ruido, el envejecimiento, ciertas toxinas, infecciones varias y algunos antibióticos y medicamentos anticancerosos. Aunque los audífonos e implantes cocleares pueden mejorar los síntomas, no existen tratamientos conocidos para restablecer la audición, porque las células ciliares auditivas en los mamíferos, a diferencia de en las aves o en los peces, no se regeneran una vez perdidas. El reemplazo de las células ciliares auditivas humanas promete ser un tratamiento que permitiría recuperar la audición después de la pérdida de las células ciliares.


El equipo de Albert Edge, del Hospital del Ojo y el Oído de Massachusetts y la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard, en Cambridge, Massachusetts, de Estados Unidos ambas instituciones, ha demostrado por primera vez que las células ciliares se pueden regenerar en la cóclea dañada de un oído mamífero adulto, mejorando la audición como consecuencia de ello.

Los científicos han logrado esto mediante el uso de un fármaco que estimula a células residentes para que se conviertan en nuevas células ciliares. Este hallazgo tiene un gran potencial para futuras aplicaciones terapéuticas que algún día puedan revertir la sordera en los humanos.

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Editar el genoma con un alto grado de precisión

La nueva técnica desarrollada en el MIT permite editar el ADN en puntos muy precisos. (Gráfico: Christine Daniloff / iMol)

Un nuevo método para actuar en el genoma permite a los científicos insertar múltiples genes en puntos específicos, así como eliminar genes defectuosos.

Al genoma se le compara a menudo con un texto basado en combinaciones de cuatro letras distintas. Ahora, a esa comparación se le podrá añadir otra, más fascinante si cabe: El genoma puede ser editado con una herramienta comparable a un procesador de textos.

Unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, el Instituto Broad (dependiente del MIT y la Universidad de Harvard) y la Universidad Rockefeller en la ciudad de Nueva York, todas estas entidades en Estados Unidos, han desarrollado una nueva técnica para modificar con precisión los genomas de células vivas al añadir o eliminar genes.

La tecnología podría brindar una vía fácil de usar y menos costosa para obtener por ingeniería genética organismos que produzcan biocombustibles, diseñar modelos animales para estudiar enfermedades humanas, y desarrollar nuevas terapias, entre otras posibles aplicaciones.

Para crear su nueva técnica de edición de genomas, el equipo de Feng Zhang, del MIT, modificó un conjunto de proteínas bacterianas que normalmente defienden a las bacterias contra virus invasores. Usando este sistema, los científicos pueden alterar varios sitios del genoma simultáneamente y pueden lograr un control mucho mayor sobre dónde se insertan nuevos genes.


El equipo de investigación ha depositado los componentes genéticos necesarios en Addgene, una organización sin ánimo de lucro, poniendo dichos componentes a disposición de otros científicos que quieran usar el sistema. Los investigadores también han creado un sitio web con consejos y herramientas para usar esta nueva técnica.

Entre otras aplicaciones posibles, este sistema podría ser usado para diseñar nuevas terapias contra dolencias como la enfermedad de Huntington, que parece ser causada por un gen anómalo específico.

El sistema también podría ser útil para tratar casos de SIDA, eliminando linfocitos de los pacientes y haciendo mutar al receptor CCR5, a través del cual el virus VIH entra en las células. Después de ser puestas nuevamente dentro del paciente, esas células serían resistentes a la infección.

Este enfoque también podría facilitar el estudio de enfermedades humanas al inducirse mutaciones específicas en células madre humanas. Usando este sistema de edición de genomas, se pueden agregar de manera muy sistemática mutaciones individuales y diferenciar las células madre en, por ejemplo, neuronas o cardiomiocitos y ver cómo las mutaciones alteran la biología de las células.

La Fundación Bill y Melinda Gates, así como otras entidades, aportaron subvenciones para este trabajo de investigación y desarrollo.

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La luz ultravioleta incrementa antioxidantes en tomates

Someter a radiaciones de luz ultravioleta de baja intensidad a las plantas de tomate incrementa sus antioxidantes y valores nutritivos, los cuales contrarrestan el estrés y hasta el cáncer. El avance científico fue concretado por Gerhard Fischer, profesor asociado de la Facultad de Agronomía de la Universidad Nacional (UN) en Bogotá (Colombia), y Claudia Patricia Pérez, docente del Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola de la Facultad de Ingeniería. Se expuso en el Congreso Internacional de Hortalizas en el Trópico, llevado a cabo en la ciudad de Bogotá. 

El trópico alto colombiano concentra una alta cantidad de luz ultravioleta, que puede quemar los frutos y las plantas totalmente. Esto se debe al agujero en la capa de ozono (en la estratosfera), que hace que llegue luz con baja longitud de onda. 

Es necesario saber qué tipo de plantas resisten esta alta luminosidad en pro de los agricultores de estas regiones y de la sociedad a quienes llegan sus productos. 

“Hemos encontrado plantas resistentes a estas radiaciones. Es el caso de las hortalizas, la alcachofa y la alverja, que son plantas que no se afectan con tanta intensidad; a diferencia del tomate, que es vulnerable a la alta luminosidad”, aclara el profesor Fischer. 

En la época del fenómeno de El Niño, las altas temperaturas y sequías intensifican la radiación ultravioleta, que afecta a las plantas que reciben la luz del sol directamente, especialmente el tomate. 


La profesora Claudia Patricia Pérez desarrolló su tesis en Berlín (Alemania) sobre cómo la irradiación afecta a las plantas. Su pesquisa consistió en irradiar con lámparas de luz ultravioleta de moderada intensidad las plantas y frutos de tomate antes de la cosecha. 

El resultado fue el incremento de antioxidantes como licopeno, betacaroteno y fenoles, que los tomates adquirieron como mecanismo de defensa para resistir la radiación. Estas sustancias son benéficas para los seres humanos. 

En Colombia, actualmente, no se adelanta este tipo de procedimiento. Por eso, la idea es conseguir financiamiento para comenzar a desarrollar el proyecto en el país. 

“Es un avance importante para la sociedad. En un futuro, gracias a esta investigación, las personas podrán acceder a frutas y hortalizas de calidad nutricional superior que ayuden a combatir el estrés y, por qué no, el cáncer”, asegura el investigador. 

Según Fischer, la labor se encamina a constituir grupos interdisciplinarios en los cuales agrónomos, ingenieros agrícolas y de alimentos, biólogos, profesionales de la salud, entre otros, saquen provecho de este hallazgo y sigan construyendo sobre esta base.

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La robustez de una bacteria que genera pepitas de oro a partir de cloruro de oro

"The Great Work of the Metal Lover" en el festival internacional de artes cibernéticas e innovadoras Prix Ars Electronica. (Foto: G.L. Kohuth)

Oro bacteriano de 24 quilates es el producto de una llamativa demostración de las habilidades de cierta bacteria.

Unos investigadores de la Universidad Estatal de Michigan, en Estados Unidos, han descubierto que la capacidad de una bacteria para soportar niveles increíbles de toxicidad es decisiva para su actividad procesando cloruro de oro.

El equipo de Kazem Kashefi y Adam Brown ha comprobado que las bacterias Cupriavidus metallidurans pueden subsistir en un medio con concentraciones enormes de cloruro de oro, un compuesto químico tóxico presente en la naturaleza.

De hecho, las bacterias son al menos 25 veces más resistentes de lo que pensaba hasta ahora la comunidad científica.

Los científicos montaron una especie de "destilería" bacteriana en la que el cloruro de oro es convertido en oro. Brown y Kashefi, imitando el proceso que ellos creen que ocurre en la naturaleza, suministraron a las bacterias cantidades de cloruro de oro más altas que las usadas en experimentos previos.


En aproximadamente una semana, las bacterias procesaron el tóxico cloruro de oro y produjeron una pepita de oro.

Sería demasiado costoso reproducir este experimento a una escala mayor. Por tanto, la "destilería" no tiene, en principio, viabilidad comercial. Ha sido montada como una demostración divulgativa de la extraordinaria actividad de estas bacterias, y también como una obra de arte científico. De hecho, ha sido expuesta como una instalación artística con el título "The Great Work of the Metal Lover" en el prestigioso festival internacional de artes cibernéticas e innovadoras Prix Ars Electronica, de Austria.

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Presentan el nuevo mapa del genoma humano

Esta semana un equipo de investigadores internacional revela que el denominado ‘ADN basura’ en el genoma humano es, en realidad, un gran panel de control con millones de 'interruptores' que regulan la actividad de nuestros genes. Sin estos interruptores, los genes no funcionarían y se podrían originar mutaciones que, a su vez, podrían desencadenar enfermedades. 

Descubierta por cientos de científicos del proyecto Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE), la nueva información es tan exhaustiva y compleja que ha dado lugar a un nuevo modelo de publicación donde los documentos electrónicos y los conjuntos de datos están interconectados. Los resultados aparecen en 30 artículos de acceso abierto conectados entre sí en las revistas Nature, Genome Biology y Genome Research.

El proyecto está liderado por el National Genome Research Institute (NHGRI) en EEUU y el EMBL-European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) en Reino Unido. ENCODE presenta un mapa detallado de la función del genoma que identifica 4 millones de interruptores de genes. Esta referencia esencial ayudará a los investigadores a localizar áreas muy específicas de enfermedades humanas.

"Nuestro genoma sólo funciona gracias a los interruptores: millones de lugares que determinan si un gen se enciende o se apaga", explica Ewan Birney del EMBL-EBI, coordinador de análisis del proyecto. "El proyecto Genoma Humano mostró que sólo el 2% de nuestro genoma contiene genes, que son las instrucciones para hacer proteínas. Pero con ENCODE podemos ver que cerca del 80% del genoma está activamente haciendo algo. Hemos encontrado que una gran parte del genoma - de hecho, una cantidad sorprendente - está implicada en controlar cuándo y dónde se producen las proteínas más allá de simplemente fabricarlas”.


Estos descubrimientos ofrecen el conocimiento que se necesita para mirar más allá de la estructura lineal del genoma y ver cómo toda la red está conectada. Tan importante es saber dónde están ubicados los genes como qué secuencias los controlan. Debido a la compleja estructura tridimensional de nuestro genoma, estos controles a menudo están lejos del gen que regulan si leemos la secuencia linealmente, aunque si se hace de forma tridimensional veremos que se encuentran envueltos alrededor para contactar con ellos.

Si no fuera por ENCODE, probablemente nunca habríamos mirado estas regiones, destacan los investigadores, quienes destacan este paso “enorme” hacia la comprensión del complejo diagrama de cableado del ser humano. ENCODE ayuda a mirar en lo más hondo del circuito de regulación que muestra cómo todas las partes se unen para crear un ser complejo.

El proyecto ha combinado los esfuerzos de 442 científicos en 32 laboratorios en el Reino Unido, EEUU, Singapur, Japón, Suiza y España. En este último país se han involucrado veinte investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) en Barcelona (aunque algunos están, a fecha de hoy, en otros centros).

El científico Roderic Guigó, coordinador del programa de Bioinformática y Genómica del CRG y profesor en la Universidad Pompeu Fabra, ha liderado el grupo de análisis de ARN de ENCODE. También han participado dos investigadores del CNIO y se ha contado con el apoyo del Instituto Nacional de Bioinformática.

Los autores del CRG han colaborado en dos de los artículos publicados en Nature (autores principales en uno de ellos), en otros dos en Genome Biology y en cuatro de los de Genome Research (autores principales en tres de ellos). Investigadores asociados al CRG han diseñado la portada del número especial sobre ENCODE en esta última, inspirándose en el estilo del artista catalán Joan Miró.

Los datos de todo el proyecto han generado cerca de 15 terabytes (15 billones de bytes) de información en bruto, toda ella ahora disponible públicamente. El estudio ha utilizado alrededor de 300 años en tiempo de ordenador para estudiar 147 tipos de tejido y determinar qué enciende o apaga a genes específicos y cómo ese interruptor difiere entre tejidos o tipos celulares.

Los artículos publicados "representan una nueva forma de hacer que los investigadores puedan navegar y acceder a los datos", comenta Magdalena Skipper, editora senior de la revista Nature, que ha producido la plataforma de publicaciones gratuita en internet. Todo el contenido de las tres revistas está conectado digitalmente por temas, de tal forma que los lectores pueden seguir su área de interés entre los trabajos y hasta los datos originales. 

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Hacer crecer dedos y extremidades en humanos que los han perdido

En la aventura más reciente de Spiderman, unos científicos incursionan en el campo de la medicina regenerativa con su trabajo para regenerar una extremidad humana.

Koudy Williams, que se confiesa fan de Spiderman y que ejerce como investigador en medicina regenerativa, dice que la trama del cómic y la película más recientes no es tan inverosímil como la gente podría pensar.

"Estamos trabajando en proyectos a largo plazo para regenerar dedos y extremidades, pero tenemos modos más seguros de hacerlo que los investigadores de Spiderman", explica Williams, quien es profesor en el Instituto de Medicina Regenerativa, dependiente del Centro Médico Baptista de Wake Forest, en Winston-Salem, Carolina del Norte, Estados Unidos.

Varios de los temas científicos abordados en la aventura más reciente de Spiderman, desde el de trabajar en modos de aprovechar las capacidades regenerativas naturales del cuerpo, hasta el de usar materiales naturales como la seda de las telarañas, se abordan hoy en día en los laboratorios de medicina regenerativa, tal como enfatiza Williams. La medicina regenerativa es un campo relativamente nuevo de la ciencia que se centra en reemplazar o reparar tejidos y órganos que estén dañados o enfermos.

En la película, un científico trata de hacer que le vuelva a crecer el brazo que le falta combinando genes humanos y genes de salamandra, la cual tiene la capacidad natural de regenerar sus extremidades. Su experimento sale mal y el científico se convierte en un villano lagarto.

Cuando Williams estaba mirando la película, se sintió aludido en ella, al darse cuenta de que él y sus colaboradores investigan en el mismo campo que el malo de la película. "Nosotros estudiamos las capacidades regenerativas de las salamandras y otros animales y tratamos de aprovechar la capacidad innata del cuerpo de regenerarse a sí mismo", explica Williams. "Pero nunca combinaríamos genes humanos y genes de animales; tenemos métodos mucho más seguros", aclara para tranquilidad de quienes se hayan tomado demasiado al pie de la letra las similitudes entre la investigación de Williams y la del citado villano lagarto.


Tal como explica Williams, los investigadores de la vida real aplican tres métodos en sus investigaciones orientadas a lograr reparar o reemplazar órganos.

Uno de estos métodos es fabricar órganos o secciones de los mismos para reemplazar a los dañados. Esta labor se hace en el laboratorio usando como materia prima células del propio paciente y un andamio que obligue a las células a crecer en los sitios adecuados. Vejigas y secciones de tráqueas han sido construidas de esta manera e implantadas en personas.

Un segundo método es inyectar dentro de un órgano enfermo células que lo ayuden a sanar.

El tercer método, que es el más parecido a la labor científica mostrada en la aventura de Spiderman, consiste en usar agentes que estimulen la regeneración desde el interior.

Al igual que en el cómic y la película de Spiderman, los investigadores en el citado instituto y sus colegas en otras instituciones trabajan en proyectos para regenerar dedos y extremidades, a fin de devolvérselos a personas que han sufrido una amputación.

Sin embargo, tal como advierte Williams, se trata de proyectos a largo plazo. "Todavía faltan años para que seamos capaces de fabricar un brazo biológico, o incluso un dedo biológico", advierte Williams. "Pero estamos trabajando en los componentes, incluyendo músculo, hueso, tejido graso, piel y tendones, y parte de nuestra labor será usar al propio cuerpo para el proceso de regeneración".

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Científicos restauran la visión de un ratón

A través de los años, han existido reportes de distintas curas para la ceguera, pero esta nueva parece ser una de las definitivas. Investigadores y científicos de la Universidad de Berkley han logrado restaurar la visión de un ratón tras inyectar un químico directamente en sus ojos.


Este químico es conocido como AAQ, y actúa como un especie de fotointerruptor, y lo que hace es unir los canales de iones de las proteínas con células de la superficie de la retina. Cuando es expuesto a la luz, el químico cambia el flujo de iones en el ojo, activando las neuronas y devolviendo la vista al ratón.


Si eso suena complicado de entender, pues simplemente  quiere decir que con una pequeña dosis del AAQ, el ratón fue capaz de recuperar la vista en forma temporal. El efecto duró solamente unas pocas horas, pero por supuesto este hecho llevó a los científicos a mejorar el químico y ahora están trabajando en una versión mejorada que esperan pueda durar un par de días.


Esperemos tener más noticias pronto.

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Almacenan en el ADN datos digitales regrabables

Pakpoom Subsoontorn (izquierda) y Jerome Bonnet. (Imagen: Stanford U.)

Después de tres años de investigación y cientos de experimentos, un equipo de científicos ha conseguido crear un método para codificar, almacenar y borrar repetidamente datos digitales en el ADN de células vivas.


El equipo de Jerome Bonnet, Pakpoom Subsoontorn y Drew Endy, todos de la Universidad de Stanford en California, trabajó con enzimas naturales obtenidas de bacterias que fueron adaptadas para orientar secuencias específicas de ADN en un sentido o en el contrario, a voluntad y las veces deseadas.


En términos prácticos, han inventado el equivalente genético de un dígito binario o bit. Las dos orientaciones de cada secuencia son como el cero y el uno. Si la sección de ADN apunta en una dirección, representa un cero. Si apunta hacia el otro lado, representa un uno.


El almacenamiento programable de datos en el ADN de células vivas podría ser una herramienta muy eficaz para estudiar a fondo el cáncer, el envejecimiento, el desarrollo de organismos, los cambios en entornos naturales, y, por supuesto, para hacer cosas más asombrosas e inquietantes, como por ejemplo crear una computadora biológica, tema fascinante de la ciencia-ficción que acaso podría convertirse en realidad en un futuro no muy lejano.



No menos fascinante es la posibilidad de que los científicos puedan, por ejemplo, contar las veces que una célula se divide, o permitir desconectar células antes de que se vuelvan cancerosas.


Logrado este sistema de memoria bioquímica de un bit, ahora hay que llegar a los dos bits, luego a los tres, y así sucesivamente hasta lograr alcanzar 1 byte. Endy calcula que el avance en esta línea de investigación y desarrollo será ahora más fácil que en los tres primeros años, y que por eso harán progresos más deprisa. Aun así, Endy y sus colegas no creen que su sistema alcance 1 byte hasta dentro de una década

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Cultivo de Células Madre permite la reparación ósea

Célula de piel. (Foto: U. Michigan)

Investigadores de la Universidad de Michigan en Estados Unidos han demostrado que en una superficie especial, libre de contaminantes biológicos, se permite el desarrollo de células madre derivadas de adultos y su transformación en multiples tipos de células. El éxito acerca a las terapias con células madre aún más.


Para probar los poderes regenerativos de las células, las células óseas cultivadas en esa superficie fueron transplantadas en agujeros en los cráneos de ratones, produciendo cuatro veces más crecimiento de huesos que en los ratones sin las células óseas adicionales.


Las células de un embrión pueden ser realmente lo que quieran cuando son adultas: órganos, nervios, piel, hueso, cualquier tipo de célula humana. Las células madre "inducidas" derivadas de adultos pueden hacer esto y mejor, porque las células de origen que provienen del paciente son perfectamente compatibles para tratamientos médicos.


Pablo Krebsbach, Profesor de Ciencias Biológicas y Materiales en la Escuela de Odontología de la Universidad de Michigan, UM, explica el proceso: "De algún modo, hemos retrocedido el reloj. Estamos tomando una célula especializada adulta y la reprogramamos genéticamente, para que se comporte como una célula más primitiva".


En concreto, transforman células humanas de piel en células madre. A menos de cinco años del descubrimniento de este método, los investigadores aún no saben exactamente cómo funciona, pero el proceso implica la adición de proteínas que pueden activar y desactivar genes en las células adultas.


Antes de que las células madre puedan ser utilizadas para realizar reparaciones en el cuerpo, deben ser cultivadas y dirigidas a convertirse en el tipo de célula deseada. Los investigadores generalmente utilizan superficies de células y proteínas animales para los hábitat de células madre, pero estos genes son caros de producir y los lotes varían dependiendo del animal individual.


"No se sabe muy bien lo que hay allí". dijo Joerg Lahann, Profesor asociado de Ingeniería Química y de Ingeniería Biomédica.


Por ejemplo, las células humanas se cultivan a menudo sobre células de ratón, pero pueden hacerse un poco nativas, comenzando a producir algunas proteínas de ratón, lo cual puede invitar a un ataque por el sistema inmunológico del paciente.


El gel polímero creado por Lahann y sus colegas en el año 2010 evita estos problemas porque los investigadores son capaces de controlar todos los ingredientes del gel y cómo se combinan.



"Básicamente es la facilidad de un plato de plástico" dijo Lahann. "No hay contaminación biológica que pueda influir en sus células madre humanas".


Lahann y sus colegas han demostrado que estas superficies podrían cultivar células madre embrionarias. Ahora, Lahann se ha asociado con el equipo de Krebsbach para demostrar que la superficie polímera también puede apoyar el crecimiento de células madre inducidas que son médicamente más prometedoras, manteniéndolas en su estado de mayor potencial. Para demostrar que las células se pueden transformar en distintos tipos, el equipo las transformó en células de grasa, cartílago y óseas.


Luego, probaron si estas células podrían ayudar al cuerpo a hacer reparaciones. Específicamente, intentaron reparar agujeros de cinco milímetros en los cráneos de los ratones. Los sistemas inmunológicos débiles de los ratones no atacaron las células óseas humanas, permitiendo a las células ayudar a llenar el agujero.


Después de ocho semanas, los ratones que habían recibido las células óseas tenían 4,2 veces más cantidad de hueso nuevo. El equipo pudo demostrar que el crecimiento adicional de hueso provenía de las células añadidas, ya que era hueso humano.


"El concepto no es específico del hueso," dijo Krebsbach. "Si realmente desarrollamos maneras de cultivar estas células sin productos de ratones o animales, al final, otros científicos alrededor del mundo pueden generar su tejido de interés".


En el futuro, el equipo de Lahann quiere explorar usar el gel para hacer crecer células madre y células especializadas en distintas formas físicas, como una estructura similar al hueso o una microfibra similar a los nervios.


El artículo "Derivation of Mesenchymal Stem Cells from Human Induced Pluripotent Stem Cells Cultured on Synthetic Substrates" aparece en la edición de Junio de la publicación Stem Cells.


Krebsbach es Profesor de Odontología H. Roberts y profesor de Ingenería Biomédica. Lahann es también profesor asociado de Ciencias de Materiales e Ingeniería, profesor asociado de Ciencias Macromoleculares e Ingeniería y Director del Instituto Biointerfaces.

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Reconstruyen el genoma de un feto humano a partir del ADN de sus futuros padres

La técnica reconstruye el genoma completo de un feto humano de forma no invasiva. (Imagen: Shendure Lab)

Científicos estadounidenses han reconstruido el genoma completo de un feto humano a partir de las muestras de ADN de los futuros padres. La técnica prenatal, publicada esta semana en Science Translational Medicine, se postula como una prueba de detección de enfermedades congénitas no invasiva a las 18 semanas y media.


Aproximadamente el 13% del ADN circulante en la sangre materna es de origen fetal. Aunque su concentración varía de una mujer a otra, los expertos liderados por Jacob O. Kitzman, investigador de la Universidad de Washington (EE UU), demostraron su potencial en el diagnóstico prenatal al combinarlo con los millones de variantes genéticas de la embarazada (haplotipo) y la secuenciación del genoma del futuro padre.



Uno de los mayores retos fue predecir qué variantes genéticas se transmitirían de madre a hijo, ya que la mayor parte del material genético del plasma deriva de la madre y no del feto. Otro de los inconvenientes fue identificar las nuevas mutaciones en el genoma del feto.


Los investigadores dejan constancia de la necesidad de mejorar este método, que en 2010 ya había mostrado su potencial predictivo a partir del ADN circulante en el plasma de la mujer embarazada. Aun así, aseguran que su hallazgo podría servir para obtener un mapa prenatal integral de los trastornos mendelianos en “un futuro próximo”.


Se conocen más de 3.000 enfermedades genéticas con un patrón de herencia claro que afectan al 1% de los nacimientos. Una de ellas es el síndrome de Down, que responde a un trastorno genético por una copia extra del cromosoma 21.


Estos desórdenes, transmitidos por herencia según las leyes de Mendel, se detectan mediante dos pruebas prenatales invasivas, que solo se realizan si el médico sospecha de alguna anomalía cromosómica.


La primera se hace con un pequeño trozo de tejido del útero que se consigue vía vaginal o abdominal y se conoce como muestra de vellosidades coriónicas. La otra es la amniocentesis a través de vía vaginal. Durante el segundo trimestre del embarazo se extrae el líquido amniótico que rodea al feto.

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Genes que determinan el tamaño del cerebro humano y su inteligencia

Un equipo de más de 200 científicos de 100 instituciones de todas partes del mundo ha trabajado en el que ha sido el estudio más grande sobre el cerebro, mapeando los genes humanos que fomentan o sabotean la resistencia del cerebro a diversas enfermedades mentales.


El estudio también ha desvelado nuevos genes que podrían explicar diferencias entre individuos en la inteligencia y el tamaño del cerebro.


Tres años atrás, el laboratorio de Paul Thompson, profesor de neurología en la Escuela de Medicina David Geffen de la UCLA (Universidad de California en Los Ángeles), inició una colaboración científica con los genetistas Nick Martin y Margaret Wright del Instituto de Investigación Médica de Queensland en Brisbane, Australia, y con la genetista Barbara Franke del Centro Médico de la Universidad Radboud de Nijmegen, en los Países Bajos. Los cuatro investigadores buscaron y recibieron la ayuda de laboratorios de todas partes del mundo que trabajaban con imágenes cerebrales. Estos laboratorios contribuyeron a la investigación reuniendo y aportando sus escaneos cerebrales y datos genómicos. De este modo, nació el Proyecto ENIGMA (por las siglas de Enhancing Neuro Imaging Genetics through Meta-Analysis).


Por separado y ateniéndose sólo a sus escaneos, cada uno de los centros no podía revisar una cantidad lo bastante alta de escaneos cerebrales como para obtener resultados definitivos. Al compartir los datos en el marco del Proyecto ENIGMA, fue posible obtener una muestra lo suficientemente grande como para detectar patrones claros en la variación genética y mostrar cómo estos cambios alteran físicamente al cerebro y determinan la resistencia del cerebro a diversas enfermedades mentales.

Los investigadores del proyecto ENIGMA midieron el tamaño del cerebro y el de sus centros de memoria, en imágenes de resonancia magnética de 21.151 personas sanas, analizando a la vez el ADN de cada una.

Cuando los científicos analizaron el ADN de las personas cuyas imágenes mostraban cerebros más pequeños, encontraron una reiterada relación entre cambios sutiles en el código genético y centros de la memoria más pequeños.

Los investigadores del proyecto ENIGMA también han descubierto genes que explican diferencias individuales en la inteligencia. Han constatado que una variante en un gen llamado HMGA2 afecta al tamaño del cerebro y a la inteligencia de la persona. El ADN se compone de cuatro bases: A, C, T y G. La gente cuyo gen HMGA2 tenía una letra "C" en lugar de una "T" en una ubicación particular del gen, tenía un cerebro más grande y lograba una mayor eficiencia en los tests estándar de coeficiente intelectual. Que una sola letra provoque un cambio positivo tan grande es sin duda un hecho muy llamativo, tal como subraya Thompson.

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Robot capaz de residir dentro del cuerpo humano y ejercer de centinela de la salud

En el futuro, habrá microrrobots capaces de vivir dentro del cuerpo humano para ejercer de centinelas de la salud. (Recreación artística de Jorge Munnshe para Amazings)

En lo que es otro ejemplo fascinante de ciencia-ficción convertida en realidad, se está desarrollando un diminuto robot, por ahora sólo en fase de prototipo, que funciona en ciertos aspectos como una criatura viva y que algún día podría ser usado de manera segura para identificar enfermedades en el cuerpo humano.


La intención con el diseño del robot es crear e integrar componentes que respondan a la luz y a las sustancias químicas de la misma forma que responden los sistemas biológicos. Es un nuevo camino dentro de la robótica. El objetivo final es que el robot, llamado Cyberplasm, tenga un sistema nervioso electrónico, sensores producidos con células de mamíferos que hagan la función de los ojos y la de una nariz, así como músculos artificiales que usen glucosa como fuente de energía para accionarse y propulsar al robot.


El Cyberplasm estará en fase de desarrollo durante los próximos años como parte de una colaboración internacional financiada por el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC) en el Reino Unido, y por la Fundación Nacional estadounidense de Ciencia (NSF). El trabajo en el Reino Unido se está realizando en la Universidad de Newcastle.


Entre los usos futuros del Cyberplasm podría estar la capacidad de nadar por el interior del cuerpo humano, sin interferir con el funcionamiento normal de éste y sin que la persona notase nada, con el propósito de detectar una amplia gama de enfermedades.


Una vez que sea desarrollado, el prototipo del Cyberplasm tendrá menos de 1 centímetro de largo. Las versiones futuras podrían tener menos de 1 milímetro de largo o incluso ser construidas a escala nanométrica.



Los sensores del Cyberplasm están siendo desarrollados por el equipo de Daniel Frankel, de la Universidad de Newcastle, para que respondan a estímulos externos convirtiéndolos en impulsos electrónicos que son enviados a un "cerebro" electrónico equipado con sofisticados microchips. Este cerebro luego enviará mensajes electrónicos a músculos artificiales indicándoles que se contraigan y relajen, haciendo posible que el robot navegue de manera segura mediante un movimiento ondulante.


De modo similar, a través de estos sistemas se pueden recolectar y almacenar datos sobre la composición química del entorno del robot a los que después pueda tener acceso el personal cualificado que trabaje con él.


Los robotistas del proyecto están ahora desarrollando y probando componentes individuales del Cyberplasm. Se prevé alcanzar la etapa de ensamblaje dentro de un par de años. El Cyberplasm podría comenzar a ser usado en situaciones reales dentro de unos cinco años.

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Nueva técnica de resonancia magnética

Imagen MRI. (Foto: Yale U.)

Un equipo de investigadores de la Universidad de Yale, Estados Unidos, ha desarrollado una nueva técnica para ver dentro de objetos sólidos de ciertas clases, incluyendo huesos y tejidos de animales. Este avance hará posible escudriñar el interior de objetos de materiales que hasta ahora resultaban inescrutables debido a las limitaciones de las técnicas tradicionales de resonancia magnética.


La nueva técnica, un sistema especial de captación de imágenes mediante resonancia magnética (MRI), permite generar imágenes tridimensionales del interior de ciertos objetos sólidos, duros y blandos, gracias a las señales emitidas por su contenido de fósforo.


La MRI tradicional produce una imagen manipulando los átomos de hidrógeno de un objeto mediante potentes electroimanes y ráfagas de ondas de radio. Los átomos absorben, y luego emiten, la energía de las ondas de radio, revelando su ubicación precisa. Un ordenador traduce las señales de radio en imágenes. La MRI normal es una poderosa herramienta para examinar los materiales ricos en agua, como por ejemplo los órganos en nuestra anatomía, porque contienen una gran cantidad de hidrógeno, al ser éste uno de los dos componentes del agua. Pero es difícil de usar en sólidos comparativamente pobres en agua, como es el caso de los huesos.



El método desarrollado por el equipo de Sean Barrett, Merideth A. Frey, Michael Michaud, Joshua N. VanHouten, Karl L. Insogna, y Joseph A. Madri, tiene como objetivo los átomos de fósforo en vez de los átomos de hidrógeno, y aplica una secuencia más complicada de pulsos de ondas de radio. Estos pulsos extra son la innovación decisiva que permite obtener imágenes de alta resolución espacial de elementos como el fósforo, el cual es relativamente abundante en muchas muestras biológicas.


Conviene aclarar que, por ahora, el nuevo método de MRI sólo puede aplicarse a objetos inanimados. Entre otras cosas, genera demasiado calor. De todos modos, aún con las actuales limitaciones, la técnica tendrá innumerables aplicaciones prácticas.

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Crean el AXN, una alternativa sintética al ADN

Los investigadores han seguido las mutaciones en enzimas AXN polimerasas. (Imagen: Vitor Pinheiro et al./Science)

Hasta ahora se creía que las únicas moléculas capaces de contener y transferir información biológica eran el ADN y el ARN. Un equipo de científicos ha sintetizado en el laboratorio seis polímeros que también cumplen con las leyes de la herencia y, uno de ellos, con la evolución darwiniana. Este descubrimiento puede tener enormes implicaciones para la biotecnología y la medicina, según sus autores.


“Hemos creado polímeros sintéticos diferentes al ADN y al ARN, que pueden almacenar y propagar información, dos de las señas de identidad de la herencia y de la vida”, explica a SINC Phil Holliger, coordinador de un estudio publicado en la revista Science. En esta investigación, llevada a cabo en Universidad British Columbia de Canadá, los científicos han sintetizado seis moléculas de lo que han llamado ‘AXN’ y una de ellas es capaz de adaptarse a condiciones cambiantes en el laboratorio de manera análoga a como funciona la evolución.


“Nuestro descubrimiento implica que no existe ningún imperativo por el que la vida se tenga que basar en el ADN y el ARN –explica el científico–. Lo más probable es que su presencia no sea más que el reflejo congelado de un ‘accidente’ que se produjo en el origen de la vida”.


El ADN consiste en una serie de nucleótidos conectados entre sí. Cada uno de ellos está formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina o timina) y un grupo fosfato. Estas cuatro bases se ordenan en forma de cadena y codifican la información genética de todos los seres vivos conocidos de la historia del planeta. La alternativa creada por el investigador Vitor Pinheiro y sus colegas está compuesta por nucleótidos en los que el azúcar desoxirribosa ha sido reemplazado por seis tipos de azúcares distintos, dando lugar a seis moléculas de AXN distintas.



El AXN es capaz de replicar la información que contiene, ya que puede unirse de manera complementaria al ADN y al ARN y también puede sintetizarse a partir de estas cadenas. Además, una de las nuevas moléculas de AXN, llamada AHN, se comporta como el ADN cuando se encuentra en condiciones cambiantes y puede evolucionar hacia otras formas que se enlazan más específicamente con un objetivo en particular.


“Los resultados implican que puede haber otras maneras de almacenar la información genética distintas a las que conocemos, tanto en nuestro planeta como en el universo”, afirma Holliger.


“Esto abre las puertas a la era de la genética sintética y tiene implicaciones para la exobiología, la biotecnología y la comprensión de nosotros mismos” escribe Gerald Joyce, experto reconocido del Instituto de Investigación Scripps (EE UU), en una editorial de la misma revista Science donde se publica esta investigación. 

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La gran versatilidad del cerebro para controlar acciones extracorpóreas

Es posible diseñar una prótesis controlable por el cerebro. (Imagen: UC Berkeley)

Un equipo de neurocientíficos ha demostrado que el cerebro es más flexible y adiestrable de lo que se pensaba, lo cual abre una puerta al desarrollo de dispositivos protésicos controlados mediante el pensamiento que ayuden a personas que tienen lesiones de médula espinal, amputaciones y otras discapacidades.


Este nuevo estudio demuestra que gracias a la enorme plasticidad del cerebro, ciertas partes de éste pueden ser entrenadas para hacer algo que normalmente no hacen. Los mismos circuitos cerebrales empleados en el aprendizaje de habilidades motoras como por ejemplo montar en bicicleta o conducir un automóvil, pueden ser usados para aprender a ejecutar tareas puramente mentales.


El equipo formado por José Carmena, John Long y Aaron Koralek, los tres de la Universidad de California en Berkeley, así como Rui Costa y Xin Jin, ambos de la Fundación Champalimaud en Portugal, preparó un experimento en el que unas ratas sólo podían completar una tarea si usaban su mente de un modo muy distinto al vinculado a las acciones motoras.


A las ratas se les dotó de una interfaz cerebro-máquina que convertía las ondas cerebrales de ciertas neuronas en sonidos audibles. Para obtener una recompensa de alimento que, dependiendo del sonido generado, podía ser agua azucarada o bolitas de comida, las ratas tenían que controlar sus patrones de pensamiento de un circuito cerebral específico para poder subir o bajar el tono de la señal acústica.


A las ratas se les daba una realimentación auditiva (podían escuchar la señal acústica que modulaban con su mente) para que aprendieran a asociar patrones específicos de pensamiento con un sonido de tono específico. Durante un período de apenas dos semanas, las ratas aprendieron rápidamente que para obtener bolitas de comida, tenían que crear un sonido de tono agudo, y para obtener agua azucarada necesitaban crear un sonido de tono bajo.



Si el grupo de neuronas con el que era posible realizar la tarea era usado para su función original, mover los bigotes del animal, no se producía cambio útil alguno en el sonido, y la rata no obtenía una recompensa alimentaria.


Este uso del cerebro para funciones extracorpóreas es algo que obviamente no resulta natural para las ratas. Y sin embargo, estos animales se adaptaron a esa nueva función, haciendo que una parte de su cerebro aprendiera a hacer cosas ajenas a su cometido natural. Las ratas sabían que controlar el tono del sonido era lo que les dada la recompensa que escogían, y de este modo fueron capaces de controlar cuánta agua azucarada o bolitas de comida recibían, y cuándo, sin valerse para ello de movimiento físico alguno.


Esto nos dice que es posible diseñar una prótesis controlable por el cerebro de maneras que no tengan necesariamente que imitar la anatomía del sistema motor natural para que la prótesis funcione.

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