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La computadora perfecta

por Alberto Díaz Añel, investigador del Conicet | A pesar de los vertiginosos avances científicos de los últimos años, el cerebro humano sigue siendo un gran misterio. Su funcionamiento todavía no ha sido superado por ninguna computadora, ni siquiera por las más modernas. Y si bien los ordenadores pueden realizar complicados cálculos a velocidades extraordinarias, sigue siendo imposible construir uno capaz de llevar a cabo todas las funciones del cerebro, en una estructura de tan pequeñas dimensiones. El Instituto Ferreyra, en Córdoba, trabaja para develar las incógnitas de la maquinaria biológica más compleja en el mundo. [15.08.2011]

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Para comprender cómo funciona el cerebro humano, primero es necesario entender cómo los pequeños componentes que lo forman, las neuronas, llevan a cabo el trabajo de transportar, transmitir y almacenar información. Ése es uno de los objetivos principales de la Neurobiología.

Neuronas de cerebro de ratas - Luján Masseroni - Instituto Ferreyra - Córdoba

En el Instituto de Investigación Médica “Mercedes y Martín Ferreyra”, en Córdoba, varios laboratorios abocados a esa especialidad de la biología tienen la mira puesta en estos pequeños “chips biológicos”, mediante proyectos que abarcan el estudio del desarrollo, crecimiento y funcionamiento de las neuronas.

Allí, investigadores, becarios y personal de apoyo del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet) intentan dilucidar, a través de sus investigaciones, un sinnúmero de preguntas:¿cómo establecen las neuronas los contactos que les permiten comunicarse entre sí?, ¿qué le sucede al cerebro cuando es expuesto a sustancias adictivas, como la cocaína y el alcohol?, ¿existen diferencias entre los cerebros de un hombre y una mujer?, ¿cómo hace una célula tan pequeña como una neurona para transportar la información a distancias tan largas?, ¿por qué un cerebro que funcionó bien toda una vida, de pronto empieza a fallar en la vejez?

Muchos de estos interrogantes encuentran respuestas en estudios que miden el comportamiento de animales de laboratorio ante diferentes estímulos o sustancias. Otros solamente pueden ser resueltos con la observación directa de las neuronas, que son los componentes básicos que posibilitan el funcionamiento del cerebro. Para ello, las neuronas deben ser aisladas de manera que puedan desarrollarse artificialmente en ambientes que reproducen su entorno natural.

Afortunadamente, el avance de las técnicas de Biología Celular y Molecular, junto con el desarrollo de la microscopía de alta resolución, han permitido estudiar a estas células de manera individual. De esta forma ha sido posible comprender, con mayor detalle, los mecanismos por los cuales una célula cerebral se convierte en una neurona capaz de conectarse con otras miles, pudiendo inclusive extenderse en el cuerpo hasta un metro de distancia, algo extraordinario si se considera sus diminutas dimensiones (ver Tamaños y distancias).

Gracias a las investigaciones llevadas a cabo en el Instituto Ferreyra, ha sido posible avanzar en el conocimiento de algunos de los componentes que necesitan las neuronas para extender sus “cables” (llamados axones) y conectarse con las prolongaciones (denominadas dendritas) de otras células o, en el caso de las neuronas motoras, directamente con los músculos, para producir su contracción.

También se está avanzando en la comprensión del mecanismo que lleva a la acumulación de la placa amiloide. Se trata del proceso por el cual proteínas se van depositando de manera anormal en el cerebro produciendo daños irreparables, los que desembocan irremediablemente en la demencia senil, característica de la enfermedad de Alzheimer.

Otros trabajos del Ferreyra demostraron que existen claras diferencias entre los cerebros masculino y femenino, sin que ello implique la superioridad de uno sobre el otro, y que los hijos de madres que bebieron alcohol durante el embarazo poseen una mayor probabilidad de presentar daños irreparables en su sistema nervioso, particularmente en el cerebro (Síndrome Alcohólico Fetal).

A partir de estos conocimientos será posible, por ejemplo, comprender cómo las neuronas se comunican entre sí para transmitirse mutuamente información y cómo su plasticidad les permitiría almacenar datos por muchos años o recuperarse de daños aparentemente irreparables (accidentes cerebro vasculares, lesiones, traumatismos, etcétera). Y más aun, discernir el origen de las enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y el Parkinson, y de las neuropsiquiátricas, como la esquizofrenia y el trastorno bipolar. Esto último posibilitará, entre otros avances, mejorar los métodos de diagnóstico de estas patologías, y proporcionará las herramientas necesarias para evitar la aparición o el desarrollo de los síntomas que las caracterizan.

Es un trabajo lento y complejo, pero es uno de los caminos elegidos para que algún día, en un futuro probablemente no tan distante –aunque más lejano de lo que quisiéramos–, podamos comprender cómo funciona una de las maquinarias más complejas y perfectas del planeta, o quizás del universo. Aunque esto último todavía está por verse.

Tamaños y distancias

Para tener una idea del tamaño y número de neuronas en nuestro cerebro, así como otros datos curiosos relacionados a nuestro sistema nervioso, existe un sitio web muy útil. Se trata de “Neurociencias para niños” (http://neurociencias.udea.edu.co/neurokids), del Grupo de Neurociencias de Antioquía, Colombia, que traduce una página, originalmente en inglés, de la Universidad de Washington en los Estados Unidos - http://faculty.washington.edu/chudler/neurok.html.

Allí se puede averiguar, por ejemplo, que existen cien mil millones de neuronas en un cerebro humano (100.000.000.000), y que si las contáramos a un ritmo de una por segundo tardaríamos casi 3.171 años.

Otro ejemplo. El axón es uno de los “cables” que conectan a estas células entre sí. El axón de una neurona de la médula espinal que tiene como destino final el pie puede tener cerca de un metro de largo. Estas neuronas tienen un diámetro aproximado de una décima de milímetro (100 micras). Si utilizamos una pelota de ping-pong para simular a la neurona, el axón tendría entonces unos 380 metros de largo o, lo que es lo mismo, casi cuatro cuadras.

En ese sitio es posible encontrar innumerables datos curiosos relacionados con las neurociencias. A pesar de su nombre, es una fuente de consulta confiable para todas las edades. Mejor aún, podría decirse que pueden consultarlo niños de cinco a cien años.

Alberto Díaz AñelPerfil
Alberto Díaz Añel es Investigador Adjunto del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet). Trabaja sobre regulación del transporte de proteínas en neuronas en el Laboratorio de Neurobiología y Biología Celular, del Instituto de Investigación Médica “Mercedes y Martín Ferreyra”, en Córdoba. Es, además, miembro de la Red de Divulgación Científica de Córdoba.