Muchos lectores seguramente conocerán las sinapsis, que podríamos definir como la forma de comunicación “por cable” entre las neuronas. Pocos, sin embargo, habrán oído hablar de las conexiones “sin cable” o wireless en el sistema nervioso.
Yo me encontré con ellas después de años de estudio, al escuchar la charla de una colega neurocientífica que investiga a los gusanos. Y me quedé boquiabierta.
Les pondré un símil. Imagínense que son extraterrestres infiltrados en el planeta Tierra que tratan de entender cómo nos comunicamos los humanos a distancia. Llevan años siguiendo las conexiones por cable de los teléfonos fijos, pero, de pronto, se enteran de que los terrícolas también podemos intercambiar información sin necesidad de cables con teléfonos móviles, tabletas, ordenadores…
Se quedarían tan boquiabiertos como yo. Preguntándose cómo demonios no se enteraron antes. Prefiriendo no saber. De pronto, me di cuenta de que la tarea de entender cómo se conectan las neuronas se complicaba considerablemente.
Un cerebro muy cableado (o no tanto)
Parece que el sistema nervioso usa comunicaciones tanto por cable como inalámbricas. Las primeras son las citadas sinapsis, que encontramos descritas en cualquier libro de texto. Santiago Ramón y Cajal predijo su existencia y las mencionó en su discurso del Nobel en 1906. Fue el neurocientífico británico Charles S. Sherrington quien las bautizó ese mismo año recalcando su “probable importancia fisiológica”.
Como ocurre con internet, donde la información a veces viaja por fibra óptica, la sinapsis también incorpora un cableado de fibras. En este caso, lo que conecta la neurona que emite y la que recibe son los axones y las dendritas. Pero este sistema no es continuo: casi siempre, entre el final de un cable y el inicio del siguiente hay una minúscula distancia, apenas unos nanómetros (un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro). Entonces, se necesita que un mensajero químico –el neurotransmisor– salve la diminuta distancia.
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Este sistema de comunicación es bastante privado. Es decir, siguiendo el símil con internet, aquí es difícil que nos intercepten el mensaje. Las sinapsis son, hasta donde sabemos, la principal forma de comunicación de las neuronas y en la que nos hemos centrado los científicos hasta ahora.
Por contra, en la comunicación sin cables –llamada a veces comunicación no sináptica o extrasináptica– no hay conexión por fibras. Aunque se ha estudiado mucho menos, sabemos que el mensajero químico puede viajar grandes distancias por el espacio entre las células.
El camino que recorren los mensajeros wireless es tortuoso y no da garantías de privacidad: aquí es más fácil que el mensaje sea hackeado.
Primeros conectomas
Hay un gusano con nombre casi impronunciable que nos está enseñando mucho sobre las conexiones inalámbricas y, en general, sobre cómo funciona el sistema nervioso: el Caenorhabditis elegans (abreviadamente, C. elegans). Mide aproximadamente un milímetro y era el protagonista de la conferencia a la que me refería al principio del artículo.
Quizá alguien se sorprenda de que un gusano diminuto esté enseñándonos cómo se comunican nuestras neuronas. Pero la ciencia básica es así: recuerden que aprendimos mucho sobre herencia genética gracias a Mendel y unas plantas de guisante. Y que hemos averiguado mucho sobre nuestro cerebro gracias al calamar.
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El primer conectoma, el mapa de todas las conexiones de las neuronas de un organismo, se publicó en el C. elegans en 1986. Los investigadores describieron todas las conexiones por cable de las neuronas: es como seguir los fideos en un plato de espaguetis y generar un mapa. Este gusano cuenta con algo más de 300 neuronas (es un plato muy pequeño), por lo que no es casual que fuera el elegido para inaugurar este campo científico.
Bastante después se pudo generar el mapa de las conexiones en animales más complejos, como la mosca o la larva del pez cebra. El conectoma del cerebro humano tardará mucho, si es que llegamos a verlo algún día. Nosotros tenemos unos 100 000 millones de neuronas: ¡un plato inmenso de espaguetis!
Llegan los mapas de las conexiones inalámbricas
Hasta ahora, todos los conectomas eran mapas de las conexiones por cable. Pero dos grupos de científicos acaban de publicar el primer inventario de todos los nexos wireless en el C. elegans. De nuevo, nuestro gusano lleva la delantera.
Las investigaciones se fijaron en un tipo concreto de conexiones, las que utilizan unas moléculas llamadas neuropéptidos (similares a las proteínas) como mensajero químico. Se cree que modulan la función de otras conexiones. El primer grupo de expertos predijo el mapa de nexos inalámbricos basándose en la expresión de genes en la neuronas. Y comprobaron que es sorprendentemente diferente al entramado de conexiones por cable o sinapsis.
Los autores del segundo artículo usaron optogenética, una técnica que permite encender o apagar las células nerviosas y estudiaron qué les pasaba a sus vecinas. Tras analizar más de 23 433 pares de neuronas vieron que la comunicacion inalámbrica tiene mucho más importancia de lo que se pensaba hasta ahora. Al menos en el gusano, parece que la red wireless es tan necesaria, compleja y diversa como el sistema por cables.
Sabemos que la comunicación sin cables no es solo cosa de gusanos: también se ha encontrado, por ejemplo, en el cerebro de ratas y ratones. Aunque su relevancia en el cerebro humano aún está por investigar, quizá podrían ser muy importantes para entender cómo funciona nuestro sistema nervioso y cómo aparecen ciertas enfermedades. Y también qué ocurre cuando tomamos medicamentos o fármacos, pues pueden llegar a nuestro sistema nervioso y hackear nuestras conexiones inalámbricas.
Ya veremos en unos años a dónde nos llevan el gusano y el resto de animales que utilizamos en la investigación del sistema nervioso. Y es que, al final, para ciertas cosas, tampoco somos tan diferentes.
Monica Folgueira Otero does not work for, consult, own shares in or receive funding from any company or organisation that would benefit from this article, and has disclosed no relevant affiliations beyond their academic appointment.
