Redes - Cómo se conectan las neuronas

Subtitulado por TVE.

El neurocientífico Sebastian Seung, afronta un reto titánico;

desentrañar el patrón de conexiones

que hay entre los cien mil millones de neuronas de nuestro cerebro.

Es el llamado conectoma humano y en él

podrían residir aspectos de nuestra mente

que todavía no logramos comprender tales cómo,

el lugar donde residen los recuerdos.

En este capítulo de Redes,

Seung explica a Punset los detalles de su investigación

y como su trabajo puede contribuir a entender mejor el cerebro

y a combatir ciertas enfermedades mentales.

En la mirada de Elsa veremos como podemos aprovechar

la enorme capacidad plástica de nuestro cerebro

para cambiar nuestros comportamientos más rígidos y rutinarios.

Sebastian Seung, siento muchísimo invadir así

el trabajo tan preciso que venís haciendo

desde hace tanto tiempo, más de 200 o 300 años.

Cartografiar el cerebro.

Me recuerda a Sydney Brenner,

que estuvo en tu lugar hace muchos años, más de diez creo,

cuando estaba sumido en su proyecto

con el gusano llamado Caenorhabditis elegans

y pretendía trazar el mapa de su cerebro;

recuerdo que una vez me dijo:

Esto a penas es nada comparado con el cerebro humano,

no son más que unas 300 neuronas, creo que me dijo,

y tal vez unas 7000 conexiones entre esas neuronas.

¿Cuál es la diferencia entre lo que él hacía entonces,

hace diez años,

y lo qué estáis preparando para los próximos cien años

con los seres humanos?

Ante todo Eduardo muchas gracias por venir,

es un placer tenerte aquí.

Verás, hay tantísimas neuronas en el cerebro humano

que la tarea de cartografiarlas es demasiado difícil

por eso, Sydney Brenner, el científico inglés,

se planteó lo siguiente en la década de 1960,

¿por qué no utilizar un animal pequeño

con un sistema nervioso chiquitín?

Tal vez de ese modo se podría cartografiar todo el cerebro,

encontrar el diagrama de conexiones del sistema nervioso del gusano.

Se convirtió en una especie de leyenda o mito

en el campo de la neurociencia. ¡Eso es!

En la ciencia, aunque estemos ante una disciplina muy sería

centrada en los hechos y la verdad,

también tenemos nuestros héroes y mitos.

Él dirigió un grupo que se paso más de 12 años

cartografiando el sistema nervioso de un gusano diminuto;

recortándolo en 20 mil rebanadas como si fuera salami para estudiarlo,

para ver las secciones con microscopios extremadamente potentes

y, poco a poco,

ir trazando las vías que conectan todas las ramificaciones neuronales

a través de las diferentes piezas y creando un diagrama.

Eso ya fue una hazaña colosal

pero imagina ahora un milímetro cúbico de tu cerebro o el mío;

¡contiene cien mil neuronas!

¡Cien mil! Cien mil millones de conexiones.

Si a Sydney Brenner le costó más de doce años

cartografiar el cerebro de un gusano diminuto,

¿Cuánto tardará la humanidad en cartografiar

un solo milímetro cúbico de cerebro humano

por no hablar del cerebro entero?

Ese es el gran reto.

Me acuerdo de Santiago Ramón y Cajal

que también has mencionado corrígeme si me equivoco,

copio la tinción de Golgi; Sí, es correcto.

Eso he oído, y gracias a ese método de tinción estudió el cerebro

y afirmó que debía producirse cierta transmisión de electricidad

entre una neurona y otra, un intercambio de información.

¿Qué novedades ha habido desde la época de Ramón y Cajal

sobre esa transmisión de información?

Cajal fue un gran hombre con una historia fabulosa.

A veces a algunas personas les resulta desconcertante o paradójico

que se puedan examinar neuronas muertas

y adivinar como puede funcionar una neurona viva

pero eso es exactamente lo que hizo Cajal,

uso el método de tinción de Golgi, tomó muestras del cerebro

las examinó en un microscopio y observando las neuronas muertas

fue el primero que vio que había ahí una estructura,

que las neuronas tenían ramificaciones en las cuales,

a veces, había pequeñas estructuras con forma de espina, etc.

Pues bien, basándose únicamente en lo que veía

logró llegar a hipótesis fabulosas sobre como funcionan las neuronas,

nunca pudo medir las señales eléctricas de las neuronas

pero si adivinó

en que dirección viajan las señales dentro de las neuronas

y también que se comunicaban entre si a través de sinapsis, etc.

El reto al que nos enfrentamos hoy en día

no solo consiste en observar neuronas individuales

sino también comprender la red, el circuito.

Con el mismo espíritu que Cajal,

estudiamos cerebros de personas muertas

y al observar la estructura de los circuitos neuronales

podemos formular hipótesis sobre como funcionan las personas vivas.

Este es el gusano microscópico Caenorhabditis elegans.

Su cerebro esta compuesto por sólo 300 neuronas

y un total de siete mil conexiones;

pese a ello hemos tardado varias décadas en descifrar su conectoma.

En el cerebro humano las cifras no tienen nada que ver;

cien mil millones de neuronas y mil billones de conexiones.

Aún no conocemos el conectoma humano;

con lo métodos empleados con el gusano, dice Sebastian Seung,

se necesitaría un millón de años para reconstruir

sólo una parte del cerebro tan pequeña como la cabeza de un alfiler.

Claro que la ciencia avanza cada vez más rápido

y lo que era alta tecnología en los 90, ahora ha quedado obsoleto.

Las más modernas supercomputadoras

ya disponen de programas de inteligencia artificial

capaces de mapear las neuronas una a una

generando reconstrucciones de materia gris en 3D

increíblemente detallada.

Algunos confían en que en pocos años

ese milímetro cúbico de conectoma ansiado

podrá ser por fin perfectamente simulado en una pantalla de ordenador.

Entonces, podremos entender con todo detalle

como se conectan las neuronas entre si

y, en definitiva, entender como somos.

Porque esos millones de kilómetros de cableado nervioso

enrollados dentro de tu cráneo,

contienen toda la información necesaria

para que tú seas tú y no seas nadie más.

El conectoma es una estructura viva

que cambia por dentro con la experiencia,

con lo que hacemos en nuestro día a día crece,

se expande y permite que aprendas algo nuevo a cada instante.

Tú siempre eres tú pero, al mismo tiempo,

nunca eres igual.

Si logramos descifrar los mecanismos que rigen este sistema

podremos entender que es lo que nos hace distintos unos a otros

y, sobre todo, descifrar lo que se esconde tras enfermedades

como el autismo, la esquizofrenia y otros desordenes mentales.

Antes de que acabe el siglo XXI podríamos disponer

de un modelo completo de conectoma humano simulado por ordenador,

a partir de aquí, las posibilidades resultan casi ciencia ficción.

¿Podremos manipular lo qué pensamos, lo qué sentimos o recordamos?

¿Podremos transferir nuestra propia mente a un ordenador?

¿No supondría eso el fin de lo que conocemos como la muerte?

Afirmas en tu libro "Conectoma",

que al estudiar la conexión entre las neuronas

hay que ir con ojo porque,

la manera en la que es tu conectoma puede cambiar;

en otras palabras,

si lo he entendido bien dices que hay que ir con cuidado

porque al final podemos acabar encontrándonos

con que las conexiones sean distintas

que las que teníamos al principio, ¿es así?

Porque si es así, entonces es muy complejo.

Sí, efectivamente es un reto

y un gran motivo para estudiar los conectomas.

Eso es.

Cunado estudiamos el cerebro, a veces medimos las señales

que las neuronas envían entre si dentro de la red.

Pero las señales cambian todo el rato,

si estas alegre o triste o si juegas al tenis,

todo dependerá de diferentes pautas de señales eléctricas

que tienen lugar en el cerebro;

pero a la vez, el cerebro tiene una estructura material,

cuenta con neuronas

y con ramificaciones de neuronas que son como cables,

y esta estructura material es constante,

no cambia a corto plazo

aunque a largo plazo si que puede verse modificada.

Se trata de una característica muy interesante del cerebro

puesto que creemos que los circuitos o las conexiones entre neuronas

cambian con el tiempo, a diferencia de un aparato electrónico;

en una radio los cables se quedarán igual y las conexiones no cambiarán

sin embargo el cerebro es una red que se modifica así misma

pero, ¡he aquí el reto!

Queremos entender que es lo que cambia en el cerebro

al aprender algo nuevo.

Hay una pregunta que me fascina,

probablemente entronca con el tradicional debate

entre los que creen que todo es lo que es

y los que están convencidos de que hay algo más pero,

cuando hablamos del conectoma, de mi conectoma;

¿hay realmente algo más

o, somos sólo lo que somos?

Cuando digo que tú eres tu conectoma

me refiero a una noción concreta sobre la identidad personal,

los neurocientíficos barajan la hipótesis

de que los recuerdos se almacenen en el conectoma.

Los recuerdos son muy importantes para la identidad personal

pero, hay otra noción de identidad que se basa en la conciencia.

Sí.

Imagina que perdieras la memoria,

que te dieras un golpe en la cabeza y sufrieras amnesia

pero siguieras estando consciente;

probablemente seguirías conservando la noción del yo

y de la identidad personal solo que diferente,

yo diría que los dos conceptos del yo son distintos

uno tiene que ver con la memoria, con lo que permanece,

con que somos siempre la misma persona al levantarnos,

sólo ligeramente distintos; este es el yo del conectoma

luego esta el yo que cambia todo el rato,

que tiene que ver con la conciencia;

ese no es el yo del que hablamos con el conectoma.

Me comenta Sebastian Seung

que entre los neurólogos se baraja la hipótesis

de que los recuerdos se almacenan

en el patrón de conexiones del cerebro,

es curioso,

si esto fuera así y si pudiéramos trazar el mapa de nuestro conectoma

descubriríamos donde se ubican nuestros recuerdos

y a lo mejor seríamos capaces de leerlos;

nuestra identidad quedaría al descubierto

pero es más,

no resultaría imposible descargar en un ordenador

toda esta información

para simular luego la mente de uno mismo.

Por el momento aún estamos lejos, muy lejos de alcanzar este hito

los muchos años que invirtió Sidney Brenner

en entender las conexiones del insignificante cerebro

del gusano elegans,

son una muestra del largo camino que tenemos por delante

pero el camino ya esta bastante trazado.

¿Cuánto tiempo crees que os ocupará

diseñar la cartografía del conectoma o del cerebro humano?

Del conectoma si.

Sí, cuánto tardaréis si lo comparamos

con lo que tardó Sidnney en estudiar el gusano elegans,

¿varias veces más? ¿Cinco más?

Mucho más, recuerda que incluso un milímetro cúbico

tiene cien mil neuronas y mil millones de conexiones

mientras que el gusano solo tenía siete mil

y, el cerebro humano tiene un millón de milímetros cúbicos

por tanto se trata de una brecha enorme

y todo depende realmente

de lo lejos que lleguemos con la tecnología de la información;

es un problema, ya que la manera que tenemos de descubrir el conectoma

es tomando imágenes a muy alta resolución,

analizándolas y localizando las neuronas, las conexiones

pero hay tantas imágenes que nos sobrepasan.

Cajal observó las neuronas a simple vista

pero nosotros contamos con tantísimas imágenes

que necesitamos la ayuda de los ordenadores,

es la única manera de descubrir el conectoma humano completo

y los avances futuros dependen claramente

de los ordenadores y de la inteligencia artificial.

Quiero recalcar que no es necesario

descubrir el conectoma humano completo

para aprender muchísimo sobre como funciona el cerebro,

aunque solo logremos cartografiar un numero pequeño de conexiones,

pequeños circuitos,

y solo lo hagamos con un pedacito del cerebro del ratón

o un pedacito del cerebro humano,

eso nos permitirá aprender muchísimas cosas sobre como funciona todo,

podremos intentar analizar recuerdos

y también averiguar algunas de las causas

de los trastornos mentales. Es verdad sin duda.

¿Sabes? Esto me recuerda que también he hablado con algunos científicos

que han dedicado años de su vida y de su investigación

a intentar descubrir

que fue realmente

lo que nos permitió

pasar de organismos sencillos, como decirlo,

organismos unicelulares

a organismos complejos, pluricelulares como nosotros;

no se ha encontrado un descubrimiento biológico sustancial

que explique el salto de uno a otro,

¿pasa algo parecido con el cerebro?

Aquí hay dos cosas que quisiera comentar,

por un lado, a veces mis amigos me preguntan

¿por qué hay tanto interés en la neurociencia?

Yo diría que es porque la neurociencia,

auna las dos motivaciones

que llevan a la gente a estudiar ciencia

la primera es la curiosidad,

hay muchas cosas como la conciencia y la memoria

que despiertan la curiosidad de todo el mundo

pero el segundo motivo radica en los beneficios prácticos,

muchos padecen trastornos mentales

y la promesa de la neurociencia es que,

cuanto más entendamos el cerebro mejores tratamientos tendremos

para las enfermedades mentales

así que se junta la parte más práctica

con la derivada de una curiosidad fundamental,

muchos campos científicos ofrecen solo una de las dos cosas

pero la neurociencia cubre ambas, dicho esto,

¿lo lograremos?

Bueno, de nuevo tengo dos cosas que decir aquí,

la primera es que el público general a menudo subestima

lo lejos a lo que han llegado los neurocientíficos,

cuando me preguntan, ¿cómo funciona el cerebro?

Y les digo, sabemos esto y aquello;

muchas veces se sienten desencantados, lo veo en sus ojos.

¿Cómo es posible que este tipo sea profesor de neurociencia

si es incapaz de responder ni a una pregunta?

A menudo se decepcionan

porque sabemos mucho menos de lo que cree la gente;

es lo primero que quería decir aunque suene un poco pesimista

y es que es comprensible, el cerebro es muy complicado,

no se puede esperar un éxito inmediato.

Dicen el neurocientífico Sebastian Seung

que en una radio los cables se quedarán igual

y las conexiones tampoco cambiarán a lo largo de su vida útil;

sin embargo el cerebro es una red que se modifica así misma.

Esta característica extraordinaria del cerebro

es lo que llamamos plasticidad cerebral

pero aquí esta el reto, queremos entender

que es lo que cambia en el cerebro al aprender algo nuevo

y como podemos potenciar esta habilidad.

Estamos programados para cambiar sin embargo, no siempre lo hacemos

y solemos elegir comportamientos rígidos y rutinarios, ¿por qué?

Es por la paradoja de la plasticidad, vamos a verlo.

Imagina que tu cerebro es una montaña,

hay elementos de esa montaña que te vienen dados

como la pendiente, las rocas, la consistencia de la nieve

esos serían nuestros genes y nacemos con ellos;

ahora imagina que coges un trineo y bajas por esa montaña,

la primera vez que lo hagas elegirás el camino más fácil

en función de las características de la cima

y de como conduces tu trineo.

Si bajas muchas veces crearás algunos senderos

y a partir de entonces, te costará salir de ellos

por tanto, necesitas hacer un esfuerzo deliberado

para crear nuevos caminos.

Esta es la forma en la que funciona nuestro cerebro

fomentamos comportamientos rígidos y automáticos

y cuando no usamos determinadas funciones cerebrales

estas empiezan a degradarse.

Si estamos programados para cambiar, ¿por qué nos cuesta tanto?

El cambio mental requiere esfuerzo

exactamente en la misma medida que el cambio físico,

lo que pasa es que,

si bien podemos medir lo que queremos cambiar físicamente,

un vientre más plano, el volumen de un músculo

o más resistencia cuando corremos,

los cambios mentales son mucho más sutiles.

Muchas decisiones que he tomado que no son correctas,

decisiones de negocios, decisiones con la familia.

La situación en la que estoy, estoy en el paro.

Sobre todo el estado actual, estoy en el paro.

Me gustaría tener más tiempo libre para mi.

Dedicarme a otra cosa que no fuera funcionariado.

¿Qué circunstancias nos llevan a cambiar?

Es decir, activar nuestro potencial plástico de nuevo.

Por ejemplo, colaborar con otra persona,

esta demostrado que somos más receptivos al aprendizaje

cuando somos colaborativos de hecho,

las personas que se comprometen en relaciones amorosas maduras

perciben ese proceso de apertura al otro.

Enamorarse invita a aprender y a cambiar

y se ha demostrado que es un tiempo muy fértil

desde el punto de vista plástico.

Otro elemento a tener en cuenta es el sueño,

¿sabías que el cerebro consolida los nuevos hábitos mientras dormimos?

Es por eso que habrás notado que dormir unas horas antes de un examen

te ayuda a consolidar lo que has aprendido.

¿Y qué más podemos hacer?

Es difícil cambiar en el mismo entorno

en el que se generaron nuestros comportamientos

y emociones anteriores,

cambiar es mucho menos complicado si cambiamos de entorno

o si cambiamos algunas características de este entorno

por ejemplo, los amigos, las aficiones, el trabajo,

la casa en la que vivimos, el barrio, nuestras rutinas.

Tenía una vida normal, trabajaba en una entidad bancaria,

tenía una casa, una hipoteca, iba al gimnasio,

salía los fines de semana

y, poco a poco

me di cuenta de que no era feliz con mi vida.

Yo antes era una persona bastante cerrada en mi mismo,

me encerraba tres o cuatro días y no salía de ahí,

no hablaba con amigos, intentaba pensar yo solo,

intentar salir yo solo de ahí y no había manera,

a veces era muy duro, la verdad.

Llegó un momento en el que trabaja casi 10 horas al día

por las noches me despertaba a las 4 de la mañana con sobresaltos

porque se me había olvidado hacer algo,

incluso taquicardias, tuve un par de ataques de ansiedad

y eso fue lo que me hizo cambiar el chip

ver que eso no era vida, no era salud,

que estaba perdiendo todo, mi pareja, mi vida social.

Mi cambio de actitud vino a causa de un desahucio

a parte de mi casa, el negocio familiar que teníamos,

este golpe del desahucio me provocó que tuviera que cambiar de ciudad.

Cambie de aires, cambie de actitud; si quiero algo salgo y lo busco,

soy mucho más abierto de mente que entonces.

Yo cambie el estrés de trabajar en un banco y el no dormir

por el poder hacer lo que más me gusta en este mundo

que es el kyte surf.

Mi cambio se dio en 1999,

soy de Ecuador y tenía a penas 18 años,

decidí venir aquí con mi madre.

Fue todo tan precipitado,

la verdad es que la decisión fue más bien forzosa

debido a la situación económica que atravesaba el país.

Al principio fue todo muy extraño.

Acogerse a una cultura muy diferente cuesta, cuesta mucho

porque también, al principio, al ser un sin papeles

estas como más limitado, no entiendes porque estas en esa situación.

Mi experiencias de trabajo

al principio fueron de hacer trabajo de limpieza, en casas

y, algo que jamás me hubiese imaginado en mi país

que lo iba a hacer, lo tuvo que hacer aquí, me tuve que acoplar a ello

no me avergüenzo ni mucho menos,

es un trabajo que a mi me ha servido de experiencia,

me ha hecho valorar cosas de mi vida y también, gracias a ello

pude ayudar a mi familia

y las experiencias que he ido teniendo a lo largo de la vida

me han ayudado mucho

a ser una persona independiente

y a sentirme fuerte en aquellos momentos que quizás estés de bajón.

Me siento totalmente integrada aquí.

Mi vida dio un vuelco radical a finales del año 91

cuando a mi madre se le diagnóstico la enfermedad de Hunting Ton,

es una enfermedad neurodegenerativa, hereditaria en un 50% de los casos

con lo cual el mundo se vino a bajo, yo por aquel entonces tenía 17 años.

Mi padre cayó en una profunda depresión

fruto de que también perdió el trabajo, se le junto con esto

con lo cual tuve que hacer de tripas corazón

no pude en ese momento abatirme

y tuve que luchar para que la casa no se desmoronase.

Tuve ataques de ansiedad, no solo era el sufrimiento de ver a mi madre

sino también

el posible reflejo de lo que yo podría padecer unos años después,

es una enfermedad que aparece entre lo 30 y los 40 años

con lo cual la tristeza se juntaba con un miedo terrible,

recuerdo un ataque de ansiedad que me dejo casi sin visión

y en ese momento dije, no puedo seguir viviendo de esta manera

o sigo viviendo pero de otra manera o no sigo viviendo;

opte por seguir viviendo, intensamente desee ese cambio

y, no es que fuera un cuento de hadas pero si que abrí los ojos es decir,

cuando tú deseas algo con intensidad estas mucho más receptivo

y parece que las cosas vayan sucediendo.

Tenía yo que asistir a mi madre, tenía que cambiar su pañal,

tenía que hacer muchas cosas que eran terriblemente desagradables.

Cuando abrí mi mente, cuando acepte lo que estaba sucediendo

y vi que no se podía cambiar la situación porque era imposible

entonces, aprendí a cambiar yo.

Entonces, cambiar a mi madre, asistirla, bañarla

que para mí eso era muy desagradable,

lo convertí en algo positivo

es decir, sabía que estaba haciendo algo bien

y recuerdo que la actitud de mi madre hacía mi,

aunque no se podía expresar cambió es decir,

de cambiar al principio con nervios, con malestar

a hacer algo que sabes que esta bien,

hacer algo que sabes que es lo mejor que puedes hacer,

me recompensaba con una sonrisa y eso realmente no tiene precio.

No es magia, es inteligencia emocional.

Tengo una pregunta, ¿todos los animales tienen cerebro?

Subtitulación realizada por Juan Rosa Rivas.