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HALLAN LA MÚSICA ESCONDIDA EN LAS NEURONAS DE UN CARACOL DE JARDÍN

 
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musicaencaracol07 de julio de 2014

¿A qué suena una neurona en actividad?: al caer del granizo sobre un tejado, explica Hugo Solís Ortiz, de la Facultad de Medicina (FM) de la UNAM, quien tras investigar por más de 30 años el funcionamiento del sistema nervioso central se ha familiarizado tanto con ellas que puede identificarlas “de oído”.

Su hijo, también Hugo Solís —aunque García por parte de madre—, sabe hacer lo mismo; pero a él, como músico y profesor de arte electrónico y digital en el Tecnológico de Monterrey, le interesan más sus propiedades acústicas y potencial estético.

Que un neurofisiólogo y un pianista coincidan en un proyecto se antoja improbable; sin embargo, ambos hallaron el punto de encuentro al crear una pieza sonora a partir de los disparos eléctricos generados por estas células: el científico al introducir un filamento de platino en la neurona de un molusco y transformar esos impulsos en sonidos; el artista al proponer acordes para acompañar esa sinfonía de ruidos.

El resultado es una obra de ocho minutos y medio que —al igual que el caracol de jardín que aportó sus tejidos para el experimento acústico— lleva por nombre Helix aspersa y que consta de percusiones de origen biológico que se superponen a armonías improvisadas en el momento.

“Esto se puede hacer porque cada neurona tiene un ritmo propio que, aunque silencioso, se vuelve audible al ingresar su patrón de actividad a un amplificador y conducirlo a una bocina. Los pulsos registrados llegan a ser tan regulares que podríamos medirlos con metrónomo, lo que nos da una pauta a mi hijo y a mí para trabajar juntos, aunque cada uno desde su campo de experiencia”, señala el encargado del Laboratorio de Neurofisiología de la FM.

La propuesta —que tiene más de performance que de composición, pues depende de una serie de imponderables— se ha presentado ya en dos ocasiones, una en la Fonoteca Nacional y otra en el Museo Universitario Arte Contemporáneo (MUAC), aunque en el último recinto de forma poco exitosa debido a que, pese a todos los intentos y el instrumental de alta precisión empleado, cada intento del sensor metálico por acertar en la célula nerviosa del molusco erró su blanco.

“Eso pasa hasta en el laboratorio, donde puedes tener un ambiente controlado, realizar un procedimiento repetido por ti hasta la saciedad y fallar. Resulta un poco paradójico, como también lo es que en los últimos años hayamos avanzado demasiado en el conocimiento de las neuronas y que, al mismo tiempo, sigamos sin saber casi nada”.

Cuando arte y ciencia coinciden

En 1928, al tiempo que Maurice Ravel componía su famoso Bolero, el francés desarrollaba un padecimiento conocido como afasia progresiva primaria. Hay quienes han visto en esta condición neurodegenerativa la razón de que creara dos motivos musicales y los repitiera obsesivamente a lo largo de 340 compases, en una suerte de testimonio en partitura de su paulatina pérdida de capacidades.

Al conectarse a la neurona de un caracol de jardín, traducir sus impulsos en ondas sonoras y acoplarlos a un discurso musical (con apoyo de su hijo), Solís Ortiz obtiene el registro de un proceso propio del sistema nervioso central, aunque aquí no del declive del cerebro, sino de algunas señales que dictan el comportamiento animal.

“Para los fines de este experimento, tenemos suerte si hallamos en el ganglio subesofágico las llamadas células marcapaso, debido a que emiten ritmos sumamente regulares que, si pudiéramos traducirlos al español, los escucharíamos como órdenes susurradas al molusco del estilo ‘aliméntate’, ‘duerme’, ‘despierta’, ‘reprodúcete’ o ‘muere’”.

Pero no todas se comportan de la misma manera —agrega el académico—, pues frente a las que emiten disparos de forma regular hay otras que lo hacen espontáneamente para luego callar de súbito. No obstante, todas trabajan juntas en una extraña complementariedad surgida de esas discrepancias.

Sean las 11 mil neuronas de un caracol o las 100 mil millones presentes en el cerebro humano, cada una realiza un trabajo específico, lo que hace que el académico las compare con una orquesta que, al dividirse en secciones y ejecutar líneas melódicas únicas a momentos precisos, crean un todo armónico.

El profesor Solís no es el único que ha encontrado semejanzas entre las estructuras biológicas y las artísticas; de hecho, ya en el siglo XIX Santiago Ramón y Cajal —quien antes que científico anhelaba ser pintor— describía al sistema nervioso central como “la obra maestra de la vida”.

Sobre el funcionamiento de esta red, el histólogo explicaría en 1888 que, a través de prolongaciones, sus células se unen por contigüidad y no por continuidad, como argumentaba el italiano Camillo Golgi. El hallazgo le valió no sólo ser llamado “padre de la teoría de la neurona”, sino obtener el Premio Nobel de Medicina de 1906.

“Durante mucho tiempo se supuso que las neuronas se comunicaban por contacto físico, hoy sabemos que lo hacen a través de sinapsis (químicas o eléctricas) sin tocarse siquiera. Sin embargo, pese a ser individuales, forman conjuntos y según su área de ubicación muestran peculiaridades clasificables por su actividad o por dos variables que terminan por evocar términos musicales: frecuencia y ritmo”.

El proceso de darle voz a las neuronas

Carl Sagan tenía cinco años cuando presenció algo que definiría su vocación científica. Sus padres lo llevaron a la Feria Mundial de Nueva York de 1939, donde un osciloscopio y una fotocélula le mostraron algo inimaginable para un niño: que era posible ver el sonido (como una línea sinusoide) y también escuchar la luz (“se oía como cuando el dial de una radio no da con la emisora”, recordaba el astrofísico).

Lo que Hugo Solís Ortiz ha hecho es algo parecido: tomar las descargas de las células nerviosas, transformarlas en ondas acústicas y hacer que un sentido usualmente sordo a estos estímulos pueda, con una bocina de por medio, percibirlos como si fueran un palpitar.

“En realidad las neuronas no emiten sonido, sino corriente eléctrica del orden de los milivoltios. Lo que hacemos es recoger sus patrones de secuencia, introducirlos en un amplificador y hacerlos audibles”.

¿Y de dónde surge la idea de crear música a partir de estos sonidos? Hugo Solís hijo explica que —como pasó con Sagan— nació del asombro infantil de ver a su padre dar voz a una neurona. “Solía pasar las vacaciones en su laboratorio y me intrigaban los aparatos del lugar, los ruidos escuchados o cómo lo minúsculo se hacía visible en la mira de un microscopio. Todo se dio de forma natural, crecí con esto”.

Entonces ninguno imaginaba que los dos terminarían por colaborar en un proyecto y menos en uno que llamaría por igual la atención de científicos y críticos musicales. Al final, ambos coincidieron en un experimento sonoro que, por tener un pie en el arte y otro en la neurología, ha generado tanto armonías como preguntas, y la primera es ¿por qué elegir las neuronas del caracol sobre las de un mamífero?

Por su tamaño, responde el neurofisiólogo. “La del molusco mide 100 veces más que la de un humano; la primera es de 300 micras, la segunda de apenas 30, es una diferencia nada pequeña que facilita en mucho mi trabajo”.

De hecho, el profesor suele emplear las células nerviosas de esta criatura en investigaciones ajenas a lo artístico debido a que, en lo sustancial, no difieren de las de un vertebrado. “Ambas usan los mismos neurotransmisores al comunicarse, suenan igual y, lo más importante, si requiero de ellas basta con salir al jardín para encontrar a uno de estos animalitos con su caparazón a cuestas”.

Sin embargo, lo que intriga al académico no son dudas de respuesta fácil como las dimensiones de una neurona, sino cómo de su actividad derivan asuntos que rebasan por mucho los límites de la biología. “Al determinar nuestro pensamiento, mentalidad y conocimiento, el sistema nervioso central posibilita algo que desde siempre ha preocupado a la filosofía e incluso a los teólogos: nuestra conciencia”.

Solís es enfático al señalar que conocemos poco del sistema nervioso central y su maquinaria. “Si indagamos qué detona males como el Parkinson, para qué sirve el sueño o cómo funciona la anestesia, muy rápido nos quedamos sin respuestas. Lo que sí sabemos es que en las neuronas está codificado lo que somos, sentimos e incluso nuestra capacidad para crear y disfrutar expresiones tan complejas como el arte, lo que es igual de enigmático”.

Al día de hoy, el profesor trabaja con neuronas animales para entender qué hay detrás de la epilepsia, cómo las drogas afectan al cerebro y un sinnúmero de investigaciones que van más allá de la música y sus sonidos.

En alguna ocasión se le pidió a Santiago Ramón y Cajal expresar su sentir por la neurología, a lo que contestó: “Es un jardín que brinda al espectador escenarios cautivadores y emociones artísticas incomparables”; el doctor Solís suscribe la frase y luego agrega, “por fortuna hablamos de un jardín en el que abundan los caracoles”.

Crédisots: UNAM-DGCS-392-2014

Proponen crear banco de cerebros en la UNAM

 
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 Ricardo Miledi y Dau, investigador del Instituto de Neurobiología y doctor honoris causa por la UNAM.
Ricardo Miledi y Dau, investigador del Instituto de Neurobiología y doctor honoris causa por la UNAM.

13 de marzo de 2011

• Ayudaría a investigar el funcionamiento de ese órgano y de enfermedades como autismo y Alzheimer, dijo Ricardo Miledi, del Instituto de Neurobiología
• Con tejido de congelado se incrementaría el estudio de la comunicación entre neuronas y las rutas que siguen para regenerar el sistema nervioso, añadió el doctor honoris causa por la UNAM

Con acceso a cerebros humanos donados tras la muerte, se podría indagar a nivel experimental la comunicación entre las neuronas y las fallas o modificaciones que ocurren en diversas enfermedades neurológicas.

Por ello, Ricardo Miledi y Dau, investigador del Instituto de Neurobiología (INb) y doctor honoris causa por la UNAM, propuso crear en esta casa de estudios un banco de cerebros, para profundizar en los estudios sobre el funcionamiento de ese órgano.

En la Universidad de California en Irvine, donde también es investigador, Miledi observa los mecanismos básicos que causan el autismo y el Alzheimer. Con tejidos de esos órganos, congelados durante 11 años en un banco en Estados Unidos, el neurobiólogo mexicano ha logrado rehabilitar algunas funciones de receptores cerebrales.

“Quiero que el trabajo que hacemos allá se realice aquí, en la UNAM, pero sería necesario un banco de cerebros”, puntualizó en entrevista.

Por sus destacados trabajos, como el descubrimiento del papel del calcio para producir la liberación de un neurotransmisor y otros descritos en más de 500 artículos, Miledi ha obtenido los premios Príncipe de Asturias 1999 y Nacional de Ciencias y Artes 2005, entre otros.

Para constituir ese banco se requiere fomentar en México una cultura de donación, que debe incluir a médicos y pacientes, y extenderse del cerebro a todos los órganos humanos para múltiples investigaciones. Sirven para otra persona viva que los necesita, y siempre son útiles para generar nuevo conocimiento, consideró.

La idea del egresado de la Facultad de Medicina de esta casa de estudios, es tener ese espacio en el Instituto de Neurobiología -del que es fundador en el campus Juriquilla, Querétaro- para que los estudiantes y los jóvenes investigadores trabajen en él.

“Resucitan” receptores

Interesado en saber cómo se comunican las células nerviosas de cerebros humanos con autismo y Alzheimer, y cómo funcionan los receptores a neurotransmisores en presencia de esas enfermedades, Miledi ha diseñado un método de microtrasplantes, consistente en injertar tejido humano en un ovocito de rana Xenopus laveis (rana sumo de Sudáfrica), su modelo de estudio por varios años.

Del banco se obtiene tejido con esos padecimientos y se hacen membranas que se injertan a un ovocito de rana; las membranas se incorporan y llevan sectores que había en el cerebro humano. “Lo fantástico es que todavía funcionan, aunque la persona estuvo muerta dos o tres horas antes de la congelación. Resucitamos receptores y neurotransmisores que actúan en el cerebro con Alzheimer y autismo”, explicó.

En este proceso, aclaró el universitario, no se utiliza al batracio completo, sólo la célula germinal aislada. “No vamos más allá por cuestiones éticas, pero sería muy importante saber qué les pasa a las ranas. Ahora solamente usamos el ovocito, antes de que siquiera se divida en dos células”, aclaró.

Pese a estar en otro “recipiente vivo”, el receptor cerebral humano continúa su trabajo. “Así vemos cómo se desempeña, porque no sabíamos cómo funcionaban nuestros propios receptores”, concluyó.
Créditos: UNAM-DGCS-147-2011/unam.mx

Inician UNAM y University College London 16 líneas de investigación conjuntas

 
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El investigador y fundador del Instituto de Neurobiología, Ricardo Miledi; el coordinador de la Investigación Científica Carlos Arámburo de la Hoz, y el director del Anthony Nolan Research Institute de la UCL, Alejandro Madrigal.
El investigador y fundador del Instituto de Neurobiología, Ricardo Miledi; el coordinador de la Investigación Científica Carlos Arámburo de la Hoz, y el director del Anthony Nolan Research Institute de la UCL, Alejandro Madrigal.

13 de marzo de 2011

• Ubicadas en las áreas biomédicas y de ciencias de la vida, indagarán cómo se articula el sistema nervioso, la comunicación neuronal y si es posible regenerar funciones motoras tras daño en la médula espinal

Científicos de la UNAM y la University College London (UCL) desarrollarán 16 investigaciones conjuntas en las áreas biomédica y de ciencias de la vida, con trabajos que indagarán, entre otros temas, cómo se articula el sistema nervioso, de qué manera se comunican las neuronas, conocer si es posible diseñar estrategias para regenerar funciones motoras tras un daño en la médula espinal, y el desarrollo de una especie de peces ciegos que viven en cavernas mexicanas.

Esta colaboración, que además de estudios conjuntos incluye acuerdos de movilidad estudiantil e intercambio de investigadores postdoctorales en México e Inglaterra, se concretó tras una reunión académica realizada en el campus Juriquilla de la UNAM, donde integrantes de los institutos de Neurobiología, Fisiología Celular, Investigaciones Biomédicas y Biotecnología recibieron a una delegación de nueve científicos de la UCL, ubicada como la cuarta universidad del mundo que realiza investigación de punta en neurociencias.

“Fue una reunión muy provechosa que generó frutos. El espíritu fue muy alto en términos de la colaboración, se notó mucho entusiasmo y estos proyectos avanzan en diferentes etapas. Algunos caminarán fácilmente, mientras que otros tienen metas más ambiciosas, a mediano y largo plazo. En general, el resultado fue muy exitoso”, resumió el coordinador de la Investigación Científica de la UNAM, Carlos Arámburo de la Hoz, al término de la sesión plenaria.

Taller de intercambio

Los organizadores del evento fueron el propio Arámburo de la Hoz, y Alejandro Madrigal, director del Anthony Nolan Research Institute de la UCL, organismo dedicado a la investigación de inmunología y transplantes de médula ósea. Con ellos, colaboraron Hugo Merchant Nancy, del Instituto de Neurobiología, y César Álvarez, alumno doctoral de Madrigal.

Los otros siete invitados de UCL fueron Yoshiyuki Yamamoto, John Parnavelas, Patrizia Ferreti, Kate Jeffery, Ivan Gout, David Whitmore y Ralf Schoepfer.

Por parte de la UNAM, también participaron los investigadores Ricardo Miledi, Alfredo Varela, Víctor Ramírez, Alfonso León del Río, Ernesto Maldonado y Mario Zurita, quienes expusieron un resumen de sus trabajos, al igual que sus colegas ingleses.

Arámburo ofreció un panorama general de la UNAM, mientras los directores de los institutos de Fisiología Celular, Marcia Hiriart; Investigaciones Biomédicas, Gloria Soberón; y Neurobiología, Raúl Paredes, expusieron las principales líneas de investigación y docencia en esas entidades universitarias.

Más tarde, los visitantes conocieron los laboratorios de investigación de Neurobiología Molecular y Celular, a cargo de Ricardo Miledi y Ataúlfo Martínez, y el de Diferenciación Neural y Axogénesis, que encabeza Alfredo Varela, así como la Unidad de Microscopía, todas instalaciones del Instituto de Neurobiología.

El trabajo conjunto, explicó Arámburo, se enmarca en un convenio de colaboración entre la UNAM y UCL, firmado el 20 de enero de 2009 por el rector José Narro y su contraparte Ed Byrne.

Habituados a entablar de manera personal sus relaciones con sus pares de otros países, ahora con este modelo, los investigadores de ambas universidades tendrán un mayor respaldo económico, pues además de financiamiento de la UNAM y la UCL, tendrán apoyo del Banco Santander, destacó Arámburo.

Rutas del sistema nervioso

Entre los grandes temas de coincidencia, figuran las rutas fundamentales que sigue el sistema nervioso para realizar sus funciones, pues aportan información básica y permitirán diseñar, a futuro, estrategias para el tratamiento de enfermedades mediante el uso de terapia génica y de células troncales.

“Creo que podrán interesar como colaboración asuntos relacionados con el desarrollo del cerebro y cómo se articula en el sistema nervioso, porque en ambas instituciones hay mucho interés en esas rutas básicas”, consideró Ricardo Miledi, investigador fundador del Instituto de Neurobiología de la UNAM, y también académico de la Universidad de California en Irvine.

“Este modelo abre muchas posibilidades de trabajo conjunto y es una forma más sencilla de acceder a relaciones académicas de primer nivel y a recursos económicos, algo que no teníamos antes”, añadió Miledi, doctor honoris causa por la UNAM, que trabajó 25 años como investigador de la UCL, y ha recibido los premios Príncipe de Asturias 1999 y Nacional de Ciencias y Artes 2005.

Otro tema interesante, consideró Miledi, es conocer cómo se guían las neuronas para regenerar el sistema nervioso, algo que podría ayudar al diseño de estrategias para el tratamiento médico de personas que tienen daño irreversible en la médula espinal.

La UCL es uno de los centros de estudio, líderes mundiales de la neurobiología y neurociencias. Actualmente, está ubicada como la número cuatro del mundo, pues realiza investigación de punta, señaló Alejandro Madrigal, egresado de la Facultad de Medicina de la UNAM y director del Anthony Nolan Research Institute, organismo perteneciente a la universidad inglesa.

Madrigal consideró que otro objetivo es incluir estudios médicos en esta colaboración para desarrollar “medicina trasnacional” con énfasis en la parte clínica.
Créditos: UNAM-DGCS-140-2011/unam.mx