A los seres humanos siempre nos
ha fascinado el cerebro.
Lo graficamos, lo describimos,
lo dibujamos,
lo cartografiamos.
Igual que la tecnología
afectó a la cartografía,
piensen en Google Maps,
en el GPS,
ocurre la misma transformación
en los mapas del cerebro.
Miremos el cerebro.
Mucha gente al ver un cerebro real por primera vez
dice: "no se parece a lo que se ve generalmente
cuando alguien muestra un cerebro".
En general se ve un cerebro estático, gris.
Esta capa exterior es la vasculatura;
algo que recubre al cerebro humano.
Estos son los vasos sanguíneos.
El cerebro recibe oxígeno
en un 20% de los pulmones,
el 20% de la sangre
que bombea el corazón.
Básicamente, si juntamos los dos puños
es un poco más grande que los dos puños.
A finales del siglo XX los científicos
aprendieron a hacer mapas no invasivos
siguiendo el flujo sanguíneo,
para detectar actividad en el cerebro.
Por ejemplo, vean la parte negra del cerebro
que gira ahora hacia allí.
Ese es el cerebelo; que ahora nos mantiene erguidos.
Me mantiene de pie. Participa en los movimientos coordinados.
A un lado, aquí tenemos la corteza temporal.
Ahí ocurre el procesamiento auditivo primario,
por eso oyen mis palabras
y las envían a los centros de procesamiento del lenguaje.
Hacia la parte frontal del cerebro
ocurre el pensamiento más complejo, la toma de decisiones...
es lo último que madura en la adultez tardía.
Aquí ocurren todos los procesos de toma de decisiones.
Es el lugar en el que ahora deciden
que no pedirán carne en la cena.
Mirando el cerebro más de cerca,
si lo miramos en un corte transversal,
podemos advertir
que no se ve allí gran estructura.
Pero sí hay una gran estructura.
Hay células y conexiones, todo está conectado.
Hace unos cien años
algunos científicos inventaron una tintura celular.
Aquí se ve en celeste.
Se ven zonas
con cuerpos celulares normales coloreados.
Como ven es muy irregular. Se ve una gran estructura.
La parte exterior del cerebro
es el neocórtex.
La unidad de procesamiento continuo, si se quiere.
Pero ven debajo de eso también.
Y en esas zonas blancas
están las zonas por las que pasan las conexiones.
Quizá haya menor densidad celular.
Hay unas 86.000 millones de neuronas en el cerebro.
Y, como ven, distribuidas de manera muy irregular.
Esta distribución contribuye realmente
a sus funciones subyacentes.
Y, claro, como dije antes,
como ahora podemos mapear la función cerebral
podemos llegar a las células individuales.
Veamos en más detalle.
Veamos las neuronas.
Como dije, hay 86.000 millones de neuronas.
Además hay células más pequeñas, como verán.
Estas son células de apoyo; astrocitos.
Y los propios nervios
reciben la entrada.
La almacenan y la procesan.
Cada neurona se conecta por sinapsis
hasta con 10.000 neuronas.
Y cada neurona,
en gran medida, es única.
El carácter único de las neuronas individuales
y de las neuronas en el conjunto del cerebro
sigue las propiedades fundamentales
de su bioquímica subyacente.
Estas son las proteínas,
que controlan el movimiento de los canales iónicos.
Controlan qué célula del sistema nervioso se relaciona con otra.
Y, básicamente, controlan
todo lo que tiene que hacer el sistema nervioso.
Así que si nos acercamos aún más
todas esas proteínas
están codificadas en el genoma.
Todos tenemos 23 pares de cromosomas:
uno de mamá y uno de papá.
Y en estos cromosomas
hay unos 25.000 genes.
Están codificados en el ADN.
Y la naturaleza de una célula,
que guía su bioquímica subyacente,
depende de cuál de esos 25.000 genes
está activado
y del nivel de activación.
Nuestro proyecto
intenta observar esta lectura
y entender cuáles de estos 25.000 genes están activados.
Para realizar un proyecto así
obviamente necesitamos cerebros.
Mandamos a nuestros técnicos
en busca de cerebros normales.
Empezamos en la oficina
de un médico forense.
Allí llevan a los muertos.
Buscamos cerebros normales.
Seguimos varios criterios al seleccionar cerebros.
Queremos asegurarnos
que son de humanos normales de entre 20 y 60 años
que tuvieron una muerte natural
sin lesiones cerebrales
ni antecedentes de enfermedad psiquiátrica,
ni presencia de drogas.
Hacemos análisis toxicológicos.
Somos muy cuidadosos
con los cerebros que seleccionamos.
Otra condición es que
podamos obtener el tejido;
el consentimiento para tomar el tejido
dentro de las 24 horas de la muerte.
Porque tratamos de medir el ARN
-la lectura de nuestros genes-
es muy lábil,
por eso tenemos que movernos con rapidez.
Una nota al margen de la selección de cerebros:
debido al modo de recolección
y dado que hace falta consentimiento,
tenemos más cerebros masculinos que femeninos.
Los hombres son más propensos a morir en accidentes en la flor de la vida.
Y es mucho más probable obtener
el consentimiento del cónyuge, la esposa,
que al revés.
(Risas)
Lo primero que hacemos en el lugar de recolección
es recolectar lo que se llama RM.
Es decir, una imagen de resonancia magnética o IRM.
Es una plantilla estándar sobre la que estructuraremos el resto de los datos.
Así que recolectamos RM.
Podemos pensarlo como una vista satelital del mapa.
Luego recolectamos
imágenes con tensores de difusión:
el mapa del gran cableado del cerebro.
De nuevo, pueden pensarlo
como si cartografiaramos las rutas provinciales.
Se extrae el cerebro del cráneo
y luego se corta en rodajas de un cm.
Todo se congela
y se envía a Seattle.
Allí, tomamos...
esto es un hemisferio completo,
y lo pasamos por esta cortadora de carne venida a más.
Hay una hoja que corta
una sección del tejido
y se transfiere al portaobjetos.
Luego la coloreamos
y la escaneamos.
Así construimos nuestro primer mapa.
Aquí entran en juego los expertos
que realizan tareas básicas de anatomía.
Pueden pensarlo como fronteras entre provincias,
esas líneas bastante gruesas.
A partir de esto podemos fragmentar el cerebro en trozos
que luego pondremos en un criostato más pequeño.
Aquí mostramos
este tejido congelado, que se corta.
Tiene 20 micrones de espesor, como el cabello de un bebé.
Y recuerden, está congelado.
Aquí ven
que se usa la vieja tecnología del pincel.
Tomamos un portaobjetos.
Luego derretimos la lámina cuidadosamente.
Después pasa por un robot
que lo colorea
para que los anatomistas lo observen en detalle.
Esto es lo que se verá bajo el microscopio.
Se ven conjuntos y configuraciones
de células grandes y pequeñas
en grupos y en varios lugares.
A partir de ahí es rutina. Ellos saben dónde trabajar.
Y construyen un atlas de referencia.
Este es un mapa más detallado.
Los científicos usan esto
para volver a otra pieza de tejido
y hacer la microdisección láser.
El técnico toma las instrucciones,
escribe por allí
y luego el láser corta.
Allí ven el corte del punto azul. Y ese tejido se desprende.
Pueden ver en el portaobjetos
lo que sucede en tiempo real.
Debajo hay un contenedor que recolecta ese tejido.
Tomamos ese tejido
purificamos su ARN
mediante varias tecnologías básicas
y luego le ponemos una etiqueta fluorescente.
Tomamos el material etiquetado
y lo ponemos en algo llamado micromatriz.
Esto parece un puñado de puntos
pero cada uno de estos puntos
es una pieza única del genoma humano
que identificamos en un cristal.
Esto contiene unos 60.000 elementos
así que medimos muchas veces varios genes
de los 25.000 genes del genoma.
Y al tomar una muestra e hibridarla con eso
obtenemos una huella única, si se quiere,
que cuantifica los genes activos en la muestra.
Hacemos esto una y otra vez
para cada cerebro.
De cada cerebro tomamos más de mil muestras.
Esta zona de aquí es el hipocampo.
Se relaciona con el aprendizaje y la memoria
y contribuye con cerca de 70 muestras
de esas miles.
Por eso cada muestra nos da unos 50.000 datos
con medidas repetidas, y hay unas mil muestras.
Hay unos 50 millones de datos
para cada cerebro.
Hasta ahora tenemos datos
equivalentes a dos cerebros.
Hemos juntado todo
en una sola cosa
y les mostraré el aspecto de esa síntesis.
Básicamente es un gran conjunto de información
disponible gratis para cualquier científico del mundo.
Ni siquiera deben registrarse para usar esta herramienta
para analizar los datos y encontrar algo interesante.
Estas son las modalidades que consolidamos.
Empezarán a reconocer cosas a partir de lo ya habíamos recolectado.
Esta es la RM que proporciona el marco.
Hay un control a la derecha que permite girar,
permite aumentar,
permite resaltar estructuras individuales.
Pero, lo más importante,
ahora mapeamos en este marco anatómico,
un marco común para que se entienda dónde se activan los genes.
Los niveles rojos
son lugares en los que se activan mucho los genes.
Las zonas verdes son más bien frías, no se encienden.
Y cada gen deja una huella.
Recuerden que analizamos los 25.000 genes del genoma
y que tenemos todos los datos disponibles.
¿Qué pueden aprender los científicos de estos datos?
Empezamos a ver estos datos nosotros mismos.
Hay cosas básicas que querríamos entender.
Dos grandes ejemplos son los medicamentos
Prozac y Wellbutrin.
Son antidepresivos recetados comúnmente.
Recuerden que analizamos genes.
Los genes envían instrucciones para crear proteínas.
Las proteínas son el objetivo de los medicamentos.
Las medicinas se adhieren a las proteínas
y las apagan, etc.
Si queremos entender el funcionamiento de los medicamentos
entender cómo actúan de la forma que queremos,
y también de la forma que no queremos.
Sus efectos secundarios, etc.,
queremos ver dónde se activan esos genes.
Y, por primera vez, podemos hacerlo.
Podemos hacerlo en varias personas analizadas.
Ahora miraremos en el cerebro.
Podemos ver esta huella única.
Y tenemos una confirmación
de que, de hecho, el gen se activa
con Prozac
en estructuras serotoninérgicas, algo de lo que ya se sabe que afecta
pero también podemos ver el todo.
También vemos zonas que nadie ha visto antes
y allí vemos esos genes encendidos.
Es muy interesante como efecto secundario.
Otra cosa que se puede hacer con algo así
dado que es un ejercicio de comparación de patrones,
porque hay una huella única,
podemos barrer todo el genoma
y encontrar otras proteínas
que tengan una huella similar.
Así que si investigan medicinas, por ejemplo,
pueden analizar
todo un listado de lo que el genoma ofrece
para encontrar quizá mejores objetivos y optimizarlas.
A muchos les resultarán familiares
los estudios sobre el genoma
publicados en las noticias y que dicen:
"Los científicos descubrieron el gen o los genes
que afectan X".
Los científicos publican
a menudo este tipo de estudios.
Y son geniales. Analizan grandes poblaciones.
Miran todos sus genomas
y tratan de encontrar zonas de mucha actividad
que tengan una relación causal con los genes.
Pero de estos ejercicios obtenemos
una lista de genes.
Se nos dice qué, pero no dónde.
Para los investigadores es muy importante
que hayamos creado este recurso.
Ahora pueden venir
y empezar a obtener pistas de esa actividad.
Pueden empezar a buscar vías comunes...
de otras formas antes inexistentes.
Creo que esta audiencia en particular
entiende la importancia de la individualidad.
Pienso que como humanos
tenemos diferentes antecedentes genéticos,
todos vivimos vidas separadas.
Pero el hecho es que
son similares en más del 99%.
Somos similares a nivel genético.
Y hallamos que
incluso a nivel de la bioquímica cerebral
somos bastante similares.
Esto demuestra no el 99%,
pero casi el 90% de correspondencia
en un corte razonable
así que todo en la nube está correlacionado.
Luego encontramos valores extremos
que están fuera de la nube.
Y los genes son interesantes
pero muy sutiles.
Hay un mensaje importante
para llevarse a casa
y es que aún si bien celebramos las diferencias
somos muy similares
incluso a nivel cerebral.
¿Cómo son esas diferencias?
Este es el ejemplo de un estudio que hicimos
para analizar esas diferencias
y son muy sutiles.
Aquí los genes se encienden en un tipo individual de célula.
Estos dos genes son buenos ejemplos.
Uno se llama RELN... participa en las claves tempranas del desarrollo.
El DISC1 es un gen
ausente en la esquizofrenia.
Estas no son personas con esquizofrenia
pero muestran cierta variación de la población.
Y aquí vemos
en los donantes uno y cuatro,
que son la excepción a los otros dos,
esos genes se activan
en un subconjunto muy específico de células.
Este precipitado de color púrpura oscuro dentro de la célula
nos dice que allí hay un gen activo.
Se deba o no
a los antecedentes genéticos de una persona o a sus experiencias
no lo sabemos.
Esos estudios requieren de poblaciones mucho más grandes.
Terminaré con una nota final
sobre la complejidad del cerebro
y lo que falta por recorrer.
Creo que estos recursos son muy valiosos.
Son una guía para
investigadores.
Pero en este momento sólo vimos un puñado de personas.
Sin duda incorporaremos más.
Terminaré diciendo
que las herramientas existen,
que es un continente inexplorado, sin descubrir.
Es la nueva frontera, si se quiere.
Y para los intrépidos,
intimidados por la complejidad del cerebro,
el futuro aguarda.
Gracias.
(Aplausos)