Nuevamente el espacio cultural TED nos brinda la oportunidad de acceder
al pensamiento e investigaciones actuales. En este caso de la mano de Sebastian
Seung, quién está trazando un nuevo modelo tremendamente ambicioso del cerebro
que se centra en las conexiones interneuronales. Él lo llama
"conectoma" y es tan individual como nuestro genoma y entenderlo
podría abrir una nueva manera de entender nuestro cerebro y nuestra mente.
Sebastian Seung is a leader in the new field of connectomics, currently
the hottest space in neuroscience, which studies, in once-impossible detail,
the wiring of the brain. Full bio »
Aquí dejo la traducción de esta interesante conferencia que a su
vez podéis ver en castellano en el enlace inferior a la pantalla.
Vivimos en un tiempo notable: la era de la genómica. El genoma es toda la secuencia del ADN. Tu secuencia y la mía son levemente diferentes. Por eso tenemos aspectos diferentes. Yo tengo ojos marrones. Ustedes quizá azules o grises. Pero no es sólo superficial. Los titulares nos dicen que los genes pueden provocar enfermedades espantosas, y quizá modelar nuestra personalidad o provocarnos trastornos mentales. Nuestros genes parecen tener un poder impresionante en nuestro destino. Y, sin embargo, me gustaría pensar que soy más que mis genes. ¿Qué piensan muchachos? ¿Son Uds más que sus genes? (Audiencia: Sí) ¿Sí? Creo que algunas personas están de acuerdo conmigo. Creo que deberíamos hacer una declaración. Creo que debemos decirlo todos juntos. Muy bien: "Soy más que mis genes", todos juntos. Todo el mundo: soy más que mis genes. Sebastian Seung: ¿Qué soy? Soy mi conectoma. Ahora, como son realmente geniales, pueden seguirme la corriente y decirlo todos juntos también. Bien. Ahora todos juntos. Todo el mundo: soy mi conectoma. SS: eso estuvo genial. Gente, son fabulosos, ni siquiera saben qué es un conectoma pero están dispuestos a jugar conmigo. Ya me puedo dar por satisfecho.
Hasta ahora se conoce un solo
conectoma: el de este gusano
minúsculo. Su modesto sistema
nervioso consta de sólo 300
neuronas. Y en las décadas del 70
y 80 un equipo científico trazó el mapa de sus 7.000 conexiones interneuronales. En este diagrama cada nodo es una
neurona y cada línea una
conexión. Este es el conectoma
del gusano C. elegans. Nuestro conectoma es mucho más complejo
porque nuestro cerebro tiene más de 100 mil millones de
neuronas y 10 mil veces más
conexiones. Hay un diagrama como
este para nuestro cerebro pero no
hay manera de que quepa en esta diapositiva. Nuestro conectoma tiene un millón de
veces más conexiones que letras
en todo nuestro genoma. Eso es
mucha información.
¿Qué hay en esa información?
No lo sabemos con seguridad pero hay
teorías. Desde el siglo XIX los
neurocientíficos han especulado que
quizá los recuerdos, la
información que te define -- quizá
tus recuerdos, están almacenados en
las conexiones interneuronales. Y
tal vez otros aspectos de la identidad personal, quizá tu personalidad, tu intelecto,
tal vez estén también codificados
en las conexiones interneuronales.
Ahora pueden ver por qué les propuse
esta hipótesis: soy mi conectoma.
No les pedí que lo canten porque sea
cierto, sólo quiero que lo
recuerden. Y, de hecho, no
sabemos si esta hipótesis es correcta porque nunca hemos tenido tecnologías
tan potentes como para demostrarla.
Hallar el conectoma de ese gusano
llevó una docena de años de tedioso
trabajo. Y para encontrar
conectomas de cerebros como los nuestros necesitamos tecnologías más
sofisticadas, automatizadas, que
aceleren el proceso de búsqueda de conectomas. En los próximos minutos les voy a contar
de alguna de estas tecnologías que
se encuentran actualmente en desarrollo en mi laboratorio y en el de mis
colaboradores.
Probablemente ya hayan visto
imágenes de neuronas. Pueden
reconocerlas instantáneamente por
sus formas fantásticas. Tienen
largas y delicadas ramificaciones; en
pocas palabras: parecen árboles. Pero
esto es una sola neurona. Para
encontrar conectomas tenemos que
ver todas las neuronas al mismo tiempo. Vamos a conocer a Bobby Kasthuri del laboratorio de Jeff Lichtman de la Universidad de Harvard. Bobby tiene allí rebanadas muy delgadas
de un cerebro de ratón. Y lo estamos aumentando 100.000 veces
para tener la resolución que nos permita ver las ramas de
neuronas todas al mismo tiempo. Salvo
que todavía no pueden reconocerlas y
por eso tenemos que trabajar en tres dimensiones.
Si tomamos muchas imágenes de
muchas rebanadas del cerebro y
las apilamos obtenemos una imagen
tridimensional. Todavía no pueden
ver las ramas. Así que empezamos
por arriba y coloreamos de rojo
la sección transversal de una rama, y hacemos lo mismo con la rebanada
siguiente y con la próxima. Y seguimos así, rebanada tras rebanada. Si continuamos con toda la pila podemos reconstruir la figura
tridimensional de un pequeño
fragmento de la rama de una neurona. Y podemos hacerlo con otra neurona en
verde. Y puede verse que la
neurona verde toca a la neurona roja en dos partes, y eso es lo que se llama sinapsis.
Acerquémonos a una sinapsis.
Mantengamos la vista en el interior
de la neurona verde. Deberían ver
unos circulitos. Se llaman
vesículas. Contienen una molécula
conocida como neurotransmisor. Y
así, cuando la neurona verde quiere comunicarse, cuando quiere enviar un mensaje a la
neurona roja, escupe un
neurotransmisor. En la sinapsis
las dos neuronas se dice que
están conectadas como dos amigas
que hablan por teléfono.
Ya ven cómo encontrar una sinapsis. ¿Cómo podemos encontrar un conectoma? Bueno, tomamos esta pila de imágenes tridimensionales y la procesamos como si fuese un libro para colorear en 3D. Pintamos cada neurona con un color diferente y luego miramos en todas las imágenes, encontramos las sinapsis y anotamos los colores de las dos neuronas involucradas en cada sinapsis. Si pudiéramos hacer esto con todas las imágenes encontraríamos un conectoma.
Hasta ahora han aprendido lo básico sobre neuronas y
sinapsis. Por eso creo que están
listos para abordar uno de los
temas más importantes de la neurociencia: ¿en qué difieren los cerebros de hombres
y mujeres? Según este libro de auto-ayuda el cerebro masculino es como un gofre;
mantienen su vida dividida en
secciones. El cerebro femenino es
como los espaguetis: todo en su
vida está relacionado con todo lo demás. Ustedes se ríen, pero este libro cambió mi vida. En serio, ¿cuál es el error en esto?
Ya saben lo suficiente como para
responder cuál es el error en esta afirmación. No importa si uno es hombre o mujer todos los cerebros son como espaguetis.
O tal vez son capellini delgadísimos
con ramificaciones. Así como un
espagueti toca a muchos otros en
el plato, una neurona toca a
muchas otras mediante sus ramas
enredadas. Una neurona puede
estar conectada con muchas otras, porque
puede haber sinapsis en estos
puntos de contacto. A estas
alturas es posible que hayan perdido la perspectiva del tamaño real de este cubo de tejido
cerebral.
Veamos una serie de
comparaciones. Les voy a mostrar.
Esto es muy diminuto. Tiene 6 micrones de lado. Aquí está comparado con una neurona
entera. Y se nota que en realidad
sólo los fragmentos más pequeños de las ramas están contenidos dentro de este cubo.
Y una neurona es más pequeña que el
cerebro. Ese es el cerebro de un
ratón. Es mucho más pequeño que
el humano. Por eso cuando le
muestro esto a mis amigos a veces
me han dicho: "Sabes
Sebastian, deberías darte por vencido. La neurociencia es imposible". Porque si uno mira al cerebro a simple
vista no ve realmente lo complejo
que es pero si usamos un
microscopio finalmente se revela
su oculta complejidad.
En el siglo XVII el matemático y filósofo Blaise Pascal,
escribió sobre su temor al infinito,
su sensación de insignificancia al contemplar las vastas extensiones del
espacio exterior. Y, como
científico, no se supone que deba
hablar de mis sensaciones. Demasiada
información, profesor.
Pero, ¿puedo? Siento curiosidad, y siento asombro, pero a veces, también desesperación.
¿Por qué elegí estudiar este órgano tan asombroso en su
complejidad que bien podría ser
infinito? Es absurdo. ¿Cómo nos atrevemos siquiera a pensar
que alguna vez podremos entender
esto?
Y, sin embargo, persisto en
este empeño quijotesco. De hecho,
actualmente abrigo nuevas esperanzas. Algún día una flota de microscopios capturará cada neurona y cada sinapsis en una gran base de datos de imágenes.
Y algún día supercomputadoras con
inteligencia artificial analizarán
las imágenes sin supervisión humana para sintetizarlas en un conectoma. No lo sé, pero espero vivir para ver ese
día. Porque hallar un conectoma
humano entero es uno de los
desafíos tecnológicos más grandes de todos los tiempos. El éxito demandará el trabajo de
generaciones. En la actualidad,
mis colaboradores y yo, estamos
buscando algo mucho más modesto, sólo
encontrar conectomas parciales de
pequeños trozos de cerebro de ratones y humanos. Pero incluso eso será suficiente para
las primeras pruebas de esta hipótesis de que soy un conectoma. Permítanme que intente convencerlos de
la plausibilidad de esta hipótesis, que vale la pena tomar en serio.
A medida que crecemos en la
infancia y envejecemos en la
adultez nuestra identidad cambia
lentamente. Del mismo modo cada
conectoma cambia con el tiempo.
¿Qué tipo de cambios ocurren? Bueno, las neuronas, como los árboles,
pueden tener nuevas ramas y perder otras. Se pueden crear sinapsis y se pueden eliminar otras. Y las sinapsis pueden aumentar de tamaño,
y pueden disminuir de tamaño. Segunda pregunta: ¿qué provoca estos cambios? Bueno, es verdad. Hasta cierto punto están programados por
los genes. Pero esa no es la
historia completa porque hay
señales, señales eléctricas, que
viajan por las ramas de las neuronas y señales químicas que saltan de rama en rama. Estas señales se llaman actividad
neuronal. Y hay mucha evidencia
de que la actividad neuronal codifica el pensamiento, los
sentimientos y las percepciones, nuestras
experiencias mentales. Y hay mucha
evidencia de que la actividad neuronal puede hacer que cambien nuestras
conexiones. Y si se unen estos
dos hechos esto significa que
nuestras experiencias pueden
cambiar nuestro conectoma. Por
eso cada conectoma es único, incluso
los de gemelos genéticamente idénticos. El conectoma es la confluencia de
naturaleza y crianza. Y podría
ser cierto que el mero acto de
pensar puede cambiar nuestro
conectoma; una idea que puede
resultar poderosa.
¿Qué hay en esta imagen? Una corriente de agua fría y
refrescante, dicen. ¿Qué más hay
en esta imagen? No se olviden del
surco de la Tierra llamado lecho
del arroyo. Sin él el agua no
sabría en qué dirección fluir. Y
con el arroyo me gustaría
proponer una metáfora de la
relación entre la actividad neuronal y la conectividad. La actividad neuronal cambia
constantemente. Es como el agua
del arroyo; nunca se queda quieta. Las
conexiones de la red neuronal del
cerebro determinan las vías por las que fluye la actividad neuronal.
Entonces el conectoma es como el
lecho del arroyo. Pero la
metáfora es más rica. Porque es
verdad que el lecho del arroyo guía
al flujo de agua pero, con el
tiempo, el agua también da forma
al lecho del arroyo. Y como acabo
de decirles la actividad neuronal
puede cambiar al conectoma. Y si
me permiten elevar el nivel de la
metáfora les recordaré que la
actividad neuronal es la base
física, eso dicen los neurocientíficos, de los pensamientos, los sentimientos y
las percepciones. Por eso
podríamos hablar de de un
torrente de conciencia. La
actividad neuronal es el agua y
el conectoma el lecho del torrente.
Volvamos de la metáfora y retomemos la ciencia. Supongamos que las tecnologías para
hallar conectomas funcionan. ¿Cómo vamos a probar la hipótesis "soy mi conectoma"? Bueno, propongo una prueba directa: tratemos de leer recuerdos de los conectomas.
Piensen en la memoria de largas secuencias temporales de
movimientos como las de un
pianista que toca una sonata de Beethoven. Según la teoría que data del siglo XIX
tales recuerdos están almacenados
como cadenas de conexiones sinápticas
en el cerebro. Porque si se
activan las primeras neuronas de la cadena mediante sus sinapsis envían mensajes a
las otras neuronas, que se activan, y así sucesivamente siguiendo un efecto dominó. Y esta secuencia de activación neuronal
se presume que es la base neuronal
de esa secuencia de movimientos.
Así que una manera de tratar
de probar la teoría es buscar
esas cadenas dentro de los
conectomas. Pero no va a ser
fácil porque no van a tener este aspecto. Van a estar cifradas. Tendremos que usar nuestras computadoras
para tratar de descifrar la cadena.
Y si podemos hacer eso la secuencia de neuronas que recuperemos
al descifrar [la cadena] será una
predicción del patrón de actividad neuronal que se reproduce en el cerebro en la
recuperación de memoria. Y si eso
funcionara sería el primer
ejemplo de lectura de memoria de un conectoma.
¡Qué lío! ¿Alguna vez han tratado de conectar un
sistema tan complejo como ese?
Espero que no. Pero si lo han hecho sabrán que es muy
fácil cometer un error. Las ramas
neuronales son como los cables del cerebro. ¿Alguien puede adivinar cuál es la
longitud total de cables del cerebro? Les daré una pista. Es un número grande.
(Risas) Estimo millones de kilómetros. Todo dentro del cráneo. Y si uno entiende ese número puede ver fácilmente que hay un enorme potencial de un mal
cableado cerebral. De hecho a la
prensa popular le encantan los titulares como: "Los cerebros anoréxicos tienen un
cableado diferente", o
"Los cerebros autistas tienen un cableado diferente". Estas son afirmaciones plausibles, pero en verdad, no podemos ver el cableado cerebral tan
claramente como para saber si son
realmente ciertas. Las
tecnologías de visualización de conectomas nos permitirán finalmente leer el mal cableado del cerebro para ver desórdenes mentales en los
conectomas.
A veces la mejor manera de
probar una hipótesis es
considerar sus consecuencias más extremas. Los filósofos conocen muy bien este
juego. Si uno cree que soy mi
conectoma tiene también que
aceptar la idea de que la muerte
es la destrucción del conectoma.
Menciono esto porque hay profetas
hoy en día que afirman que la
tecnología alterará
fundamentalmente la condición humana y tal vez incluso transforme la especie
humana. Uno de sus sueños más
preciados es engañar a la muerte
mediante la práctica de la
criogenia. Si uno paga 100.000
dólares puede arreglar para que
congelen el cuerpo después de muerto y lo almacenen en nitrógeno líquido
en uno de estos tanques en un depósito
de Arizona, a la espera de una
futura civilización avanzada que
lo resucite.
¿Debemos ridiculizar a los buscadores
modernos de la inmortalidad llamándolos
locos? ¿O algún día se reirán
sobre nuestras tumbas? No lo sé. Yo prefiero poner a prueba sus
creencias, científicamente. Propongo
que tratemos de encontrar un conectoma en un cerebro congelado. Sabemos que se produce un daño cerebral
después de la muerte y durante el
congelamiento. La pregunta es:
¿elimina ese daño al conectoma? Si
lo hace, no hay manera de que una civilización futura sea capaz de recuperar los recuerdos de
esos cerebros congelados. Podrían
resucitar el cuerpo con éxito pero
no la mente. Por otro lado, si
el conectoma todavía está intacto, no se puede ridiculizar a la
criogénesis tan fácilmente.
He descrito la búsqueda que se inicia en el mundo de lo muy
pequeño y nos impulsa hacia el
mundo del futuro lejano. Los
conectomas marcarán un punto de inflexión en la historia humana. A medida que evolucionamos de nuestros
antepasados simiescos en la
sabana africana lo que nos
distinguió fue el cerebro más grande. Hemos usado el cerebro para elaborar
tecnologías cada vez más asombrosas.
Con el tiempo estas tecnologías se
volverán tan poderosas que las
usaremos para conocernos a nosotros mismos desarmando y reconstruyendo nuestros propios cerebros. Creo que
ese viaje de auto-descubrimiento no sólo es para los científicos sino para
todos nosotros. Y estoy agradecido por la oportunidad de compartir este viaje
hoy con ustedes.
Fuente: TED http://www.ted.com/talks/sebastian_seung.html
