Calen molts coneixements en psicologia, biologia i matemàtiques per a comprendre la immensa complexitat del cervell

Els factors neurotròfics són petites proteïnes que juguen un paper fonamental en la "qualitat de vida" de les neurones. Regulen el creixement de les neurones, estan implicades en funcions metabòliques i en la capacitat de les cèl·lules nervioses de comunicar-se entre sí i amb altres dianes (músculs, glàndules, etc.) a través dels neurotransmisors, les molècules que transporten els senyals químics. Per totes aquestes funcions, els factors neurotròfics tenen un paper important en el funcionament del sistema nerviós al llarg de la vida d'un individu. Moses Chao ha dedicat la seva vida a estudiar aquests factors neurotròfics.

En els últims anys, la neurociència ha experimentat una gran transformació. Segons vostè quins han estat els principals canvis?

La recerca del cervell és un camp científic molt ric en incògnites i descobriments emocionants i, a més, té implicacions fonamentals per als individus, les famílies i la societat. La neurociència va començar com a l'estudi de la fisiologia i en l'actualitat es compon de molts camps diferents, incloent la psicologia, les matemàtiques, les ciències computacionals, les ciències econòmiques o la presa de decisions. Aquest és un fenomen molt nou perquè actualment existeix un gran interès per comprendre com funciona el cervell, i la resposta a aquesta pregunta és molt complexa i rellevant per a molts, molts camps de coneixement.

El títol d'aquesta trobada organitzada per B·Debate és Com la ment emergeix del cervell. Què sabem i què no sabem d'aquest tema?

Aquestes trobades són molt valuoses per compartir informació sobre les qüestions més importants que ens interessen a molts neurocientífics com la forma amb la que estímuls de l'entorn canvien el cervell, quins són els canvis en el cervell que es produeixen en l'aprenentatge i la memòria, com els circuits neuronals es formen en les primeres etapes del desenvolupament... El cervell i la ment són una gran àrea de la recerca en aquests moments. Hi ha una sèrie de noves tècniques que intenten esbrinar les respostes, però encara estem en bolquers en la comprensió del cervell humà.

El seu laboratori treballa en diverses proteïnes, factors de creixement, implicats en el desenvolupament i supervivència del sistema nerviós. Podria donar-nos una visió general sobre les principals conclusions de la seva recerca?

Hem estat treballant en els receptors als quals s'uneixen factors de creixement com el factor de creixement nerviós (nerve growth factor, NGF) i el factor neurotròfic derivat del cervell (brain-derived neurotrophic factor, BDNF) i com s’envien senyals entre les cèl·lules i el cervell. El NGF i el BDNF són proteïnes que promouen la supervivència i el creixement dels nervis, per tant, són essencials per a la formació del sistema nerviós durant el desenvolupament embrionari. Els darrers anys hem après molt sobre com estimulen el creixement de les dendrites i els axons de les neurones i sobre la supervivència neuronal.

És cert que durant el desenvolupament el nostre cos produeix el doble de les neurones necessàries per formar un sistema nerviós funcional? Per què produim neurones que no necessitem?

Sí, és cert. Durant el desenvolupament embrionari hi ha un subministrament extra de neurones seguit per un període de mort cel·lular massiva. En aquest període les neurones necessiten trobar la seva diana, els seus propis objectius, i això implica una gran quantitat de molècules d'orientació i senyals que les ajuden a connectar amb el seu objectiu. Això és el que fan els factors de creixement. Es tracta d'un moment de forta competència entre les neurones per trobar i aconseguir el seu objectiu. Les que perden, moren a través d'un procés que s'anomena de mort cel·lular programada.
Crec que hi ha un excés de neurones en part per assegurar que totes aquestes connexions es realitzen correctament, però no sabem encara exactament per què passa això.

Què passa en el cervell adult a mesura que envellim? Aquestes molècules funcionen tan bé?

En la vida adulta amb prou feines es formen noves neurones però aquests factors de creixement segueixen treballant mantenint les connexions nervioses entre les cèl·lules. Encara que en el sistema nerviós central no hi ha una regeneració com a la nostra pell, hi ha una gran quantitat d'estudis que posen de manifest que després d'una lesió de la medul·la espinal, hi ha un cert grau de regeneració modulada pels factors de creixement. Altres estudis han demostrat que aquests factors de creixement també eviten la mort neuronal causada per l'envelliment i altres processos biològics.

L'Alzheimer, el Parkinson i la prevalença d’altres malalties neurològiques estan augmentant. La seva investigació té implicacions en la comprensió i el tractament d'aquests trastorns?

Per descomptat. En l'envelliment, aquests factors de creixement sovint comencen a desaparèixer, i les connexions nervioses comencen a desintegrar-se. Una poca quantitat de BDNF, per exemple, podria estar relacionat amb la malaltia d'Alzheimer. Hem subministrat factors de creixement com a tractaments per a malalties del sistema nerviós com l'Alzheimer o la malaltia de Lou Gehrig, sense sort. Alguns assaigs clínics han demostrat que generen nombrosos efectes secundaris i hi ha un altre problema: els factors de creixement són proteïnes grans que no travessen bé la barrera hemato-encefàlica i no penetren en els teixits on volem que actuïn. Ara treballem en la creació de molècules de menor pes amb efectes similars als dels factors de creixement i estem fent provesin vitro en diferents teixits. Encara estem tractant d'identificar els medicaments que tenen efectes protectors.

Creu que la ciència aconseguirà resoldre aquest problema?

Crec que és un gran desafiament, però també crec que molts grups de recerca i companyies farmacèutiques han decidit no invertir temps i recursos en la recerca d'aquestes petites molècules  si no que prefereixen treballar en trastorns en els que els és més fàcil trobar tractaments efectius, per exemple, contra el càncer. Crec que ni la comunitat científica ni les empreses farmacèutiques han fet un esforç suficient per investigar alternatives terapèutiques.

Diversos projectes de recerca treballen per a crear models virtuals que simulin el cervell humà. El més famós és el Human Connectome Project. En què consisteix? Creu que arribarem a reproduir el cervell humà en un ordinador?

Hi ha hagut diversos debats sobre el conectoma humà. És similar al tipus de debat que va succeir amb el projecte del genoma humà. El nostre sistema nerviós té cent mil milions de neurones i cada cèl·lula té milers de connexions amb les cèl·lules veïnes. El Human Connectome Project pretén crear un mapa amb totes les connexions entre totes aquestes cèl·lules. És un projecte molt ambiciós que hauria de dir-nos alguna cosa més sobre com es formen els circuits neuronals. HI ha qui creu que el conectoma no ens aportarà informació sobre les funcions o el comportament. Ho haurem de veure a mesura que vagi avançant el seu desenvolupament. Crec que la informació serà molt valuosa per a experts de molts àmbits que estudien malalties diferents, així com per a comprendre la generació del sistema nerviós.

Una tècnica que promet revolucionar la nostra comprensió sobre el cervell és la optogenètica. Com podria ampliar el nostre coneixement?

L’optogenètica ha revolucionat el nostre coneixement sobre el cervell! Permet canviar l'activitat de neurones específiques dins del cervell utilitzant llum enlloc d’impulsos elèctrics. Només necessites introduir els gens d'unes proteïnes fotosensibles, que reaccionen a la llum, procedents d’algues, en les neurones que vols manipular. Aquesta tècnica permet controlar-ne la seva activitat només encenent o apagant una font de llum. Molts investigadors utilitzen optogenètica per estimular els circuits en diferents parts del cervell. S'han fet assajos en cucs i ratolins i s'està començant a utilitzar per comprendre millor les bases neurològiques de l'ansietat, l'addicció o la depressió en humans. És una tècnica potent i innovadora però en fase experimental encara.

Segons vostè quins són els principals reptes de futur de la neurociència?

Crec que un dels reptes és entendre preguntes molt bàsiques sobre el sistema nerviós que ens poden proporcionar pistes per tractar molts trastorns neuropsiquiàtrics. Tenim molts interrogants. Per exemple, en la malaltia d'Alzheimer se sap que una proteïna amiloide s'acumula al cervell. No sabem quina és la funció de l'amiloide en el sistema nerviós i molts assajos clínics estan tractant d'esbrinar-ho. També sembla que hi ha certes parts del cervell més vulnerables a les lesions que d’altres i encara no entenem el per què. Preguntes senzilles com aquestes crec que impulsaran la recerca bàsica en el futur i ens donaran una millor comprensió del cervell.

Actualment és el president de la Society for Neuroscience. Quins són els seus principals objectius?

Convèncer als nostres polítics de la importància de la recerca bàsica en genera i, en particular, de la necessitat d’invertir en les neurociències, ja que el seu desenvolupament genera grans beneficis per a la salut pública i la societat. També és important impulsar programes d’educació per al públic en general. Els infants d’avui en dia, els nostres adults del futur, estan inundats i saturats amb programes de televisió i videojocs, i és molt difícil aconseguir la seva atenció, però crec que l'esforç de provar-ho val la pena.