¿Cómo se ven mis pensamientos?

A partir de hoy queremos darle la bienvenida a Juan Antonio, Hekanibru y Starignus, los tres bloggers que mantienen activo el sitio de Pedazos de Carbono y que a partir de hoy colaborarán activamente en nuestro blog. Pedazos de Carbono es un blog en dónde se comenta sobre ciencia, tecnología y filosofía, y estamos seguros que esta colaboración rendirá muchos frutos. En esta ocasión, les compartimos una interesante entrada sobre cómo se ven nuestros pensamientos en un escaner cerebral. ¡Esperamos sea de su agrado y no olviden visitarlos en su página también!

---

¿Cómo se ven mis pensamientos?

Todos los días usamos nuestro cerebro como herramienta principal para elaborar nuevos proyectos, para planear lo que comeremos en el desayuno, para escoger la mejor ruta al trabajo. También lo usamos para imaginar, soñar, tocar un instrumento y experimentar diferentes emociones. Esto normalmente lo hacemos sin pensar mucho en los complejos procesos químicos y eléctricos que se producen en nuestro sistema nervioso para llevar acabo nuestra vida día tras día. Muchas de las tareas que nuestro cuerpo realiza—como la digestión, regular la presión sanguínea, la tasa cardiaca, la respiración, la digestión, el sudor—las hace nuestro sistema nervioso de manera inconsciente. Por lo que se podría decir que tanto la parte consciente y la parte inconsciente de ti, son el resultado de la interacción de la materia y de la energía que se encuentra en tu cerebro.

Si todo esto es tan importante para tu vida, ¿cómo es posible que no hayas visto una imagen de tus pensamientos?, de como es que ocurre tanto dentro de un espacio tan pequeño en ti. Es como... ¡si jamas te hubieras observado en el espejo!—porque tu piel y tu cráneo ocultan la “magia” que te hace ser quien eres. ¿No sería increíble ver como tus pensamientos viajan casi a la velocidad de la luz dentro de ti cuando estás experimentando el mundo y el universo que te rodea? Pues quizá en un futuro no muy lejano será posible echar un mirada a tus propias señales neuronales en tiempo real, justo como en el siguiente video.

Lo que el video muestra es la grabación en tiempo real de la formación de pensamientos de un pez cebra al acechar a su presa—la larva de dicho pez tiene la cabeza translúcida. Tal hazaña fue realizada por un grupo de investigadores japoneses, en donde usaron microscopía de fluorescencia—donde se emplea una proteína fluorescente que se ilumina cuando neuronas individuales se activan—mostrando así los caminos que siguen la comunicación entre las neuronas.

Dicho estudio publicado en la revista “Current Biology” explica que los investigadores desarrollaron una proteína llamada “GCaMP7a”, que es la que se enciende cuando las neuronas se activan. Las larvas de los pescados cebra fueron creados para que expresaran dicha proteina en la región cerebral encargada de controlar el movimiento de los ojos cuando el animal ve algo extraño moverse en su medio ambiente.

En un experimento, como lo muestra el segundo video, se tomaron la imagen de la larva de pescado cuando ve un punto en una pantalla parpadeando o moviendose hacia atrás y adelante. Bajo el microscopio, las señales parecen un flash encendiese y apagándose a través de su cerebro, reflejando el movimiento del punto. Esto mismo se realizó sustituyendo el punto por un paramecium—presa del pez cebra—resultando en que las señales neuronales observadas en el cerebro del pez rastreaban el movimiento de la presa. Algo curioso es que estas señales no se detectaban cuando la presa no se movía.

Finalmente, esto se realizó de nuevo pero ahora con la larva de pez y su presa en libertad, es decir que eran libres de nadar en el tanque. Este era el escenario para observar una cacería en acción desde el cerebro del predador. Anteriormente se habían podido obtener imágenes de la actividad de una sola célula cerebral en el pez cebra, pero esta fue la primera vez que se ha dado un vistazo a la actividad neuronal con tanta resolución y con la larva de pez libre de nadar y persiguiendo a su presa.

Esta metodología ha hecho que se comprenda mejor el funcionamiento de los circuitos neuronales involucrados al cazar. Además de que abre la posibilidad de aplicarla para poder observar otras áreas del cerebro—neuronas a cargo del comportamiento y locomoción.

Ahora podrás imaginarte como se puede ver tus circuitos neuronales cuando haces cualquier actividad, incluyendo el sueño.

---

Publicado originalmente en esta dirección por Starignus

A hombros de gigantes

El pasado 17 de enero del 2013, el programa Charlas con Científicos de la Academia de Ciencias de Morelos en el cual participa Más Ciencia por México tuvo un invitado muy especial: el Dr. Arturo Álvarez Buylla. Además de su participación en este programa, el Dr. Álvarez Buylla dio una plática el viernes siguiente como parte del evento de la Academia en donde se renovó la mesa directiva de la misma y se admitieron nuevos miembros. En la plática, llamada “Células Madre y los Rehiletes del Cerebro”, la cual compartió con la comunidad académica del estado así como estudiantes de distintas preparatorias, Arturo comunicó el trabajo que llevó al descubrimiento de las células madres en ciertas regiones del cerebro, trabajo por el cual fue galardonado en el 2011 con el premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica. No puedo hacerle total justicia a la fluidez y el encanto con los cuales Arturo relata los vaivenes y resultados de su trabajo en un pequeño texto como el que quiero escribir, así que no lo intentaré y mejor lo que les propongo es que se tomen un descanso de una hora para escucharlo por ustedes mismos dando click en este enlace.

Además, no es precisamente esto lo que quería compartirles hoy. Lo que más me llamó la atención de la plática de aquel viernes fue como los grandes avances en ciencia toman tiempo y se construyen sobre bases más sencillas. A Isaac Newton se le atribuye la cita "Si he logrado ver más lejos, ha sido porque he subido a hombros de gigantes", aunque el mismo Newton estaba citando a Bernardo de Chartres. Esto quiere decir que para poder avanzar en cualquier proyecto científico, debes partir de la mejor información disponible al momento que inicias. Afortunadamente, los científicos ahora tenemos varias herramientas y muchos colegas que nos permiten comenzar a vislumbrar un nuevo horizonte con el trabajo previo que ya han realizado. Si esto no fuera así, tendríamos que iniciar nuestra ciencia desde cero, un reto bastante complicado tal y como lo expuso Alicia Mastretta hace algunos meses en este mismo blog. ¿De qué manera se relaciona esto con la investigación de células madre en el cerebro? Bueno, resulta que por mucho tiempo se creyó que el cerebro, una vez formado, no podría regenerarse. Hay que recordar que las células madre son aquellas células que tienen potencial de convertirse en muchas otras clases de células, como las epiteliales o las sanguíneas. Así, el descubrimiento de las células madre nerviosas rompió con un paradigma dogmático que sostenía que la regeneración de tejido nervioso en cerebros adultos era imposible. Todo gracias al cantar de los pájaros.

A principios de los 80s, Fernando Nottebohm, investigador argentino del Laboratorio de Conducta Animal de la Universidad Rockefeller, comprobó la capacidad del cerebro adulto de los vertebrados estudiando la manera en que los canarios aprenden y ejecutan sus cantos. Nottebohm descubrió que las áreas del cerebro de los canarios asociadas con la formación de su trinar tenían variaciones estacionales: había un crecimiento de esta región durante la primavera cuando los canarios necesitan hacer uso de sus dotes artísticos para atraer parejas, para después disminuir durante el verano. En el otoño vuelve a haber un incremento en el volumen cerebral justo cuando los canarios necesitan aprender nuevas tonadas, para después disminuir de nuevo en el invierno y recomenzar el ciclo. Estas fluctuaciones en el tamaño cerebral se explicaba sólo de una manera: existían neuronas que se formaban durante la primavera y el otoño, y que después desaparecían en verano y en invierno.

De esta historia quiero rescatar una gran moraleja que nos ayuda a comprender dos aspectos cruciales del quehacer y del conocimiento científico. Martín Bonfil, divulgador de la Dirección General de Divulgación de la Ciencia de la UNAM, publicó en el número 171 de la revista ¿Cómo Ves? las Tres Metáforas de la Ciencia en su columna Ojo de Mosca. En ella, nos menciona como la el conocimiento científico se construye día a día con las explicaciones, interpretaciones y herramientas que tenemos a la mano, pero hay que mantener la mente abierta porque el conocimiento científico no es completo, sino una imagen incompleta que si bien nos permite aventurarnos a proponer hipótesis que están sujetas al mismo proceso de comprobación que el resto. La Ciencia quizá no nos brinda una verdad absoluta, pero nos plantea el camino para realizar pequeñas pero constantes aproximaciones hacia la verdad, y a la fecha es el mejor modelo explicativo del cual disponemos los seres humanos. Así es como cada vez que te subes a los hombros de un gigante para ver más allá de lo que éste pudo haber visto, estás aproximándote cada vez más al horizonte del conocimiento que para todos los que vinieron antes que tú resulta quizá increíble, y aun así, quizá tampoco tú puedas lograr a contemplar la totalidad del horizonte. Eventualmente alguien tendrá que venir a posarse en tus hombros cuando tú seas un gigante.

Para terminar, otra reflexión. El dogma que sostenía que el cerebro no podría regenerarse en los adultos se tuvo que replantear como resultado de las observaciones de Nottebohm, lo que además lleva otra lección en sí misma: no se debe menospreciar la investigación básica, por “absurda” o “inútil” que nos pueda parecer. Quizá en su momento habrá parecido una empresa inútil estudiar el canto de unos pajaritos, sin una “utilidad práctica”, y ahora reconocemos éste como un trabajo pionero. El trabajo teórico y básico es la base de toda aplicación técnica en el futuro, así que el apoyo a la misma debe ser fundamental. Nunca sabremos si los hombros de un determinado gigante nos permitirán descubrir nuevos horizontes hasta que nos trepemos en ellos.

Para saber más:

Si deseas profundizar en el trabajo de Fernando Nottebohm, te recomiendo visitar Bird Brain, una crónica detallada de los descubrimientos aquí mencionados sobre el trabajo de Nottebohm. Si deseas conocer cómo influyo el trabajo de Nottebohm en la investigación de Arturo Álvarez Buylla, te recomiendo leer el discurso que ofreció durante la ceremonia de premiación donde recibió el premio Príncipe de Asturias.

Acerca del Autor

José Antonio Alonso es egresado de la Licenciatura en Ciencias Genómicas de la UNAM, y de la Maestría en Bioética de la Universidad de Pennsylvania.

¿Una pastilla para potenciar la memoria?

Neurocientíficos del Baylor College of Medicine en Houston, Texas publicaron hace unos días en la revista Cell un descubrimiento que abre nuevas avenidas en el campo de la neuropotenciación cognitiva y aporta interesantes evidencias sobre cómo pequeños cambios en unos cuantos genes pueden representar ganancias muy considerables en términos de capacidades cognitivas. Los investigadores del Baylor buscaban caracterizar la función de la proteína PKR en el cerebro. Para ello, se valieron de ratones knockout (ratones modificados a través de ingeniería genética en el que uno —o varios— de sus genes son inactivados). Previamente, varios investigadores habían reportado la activación de PKR en respuesta a varios tipos de estrés celular. Por ejemplo, en infecciones virales, epilepsia y varias enfermedades neurológicas, como las de Parkinson y Huntington. Sin embargo, la función precisa de la proteína era desconocida.

Los ratones con el gen PKR noqueado (PKR -/-), son a simple vista iguales que los ratones normales. Sin embargo, cuando los investigadores los sometieron a un electroencefalograma, detectaron una actividad neuronal atípicamente elevada.

Existen dos tipos de sinapsis en el cerebro: excitatorias e inhibitorias. Se cree que es necesario un equilibrio entre ambas para mantener una función cerebral adecuada. Desequilibrios en éste balance de tipos sinápticos se han observado en pacientes con autismo y esquizofrenia. En el caso de los ratones PKR -/-, éstos mostraban un incremento en excitabilidad relativa, debido a una reducción en la transmisión sináptica inhibitoria.

Los investigadores también aplicaron varias pruebas conductuales a los ratones para medir su memoria y capacidades cognitivas. Para su sorpresa, descubrieron que los ratones knockout poseían una super memoria. El más claro ejemplo es el caso de la prueba del laberinto acuático de Morris, usada comunmente para medir la memoria visuo-espacial. En ésta, los ratones deben nadar en una pequeña piscina circular y encontrar una plataforma escondida, ayudándose de pistas visuales para recordar su ubicación (ver diagrama a la derecha). Los ratones normales necesitan hacer la prueba varias veces durante varios días para poder memorizar la ubicación de la plataforma. Los ratones sin PKR son capaces de memorizar el camino después de hacer la prueba una sola vez.

Para asegurarse de que la memoria aumentada no era resultado de cambios al proceso de desarrollo (por ejemplo, desarrollo embrionario) del ratón, los investigadores inyectaron una molécula inhibidora de PKR en el cerebro de ratones normales adultos, y observaron el mismo efecto. Además, mediante varios experimentos moleculares, demostraron que esta mejoría en la memoria es inducida por un gen llamado IFNG (interferón gamma), el cual incrementa su expresión en la ausencia de PKR. La inhibición de IFNG con RNA de interferencia en los ratones knockout, devolvió la actividad neuronal a un nivel similar al de los ratones normales, sin efectos adversos visibles. Esto demuestra que la manipulación genética no es necesaria para aumentar la memoria, y sugiere que, posiblemente, el uso de moléculas que selectivamente bloqueen PKR en humanos, podría también mejorar la memoria. Sin embargo, aún queda un largo camino por recorrer.

Hace apenas unas semanas, investigadores canadienses y chinos reportaron en un artículo en PLoS Genetics que habían identificado más de 60 genes únicos del linaje humano. Presumiblemente, éstos genes pues no están presentes en ninguna otra especie, ya surgieron a partir de mutaciones espontáneas en nuestros ancestros y que convirtieron regiones de DNA no funcionales del genoma en regiones funcionales (genes que se expresan y producen proteínas). Particularmente interesante resulta el hecho de que estos genes pequeños sean expresados preferentemente en dos tipos de tejido: la corteza cerebral y los testículos. En la corteza cerebral, por que apoya la teoría de que las capacidades cognitivas humanas son presumiblemente "superiores" a las de otros primates debido a diferencias genéticas; y en los testículos por que varias teorías han señalado que la meiosis que tiene lugar allí, sería responsable de generar diversidad genética dentro de la especie.

Ambos estudios tienen algo en común. Aportan evidencia de que unas pocas mutaciones en unas pocas zonas del genoma son suficientes para generar cambios substanciales en la función del cerebro, y por lo tanto conferir una ventaja cognitiva (por ejemplo, una "super memoria") a los portadores de tales mutaciones o variantes genéticas. Conforme más genes y sus interacciones se vayan identificando, el día en que una pastilla que nos permita potenciar nuestra memoria y capacidades de aprendizaje (y contender con diversas enfermedades neurodegenerativas) se vuelva comercialmente viable, se volverá más y más una realidad.

Acerca del Autor: Miguel E. Rentería es egresado de la UNAM y actualmente estudia un doctorado en genética y neurociencias en la Universidad de Queensland, Australia. Twitter: @mkrente Click aquí para ver otros textos del autor.

Referencias: Zhu, et al. Suppression of PKR Promotes Network Excitability and Enhanced Cognition by Interferon-γ-Mediated Disinhibition, Cell, Volume 147, Issue 6, 9 December 2011, Pages 1384-1396, ISSN 0092-8674, 10.1016/j.cell.2011.11.029. Wu, et al. (2011) De Novo Origin of Human Protein-Coding Genes. PLoS Genet 7(11): e1002379. doi:10.1371/journal.pgen.1002379

El ‘reto Pepsi’ dentro de un escáner cerebral.

A mediados de los noventas, Pepsi lanzó una campaña publicitaria denominada ‘el reto Pepsi’, que consistía en realizar pruebas de sabor a ciegas entre dos refrescos de cola sin nombre, para que fuesen tus papilas gustativas las que decidieran cuál era mejor. Los resultados revelaron que, a ciegas, la gente prefería Pepsi sobre Coca-Cola, en una proporción de 3 a 2. En su momento, fué una estrategia astuta que explotó el hecho de que Pepsi era un 7% más dulce que la Coca-Cola, lo que favorecía su sabor.

Unos años mas tarde, la  Coca-Cola cambiaría su fórmula para hacerla igual de dulce que la Pepsi.  No es poco común que la refresquera haga pequeños cambios a la fórmula de sus productos.  Por ejemplo, mientras que en Estados Unidos, la Coca-Cola se endulza con jarabe de maíz, en México se usa sacarosa (mejor conocida como azúcar de mesa, y popularmente usada para endulzar el café y otros alimentos).

En Octubre de 2010, Emily Ventura y Michael I. Goran, de la Escuela de Medicina de la Universidad del Sur de California, publicaron en la revista académica Obesity, un estudio donde utilizaron técnicas de cromatografía líquida para medir la cantidad de azúcar contenida en 23 bebidas azucaradas (gaseosas y no-gaseosas).  Los resultados revelaron que el contenido real de azúcar se ubica entre un 15% menos y un 30% más de lo indicado en la etiqueta de información nutrimental.  En promedio, las bebidas contienen 18% más azúcar de lo que anuncian.

Desde una perspectiva de salud pública, el contenido calórico de alimentos y bebidas es tremendamente importante. Pero antes de entrar en más detalles, vamos a repasar un poco de bioquímica: La sacarosa (o azúcar de mesa) es un disacárido, conformado por dos sacáridos, o azúcares simples, llamados glucosa y fructosa. El metabolismo de estos dos carbohidratos es diferente. Mientras que la glucosa se absorbe instantáneamente y produce una subida y bajada rápida de energía, la fructosa se guarda en forma de glucógeno como reserva de energía para cuando necesitemos hacer algún esfuerzo. La glucosa puede ser metabolizada por casi todas las células del cuerpo, mientras que el 100% de la fructosa debe ser metabolizada por el hígado.

Cuando ingerimos sacarosa, ésta se descompone al llegar al intestino, convirtiéndose, en 50% glucosa y 50% fructosa. Por muchos años se dijo que el jarabe de maíz contenía aproximadamente un 5% más fructosa (~55%), y que esa pequeña diferencia no representaba, de ninguna manera, riesgo alguno para la salud. Sin embargo, el estudio de Ventura encontró que, en promedio, la composición de las bebidas endulzadas con jarabe de maíz, es entre 60 y 65% fructosa. Más aún, de todas las bebidas analizadas, la que mostro el contenido más bajo en fructosa fue la Coca-Cola mexicana. Sin embargo, al analizarla, los investigadores no encontraron sacarosa, sino glucosa y fructosa por separado. Una posible teoría para explicar esto, es que el ácido carbónico (gas) contenido en la bebida, podría haber disociado naturalmente las moléculas de sacarosa.

En 2004, William J. Whelan, de la Universidad de Pennsylvania y sus colaboradores en Estados Unidos y Canadá, describieron en el Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism que, cuando la fructosa llega al hígado, éste cesa su actividad habitual para dedicarse exclusivamente a metabolizar fructosa, lo que se traduce en un incremento en  los niveles de ghrelina en sangre y una reducción de los niveles de insulina y leptina. Si bien la insulina y la leptina son inhibidores del apetito, la ghrelina, lo incrementa. Esto significa que la ingesta de fructosa no sólo no sacia el apetito, sino que el individuo siente la necesidad de ingerir más alimento, que en la mayoría de las ocasiones también contiene fructosa. Varios estudios recientes apoyan la idea de que una dieta alta en fructosa incrementa considerablemente el riesgo de padecer obesidad.

Más allá de su contenido de azúcar, tanto Coca-Cola como Pepsi, son bebidas con una formulación y un sabor casi idénticos. A pesar de ello, la gran mayoría de las personas tenemos una preferencia muy marcada por una u otra. Con el fin de entender cómo es que el cerebro humano codifica este tipo de preferencias, un grupo de neurocientíficos, liderados por el Dr. Read Montague, del Baylor College of Medicine en Houston, Texas, realizó en 2004 un estudio de investigación que consistió en reproducir ‘el reto Pepsi’, pero poniendo a los voluntarios dentro de un escáner de resonancia magnética, que permite medir cambios en la activación de distintas regiones del cerebro en tiempo real.

Los estudios con imágenes por resonancia magnética funcional se basan en tres principios: 1) La especialización cortical, es decir, que cada función cerebral es ejecutada por una o más áreas definidas y no por todo el cerebro. 2) Cuando un área cerebral ejecuta una determinada función (se activa), ésta sufre una dilatación de sus micro-vasos  sanguíneos, lo que conlleva un incremento de oxígeno a nivel local y una disminución en la cantidad relativa de desoxi-hemoglobina, la molécula resultante de la hemoglobina que ha cedido su oxigeno a los tejidos, y 3) El efecto magnético que posee la desoxi-hemoglobina. Gracias a esto último, es posible detectar regiones que se activan bajo ciertos paradigmas y contextos cognitivos.

El estudio de Montague constó de dos partes. En la primera, ambas bebidas fueron ofrecidas a ciegas a los participantes. La gran mayoría de las veces, la gente no fué capaz de distinguir entre las dos bebidas, y la activación cerebral no mostró diferencias al probar una u otra. En la segunda parte, los investigadores ofrecieron las dos bebidas, pero diciéndoles a los participantes que se trataba de Coca-Cola o de Pepsi. Lo cual no siempre era la verdad. Sorprendentemente, todos los participantes mostraron una abrumadora preferencia por las bebidas que fueron etiquetadas como Coca-Cola (incluso cuando se trataba de Pepsi), lo que significa que la marca tiene un poder mayor que el sabor para influenciar la decisión de un consumidor.

Al ingerir ambas bebidas a ciegas, la observación más importante en el cerebro, fue la activación de la vía de la dopamina, la cual es intermediaria en procesos de ‘gratificación’ o de placer.  Esto se debe, presumiblemente, al placer que nos proporciona la inyección de azúcar en el torrente sanguíneo.   Durante la segunda parte del experimento, cuando a las personas se les dijo que la bebida era Coca-Cola, además de la vía de la dopamina, también se activaron un grupo de áreas cerebrales (la corteza dorso-lateral prefrontal, el hipocampo y áreas del mesencéfalo) que están asociadas con el procesamiento de los sentimientos.  Por lo tanto, beber una lata de Coca-Cola (ó de Pepsi disfrazada de Coca-Cola) desencadena emociones y placer en tu cerebro . Y, como lo demuestra este estudio, el sabor tiene poco que ver. Es mercadotecnia pura.  Coca-Cola invierte más de USD $1,000,000,000 al año en publicidad orientada a despertar sentimientos de nostalgia, calidez y felicidad, asociados con su marca.  Y esa capacidad de despertar sentimientos es donde radica su principal ventaja competitiva respecto a Pepsi.

Espero que recuerdes este post la próxima vez que te dispongas a beber un poco de tu bebida preferida.

Acerca del autor: Miguel E. Rentería es egresado de la UNAM y actualmente estudia un doctorado en genética y neurociencias en la Universidad de Queensland, Australia. Twitter: @mkrente

Otros textos del autor: Cucarachas biónicas para la enseñanza de las neurociencias Relaciones amorosas y estilos de apego emocional

Referencias: (1) Ventura et al. Sugar Content of Popular Sweetened Beverages Based on Objective Laboratory Analysis: Focus on Fructose Content. Obesity, 2010.   (2) McClure et al. Neural Correlates of Behavioral Preference for Culturally Familiar Drinks. Neuron, 2004.   (3) Teff et al. Dietary fructose reduces circulating insulin and leptin, attenuates postprandial suppression of ghrelin, and increases triglycerides in women. J Clin Endocrinol Metab, 2004

Cucarachas biónicas para la enseñanza de las neurociencias

Cuando eran estudiantes de doctorado, Tim Marzullo y Greg Gage, fundadores de Backyard Brains, se pusieron un reto personal de ingeniería: “Construir un aparato de neuroelectrofisiología que tuviera un costo de menos de 100 dólares”. En el pasado, una persona curiosa con deseos de introducirse en el mundo de las neurociencias tenía que invertir muchos años de estudio y contar con acceso a equipo muy costoso, que por lo general sólo esta al alcance de grandes universidades y centros de investigación. “Las neurociencias son lo opuesto a la astronomía. La barrera de entrada era muy alta. Como si una persona tuviera que hacer forzosamente un doctorado en astronomía para poder mirar la luna a través de un telescopio”, dice Greg.

Así pues, este par de ingenieros se presentaron con su idea y un prototipo en la reunión anual de la Society for Neuroscience en 2008. Pese a que en aquella ocasión su prototipo no funcionó, causaron revuelo entre los asistentes.  Motivados por la buena respuesta del público, siguieron trabajando y al cabo de unos meses, ya contaban con un prototipo funcional, al que bautizaron como SpikerBox.

SpikerBox registra la actividad de neuronas en acción. Basta, por ejemplo, con conectar dos electrodos a la pierna de una cucaracha (viva) y cada vez que el insecto la contrae y sus neuronas emiten un impulso eléctrico, el SpikerBox lo detecta y lo convierte en la típica gráfica con picos tan característica en los estudios de electrofisiología.

Backyard Brains vende el SpikerBox pre-ensamblado por 90 dólares. Aunque el dispositivo es open-source, lo que permite que si algún aficionado prefiere construirse el suyo con sus propias manos pueda tener acceso a manuales y videos que describen el proceso paso a paso, y además deja la puerta abierta a que los usuarios hagan modificaciones para innovar el aparato, que además puede también conectarse a una computadora, iPhone, ó iPad, para guardar tus mediciones, hacer análisis y convertir los impulsos en sonidos.

A la fecha, los chavos de Backyard Brains han vendido mas de 550 kits del SpikerBox y han hecho demostraciones frente a mas de 6,000 personas.  Su segundo desarrollo —todavía en versión beta— es aún más emocionante.  Se llama Robo-Roach, y consiste en un dispositivo que se le implanta a una cucaracha viva, y permite estimularla a control remoto para hacerla pensar que su antena choca contra una pared. Las cucarachas no tienen ojos ni olfato, sino que se guían por el tacto de sus antenas. Cuando su antena siente que ha chocado contra algo, saben que deben darse la vuelta. El primer prototipo del Robo-Roach permite controlar el movimiento hacia la izquierda y hacia la derecha de la cucaracha. Aquí puedes ver un video del prototipo en acción:

[youtube aligncenter width="400" height="300" clipid="04T5Zq6KPyY" autoplay="0" controls="1" loop="0" disablekb="0" hd="0" showinfo="1" showsearch="0"]

Esta tecnología para dirigir a las cucarachas mediante control remoto, ya existía hace tiempo, solo que a nivel de laboratorios de investigación. Por ejemplo, ingenieros del Texas A&M Nuclear Science Center, desarrollaron un dispositivo similar que, al ser instalado sobre la espalda de las cucarachas las convierte en detectores de radiación vivientes, lo que permite explorar zonas potencialmente contaminadas que no son seguras para los seres humanos.  También se han hecho ensayos colocando mini-cámaras de vídeo y dirigiéndolas entre los escombros para la búsqueda de sobrevivientes de terremotos. Ahora, gracias a Backyard Brains, las cucarachas se ponen a un paso de llegar al salón de clases.

Robert Uglesich, profesor en física en Cooper Union, en Nueva York, utilizó el Robo-Roach para enseñar microestimulación, electrónica analógica y sobre las bases neuronales de la conducta a estudiantes de preparatoria durante un curso de verano en ingeniería.  Después de jugar con el aparato y realizar varias observaciones, los estudiantes descubrieron que al conectar electrodos a los cercos en vez de hacerlo en los nervios de la antena , era posible controlar el movimiento hacia delante de la cucaracha.  Esto no es mas que un pequeño ejemplo del enorme  potencial que tienen dispositivos como los de Backyard Brains para revolucionar la enseñanza de ciencias como biología y física.  Es por eso que los Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos otorgaron recientemente un donativo de $250,000 dólares a Backyard Brains para que desarrolle un programa educativo basado en sus inventos, de modo que puedan ser llevados al salón de clase.

Pero el SpikerBox se ha encontrado ya un lugar también en uno que otro laboratorio de investigación. Por ejemplo, el Dr. W. David Stahlman, profesor en psicología en la Universidad de California en Los Angeles, lo está empleando exitosamente en sus experimentos con palomas y cangrejos ermitaños.

La verdad es que no puedo contener mi entusiasmo y admiración por gente como Tim y Greg, que han encontrado formas innovadoras que permiten que la ciencia llegue a manos de más gente. Indudablemente, sus inventos pueden ayudar a hacer la enseñanza de las ciencias para niños y jóvenes mucho mas atractiva y dinámica. Se me ocurre, por ejemplo,  que podríamos lanzar un programa piloto de educación en neurociencias en escuelas de México, incluyendo prácticas con abejas, saltamontes y otros insectos.

Para los curiosos, les dejo este video paso a paso de cómo se implanta el "Robo-Roach" en una cucaracha (en inglés): [youtube aligncenter width="400" height="300" clipid="5Rp4V3Sj5jE" autoplay="0" controls="1" loop="0" disablekb="0" hd="0" showinfo="1" showsearch="0"]

Acerca del autor: Miguel E. Rentería es egresado de la UNAM y actualmente estudia un doctorado en genética y neurociencias en la Universidad de Queensland, Australia. Twitter: @mkrente

Otros textos del autor: El reto Pepsi dentro de un escáner cerebral Relaciones amorosas y estilos de apego emocional

*Con información de www.BackyardBrains.com