JAVIER DE FELIPE
INVESTIGADOR DE L’INSTITUT CAJAL ESPECIALITZAT EN LA MICROANATOMIA DEL CERVELL
“Del cervell humà, ni tan sols sabem el que en sabem”
“En tenim moltes dades però encara no sabem com manegar-les, i fins que no ho fem no resoldrem malalties com l’Alzheimer”
“Hi ha zones cerebrals que encara no s’han estudiat amb microscòpia electrònica, i això és el que fem al laboratori”
L’objectiu principal de la neurociència és comprendre els mecanismes biològics responsables de l’activitat mental humana i, per aconseguir-ho, un dels grans desafiaments és l’estudi de l’escorça cerebral, on radica el fonament de la nostra humanitat. És l’estructura que ens permet efectuar tasques de gran complexitat que no poden fer altres mamífers, com ara escriure un llibre o desenvolupar tecnologies. I és també l’objecte d’estudi sobre el qual ha centrat la seva trajectòria el doctor en biologia Javier de Felipe. Nascut a Madrid el 1953, és doctor en biologia i professor de recerca a l’Institut Cajal (CSIC), on lidera diversos projectes sobre l’estudi microanatòmic del cervell. Dimarts passat va ser al Cosmocaixa de Barcelona per fer la conferència La plasticitat mental humana.
Sabem com funciona el cervell per fer-nos tan especials?
Tenim un gran desconeixement del cervell humà i fins que no el resolguem no podrem resoldre les grans malalties que l’afecten. La clau és saber com està organitzat.
Potser amb noves tecnologies es podrà avançar més ràpid?
Les noves tecnologies permeten analitzar patrons d’activitat del cervell, però el problema que tenim és que no sabem com està fet. No en coneixem el disseny, ni tan sols quantes neurones hi ha, ni de quin tipus ni com es connecten. Tot són estimacions. De fet, encara hi ha zones del cervell que no s’han estudiat amb microscòpia electrònica, és a dir a nivell ultraestructural. Això és el que estem fent ara al laboratori.
I com ho fan?
Amb microscopis especials que permeten veure en tres dimensions les connexions sinàptiques del cervell. Veiem com són, quina mida tenen, amb què es formen. Els aspectes de l’ànima, com deia Ramón y Cajal, els coneixem molt bé: per què ens deprimim, que la manera com ens eduquin afecta com ens comportem, etc. Però no sabem com sorgeix tot això ni què ens fa ser diferents d’un animal, si els circuits són similars.
Com s’ha d’afrontar aquesta investigació?
El problema que tenim és que tenim unes eines fantàstiques que ens permeten veure unes cèl·lules precioses i tenim molta informació sobre les connexions sinàptiques, per exemple, però després... què fem amb totes aquestes dades? Hem de transformar-ho en coneixement i per això calen models i simulacions de l’estructura cerebral. I en això treballem.
Alguns dels projectes en què participa tenen com a objectiu fer una rèplica digital del cervell, però entenc, doncs, que no devem ser a prop…
És clar, jo soc un dels investigadors principals del projecte i entre nosaltres hem tingut divergències des del principi. La meva idea no és simular un cervell, sinó tractar de fer models per entendre les dades que obtenim sobre l’estructura. Un exemple: tenim cèl·lula piramidal, que és una de les principals de l’escorça cerebral humana i és preciosa, amb característiques molt interessants. Però encara no coneixem com funciona una sola d’aquestes cèl·lules i creiem que en tenim 100.000 milions. Imagina’t.
És complicat, és clar.
Jo soc més pragmàtic i busco la utilització de la computació i la matemàtica per entendre com funcionen els circuits més petits. Començant per les neurones i els circuits corticals. Hem fet simulacions amb rates que han tingut força èxit i ara intentem fer el mateix amb els humans. Altres projectes com el Digital Brain, on també hi soc, els veig menys pragmàtics i més difícils, perquè encara desconeixem l’estructura del cervell.
I així és difícil de replicar.
És clar, per això el que proposo és que si fem un circuit de l’escorça cerebral en un ordinador sí que és factible, perquè tenim dades i es pot fer una simulació. Si ho fem també amb el tàlem, la retina i cadascun dels elements del cervell podríem acabar aconseguint-ho tot. Mentrestant, amb un supercomputador podrem fer milers de variacions apujant i abaixant neurotransmissors, canviant els receptors i fent milions de càlculs en minuts per buscar fàrmacs per combatre l’Alzheimer, l’epilèpsia o el Parkinson.
Veig que la tecnologia és clau per seguir avançant en aquest estudi. N’hi ha de noves i emergents que siguin prometedores cap al futur?
Hi ha eines i microscopis que mai de la vida hauria pensat que veuria. Són com ficció científica. Ara tinc un microscopi electrònic que poleix la superfície de la mostra del cervell de 20 en 20 nanòmetres, i va fent talls seriats del cervell en escàners successius i veus tota l’estructura i les connexions com si fos un vídeo. Ara està automatitzat i generem una gran informació sobre la connectivitat del cervell; és un avenç tecnològic molt gran, però si no ho transformem en coneixement no farem res. Hem d’entendre què implica que una sinapsi sigui més gran que l’altra i com varia en el temps, i com el canvi de mida afecta un circuit.
També ha estudiat l’efecte dels vols espacials en el cervell. Què en sabem, d’això?
Imagina’t, un dia em truca la NASA per preguntar-me si volia participar en el projecte. Com t’hi pots negar! Vam estudiar com la falta de gravetat afectava els circuits del cervell de les rates. Cadascuna costa un milió d’euros i quan van marxar a l’espai tenien 15 dies, just la meitat del temps que triga a madurar l’escorça cerebral; van tornar a la Terra quinze dies després. És com si haguéssim enviat un nen a l’espai amb set anys i el tornessis amb 20. Així vam veure canvis permanents en les connexions sinàptiques del cervell. Ara que es parla de fer colònies permanents a l’espai s’haurà d’estudiar encara més. El nostre cervell s’ha desenvolupat al llarg de milions d’anys a l’entorn terrestre, amb gravetat, i a l’espai la seva plasticitat canvia.
Justament ha vingut a Cosmocaixa a parlar de la plasticitat del cervell. Sabem com és d’important, però es pot fomentar o entrenar d’alguna manera?
Gràcies a la plasticitat podem aprendre diverses llengües en els primers anys de les nostres vides. Després, amb l’edat, ja costa més, perquè n’anem perdent, de plasticitat. L’extraordinari del cervell és que s’autorepara i s’autoconstrueix. La plasticitat no és general de tot el cervell, està associada a funcions concretes. Si tu tens una lesió, les zones del voltant comencen a tenir unes reaccions per adaptar-se a aquesta circumstància. Hi ha estudis que tracten de veure com potenciar la plasticitat i la capacitat de regeneració quan hi ha lesions, però en el dia a dia la plasticitat està relacionada amb l’aprenentatge. No hem de deixar d’aprendre coses noves, perquè això forma connexions noves.
Cap a on deriva la neurociència actualment?
El futur és l’abordatge interdisciplinari. Ens hem d’associar i formar equips, ja no podem fer la investigació individualment, perquè els coneixements són enormes. De fet, hi ha tanta informació sobre el cervell que no sabem ni el que en sabem. No sabem com manegar-la. Calen grans projectes amb abordatge interdisciplinari i objectius molt concrets. Per exemple, jo ara vull fer un projecte per fer un model de l’hipocamp humà: el coneixem millor que altres regions del cervell perquè hi tenim accés mitjançant la cirurgia de l’epilèpsia i sabem que és una de les primeres zones que queden afectades per l’Alzheimer.
Escriure un comentari
Identificar-me.
Si ja sou usuari verificat, us heu d'identificar.
Vull ser usuari verificat.
Per escriure un comentari cal ser usuari verificat.
Nota: Per aportar comentaris al web és indispensable ser usuari verificat i acceptar les Normes de Participació.