Javier DeFelipe, neurocientífico: «Cuando nacemos, las neuronas parecen árboles con pocas ramas»

Lucía Cancela
Lucía Cancela LA VOZ DE LA SALUD

ENFERMEDADES

Javier DeFelipe es profesor de Investigación del Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y trabaja en el Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid.
Javier DeFelipe es profesor de Investigación del Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y trabaja en el Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid.

El investigador, que es uno de los mayores expertos de España, habla sobre la capacidad de reflexión y acerca de las diferencias con otras especies

15 ene 2023 . Actualizado a las 21:11 h.

Javier DeFelipe (Madrid, 69 años) es uno de los neurocientíficos más importantes de España. Se levanta y se acuesta pensando en el núcleo de su investigación: el cerebro. Es profesor de Investigación del Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y trabaja en el Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid. Además, dirige el proyecto Cajal Blue Brain, hace unos años colaboró con la NASA en su Neurolab, y actualmente, como figura destacada, en el Human Brain Project, uno de los trabajos más grandes a escala mundial para estudiar el cerebro. 

Desde pequeño ha querido investigar, pero al principio no se lo permitieron. Literal. «Intenté meterme en algunos laboratorios, y no me admitían en ningún grupo porque mis estudios no eran muy buenos», detalla. «Era muy difícil conseguir becas, y me dijeron que casi mejor, me dedicase a otra cosa». Lo que se hubieran perdido si hubiese hecho caso. Por casualidad, entró en el Instituto Santiago Ramón y Cajal, donde comenzó a estudiar el sistema nervioso: «Cuando empecé a investigar el cerebro, me quedé atrapado», explica. Le da vueltas y vueltas, «es un misterio y a la vez una maravilla». 

Le pedimos que recomiende algo que hacer para cuidar el cerebro. Dice que hacer ejercicio «es muy importante», pero que no tiene suficiente tiempo, aunque sí pasea todos los días. Pero si de algo es atleta, es del ejercicio mental. «La lectura, el arte, la filosofía y la cultura general». El neurocientífico acaba de publicar su nuevo libro De Laetoli a la luna. El insólito viaje del cerebro en el que establece un puente entre la ciencia y la filosofía: «Parece increíble que muchos héroes idolatrados de la música, la pintura o la escritura padecieron enfermedades mentales. ¿Cómo puede ser que estos cerebros que funcionan en un ámbito fuera de lo normal sean impulsores de grandes cambios de la sociedad?», plantea. 

—¿Cuánto se conoce acerca del cerebro? Siempre circula el mito de que solo un 10 %, pero los avances de los últimos años han sido muy reveladores.

—No se puede sacar un porcentaje de cuánto conocemos. Además, depende de qué tipo de cerebro hablemos. Si nos referimos al de un ratón, o al de un animal más sencillo, se conoce mucho más que el del humano. Por ejemplo, no se sabe el número total de neuronas, de transmisores, conexiones, y muchísimos aspectos, que en otras especies se conocen mejor, pero que en nosotros no por razones obvias de no poder experimentar. Siempre digo lo mismo, cada puerta que se abre en la neurociencia esconde un pasillo con muchas más.

—Dice que conocemos mejor el cerebro de otros animales, ¿en qué se parece el nuestro al de otras especies?

—Es sorprendente que en el siglo XXI todavía no tengamos una respuesta a qué es lo que nos hace humanos. Somos mamíferos, somos primates, como son los chimpancés o los macacos, y la estructura del cerebro tiene muchos aspectos comunes a varias especies, pero al mismo tiempo, el de cada uno es único. El del humano presenta características que son propias, así como ocurre con el perro o el gato, por ejemplo. Son mundos mentales distintos. Ahora bien, la mayoría de los científicos no estamos de acuerdo en lo que nos hace ser distintos. Mi opinión es que, además de que el cerebro humano es más complejo, tenemos elementos, estructuras, que son únicas. Y ojo, esto no significa que seamos mejores, sino que debemos entender qué significan estas diferencias. 

—¿Qué significan, entonces? Las áreas que se reconocen en el cerebro humano son iguales a las que se reconocen en un chimpancé. Algo que no ocurre con todos los primates, y sin embargo, no somos lo mismo. 

—La verdad es que nosotros nos parecemos mucho más a un chimpancé. De hecho, nos separamos evolutivamente hace tan solo seis millones de años. Su cerebro, la forma externa, es casi prácticamente como la de un cerebro humano pero más pequeño, de unos 400 gramos, mientras que el nuestro pesa unos 1.400. Tienen muchas estructuras que son semejantes a las nuestras, pero como dices, también es distinto. De hecho, es imposible conocer muchos aspectos cognitivos humanos basándonos en el estudio de un cerebro de un chimpancé. Estos animales no tienen la capacidad de abstracción que tenemos nosotros, por ejemplo. De todas formas, lo que deberíamos hacer es tratar de estudiar el cerebro humano todo lo que se pueda, con las herramientas que disponemos, cumpliendo con las normas éticas. Habría que potenciar los estudios de calidad.

—Usted lo hizo. Uno de los proyectos de su carrera se basó, en resumidas cuentas, en explicar las conexiones del cerebro a través de la música. ¿De dónde partió esta idea?

—Para conocer el cerebro tenemos que conocer cada una de sus partes. En mis conferencias utilizo muchas veces metáforas para explicarlo. Es como si de repente se descompone un acordeón en todos los elementos que tiene: unas teclas, unos alambres, y así hasta 1.500. Pueden decirnos que todo eso, combinado de una cierta forma, produce sonido, pero si no nos dicen cómo construirlo, no nos sirve de nada. Pues lo mismo pasa con el cerebro. Este órgano está formado por millones y millones de elementos, de los cuales hay que saber cómo funcionan de forma individual y conjunta. Sin embargo, como no conocemos su diseño, tenemos que desarrollar herramientas para saberlo. Una de las células fundamentales del cerebro son las células piramidales, que es el tipo neuronal mayoritario en la corteza cerebral. Y para saber cómo funciona, es muy importante saber cómo podemos transformar una neurona biológica (la que ves en un microscopio) en una virtual, para después hacer simulaciones e interpretaciones matemáticas, y entenderla mejor. Esta es una de las cosas en las que estamos trabajando.

—¿Matemáticas y cerebro?

—Sí, sí. Fíjate. Sabemos que una de las estructuras que tienen estas células piramidales son las espinas dendríticas, que son unas protunsiones como las espinas de un rosal. En ellas es dónde se forma la mayor parte de la sinapsis del cerebro. Se relacionan con la cognición, la memoria y el aprendizaje. Es fundamental saber cómo están distribuidas, cuál es su diseño, pero no es algo fácil de determinar. Ahí es dónde entran las matemáticas. Dijimos: «Queremos hacer una transformación matemática para ver cómo son y luego entenderlo en un ordenador». Así es que desarrollamos una herramienta exploratoria que usa notas musicales. Esta forma de análisis consiste en que los rasgos más relevantes de la morfología de las espinas y su distribución espacial en una neurona se transforman en notas musicales. Lo basamos en los siguientes atributos: timbre, tono, amplitud y duración, y se representa con el típico pentagrama. El piano fue seleccionado como el timbre básico para reproducir sonidos. Para saber el tamaño, recurrimos al volumen. Los valores más altos se representarían mediante sonidos más fuertes, mientras que los sonidos producidos por las espinas más pequeñas serían más suaves. Con el audio hemos descubierto cosas que no son evidentes mediante la simple inspección visual.

—¿Podría dar un ejemplo?

—Claro. Por ejemplo, hemos estudiado la traducción musical de una dendrita de una célula piramidal de una persona de 40 años y otra de alguien de 85. Ambas parecen iguales, pero las partituras son claramente distintas. En otras palabras, las dendritas de estos dos individuos «producen» una música distinta, lo que indica diferencias en la morfología y distribución espacial. Sin embargo, es difícil distinguir estas diferencias morfológicas con una simple inspección visual. Es decir, la reproducción de las frases musicales obtenidas proporciona una manera muy rápida y fácil de distinguir entre diferentes escenarios. 

—¿Qué pueden hacer con una neurona que es virtual?

—Eso es muy importante, porque muchas veces, incluso mis compañeros me lo preguntan. Es algo fundamental porque si conozco su estructura, con sus conexiones, neurotransmisores o receptores, tengo muchos datos, en realidad. Pero necesito saber cómo utilizarlos y cómo funcionan. De ahí, que generar circuitos neuronales en un ordenador es importante, porque luego podrás manipularlo. La simulación sirve para entender mejor cómo funcionan cada uno de estos elementos. Por ejemplo, nosotros tenemos unas neuronas humanas maravillosas, en el sentido de que las podemos visualizar con unas técnicas nuevas increíbles, que son preciosas, pero ¿cómo funcionan? Eso es lo que nos falta. 

—¿De qué forma mejora el cerebro gracias a la plasticidad?

—La plasticidad cerebral es una de las características más importantes que tiene el cerebro, no solamente del hombre, sino del sistema nervioso de todos los animales, porque gracias a ello es capaz de cambiar y adaptarse a las nuevas circunstancias del medio ambiente. Sabemos que el cerebro es como una esponja. Cuando nacemos, las neuronas parecen árboles con pocas ramas, y a medida que vamos creciendo, se van haciendo más complejos porque aumenta el número de conexiones. Es ahí cuando surgen las capacidades de abstracción, ese pensamiento mucho más complejo. De hecho, el cerebro de un niño es el mismo que el de un adulto, pero el cambio más notable a nivel funcional son estas conexiones, las cuales dependen muchísimo del entorno. Por eso la educación es crítica, porque va a formar una serie de circuitos, que luego de adulto son los que van a dirigir su pensamiento. Hay estudios muy interesantes que demuestran que los cerebros de personas que saben leer y escribir procesan la información de una forma distinta que aquellos que son analfabetos. Se debe a que cuando eres pequeño, cuando empiezas a aprender a leer y a escribir, comienzan a cambiar los circuitos del cerebro por la plasticidad neuronal, y que luego, esos circuitos cuando procesan información van a hacerlo de una forma distinta que aquellos que no se han desarrollado en ese ambiente. 

—¿El aumento de las pantallas en detrimento de la lectura puede hacer que los niños cambien su forma de comprender el mundo?

—Sí. Claro. No estoy seguro de si será a peor o a mejor. Lo que está ocurriendo es que nos vamos adaptando a las nuevas tecnologías. Es importante tener en cuenta que nuestro cerebro es plástico, y no es lo mismo un niño que nació hace 200.000 años, cuando no se había inventado el lenguaje, que los que nacen ahora. Pero el cerebro es el mismo. Por eso la educación y el conocer cómo puede mejorar el cerebro, en el sentido de ser más capaz para procesar información y para ser más independiente, que sea menos manipulable y más capaz de poder interpretar el mundo externo, es ideal. Lo que está claro es que las nuevas tecnologías van a cambiar la forma de procesar información del cerebro.

—¿Se sabe desde cuándo tenemos la capacidad de reflexionar?

—Siempre me pregunto eso. Y lo trato en mi libro, porque si bien no soy antropólogo, estoy todo el día estudiando nuestro cerebro y el de otros animales. La pregunta es la siguiente: si nuestro cerebro es igual al de hace 200.000 años, ¿cuándo aparece la capacidad de abstracción? Ahí hay varias teorías. Hace unos 40.000 años ocurrió lo que se ha llamado la revolución humana. Aparecen en muchas partes del planeta objetos que demuestran que el ser humano ya tenía una cierta capacidad de abstracción, incluso la figura del hombre-león, que representa un cuerpo de hombre y cabeza de león. Este tipo de esculturas, o arte, indican una capacidad abstracta muy desarrollada. Si nos percatamos, en la evolución del conocimiento, resulta que muchos de los grandes avances de la humanidad estuvieron liderados por personas que han tenido problemas psiquiátricos, tanto en el ámbito del arte como de la ciencia. Pienso, dejando volar la imaginación, que podría ser el caso de que a lo largo de nuestra evolución ha habido personas con problemas mentales, con un cerebro un poco distinto, y que fueron impulsores de la cultura. Y eso podría explicar lo que ha ocurrido en nuestra evolución: un cambio cultural increíble. Solo tenemos que pensar en la escritura, que empezó a desarrollarse hace unos 8.000 años nada más. Antes nadie podía disfrutar de la lectura o de la poesía, pero cuando la gente tiene acceso a los libros, todo empieza a cambiar, y eso influye muchísimo en la sociedad. Hay una evolución cultural debida a la capacidad del cerebro de cambiar. 

—¿El uso de las tecnologías puede relajar la memoria? Un ejemplo: el hecho de no tener que recordar los teléfonos, sino que los tenemos en el móvil. 

—Eso seguro. Hace unos años hubo un estudio con una amplia repercusión realizado por la neurocientífica Eleanor Maguire y colaboradores sobre los cambios estructurales producidos en el hipocampo de los taxistas, ya que dicha estructura cerebral está relacionada con la memoria y la navegación espacial. Estos autores examinaron, mediante imagen cerebral, el volumen del hipocampo de un grupo de taxistas londinenses y los compararon con individuos de control (conductores no taxistas); encontraron que el tamaño era significativamente mayor en los taxistas. La magnitud de este aumento también estaba relacionada con la experiencia del conductor, es decir, el cerebro puede experimentar cambios estructurales en respuesta a las exigencias medioambientales. Ahora, como tenemos los GPS, eso va a cambiar. Es más, cuando vamos a un sitio al que no hemos ido antes, vas con el GPS y no te fijas si has girado a la derecha o izquierda. Sin embargo antes te aprendías las calles, y hacías memoria para recordar.

—¿Los distintos tipos de memoria están en el mismo sitio? Es decir, cuando sacamos un recuerdo ¿lo extraemos siempre del mismo sitio? 

—No. El ejemplo más famoso es el del caso del paciente H. M. En 1953, H. M. fue sometido a una intervención quirúrgica experimental, la única opción para tratar de controlar las crisis epilépticas que padecía desde hacía años. La operación consistió en la extirpación bilateral de la corteza temporal medial, incluidos dos tercios de la formación del hipocampo, el giro parahipocámpico y la amígdala. Como consecuencia, padeció amnesia anterógrada muy severa e irreversible, pero su memoria a corto plazo funcionaba correctamente, ya que era capaz de retener pensamientos durante veinte segundos, suficientes para mantener una conversación coherente o hacer ciertas tareas complejas como leer y comentar lo leído; sin embargo, cuando se concentraba en otra tarea, olvidaba lo leído y con quién lo había comentado. Este paciente fue objeto de estudio durante cinco décadas hasta su muerte en diciembre del 2008. De hecho, gracias a su análisis detallado, se pudieron establecer los principios fundamentales del sustrato neural y la organización de la memoria humana.

—¿Qué ocurre en el cerebro con la enfermedad del Alzheimer? Ahí se ve claramente que la tendencia es perder la memoria más reciente. 

—La persona va perdiendo la capacidad de volver a generar nuevas memorias. Las que tienes de antes, muchas veces se mantienen, pero en otras también se pierden. En la enfermedad del Alzheimer lo que sucede es que empiezan a alterarse los circuitos neuronales, especialmente, la zona del lóbulo temporal, donde está el hipocampo. Esa área empieza a degradarse poco a poco. Nosotros hemos hecho muchos estudios con enfermos de alzhéimer y con modelos animales, hemos visto que las células piramidales tienen una pérdida progresiva de sus espinas, lo que pensamos que está relacionado con el deterioro cognitivo progresivo que sucede. Poco a poco, las células piramidales van perdiendo esas conexiones, que se establecen principalmente con las espinas, y estos cambios hacen perder trazas de memoria. 

—¿Será posible prevenirlo a corto plazo?

—Cuando se habla de curar la enfermedad del Alzheimer creo que no es término correcto, porque realmente cuando la padeces en estadios que son clínicos, que está avanzada, no se puede curar porque han desaparecido muchísimas neuronas y circuitos de nuestro cerebro, que ya no se pueden recuperar. Lo que es muy importante es conocer cómo se origina la enfermedad, y cuando empieza, tratar de que no progrese. Es la única solución. Pero la idea de tener un paciente en estadios muy avanzados e intentar que se cure, eso es imposible. Cuando analizas un cerebro de uno de estos pacientes, las conexiones y las neuronas están muy afectadas, y ya no se puede hacer nada. Por eso, en este sentido hay dos grandes objetivos fundamentales. En primer lugar, detectar lo antes posible cuándo empieza, y en segundo, cómo detener su progreso. Ahí hay muchos estudios, y por desgracia, la gran mayoría que se hacen sobre esto se realizan con modelos animales.El problema es que después, cuando lo quieres extrapolar al cerebro humano, no funciona en muchas ocasiones. 

—¿Se puede engañar al cerebro?

—Sí, lo hacemos todo el rato. Nosotros recibimos la información exterior a través de los sentidos, y esa percepción puede ser falsa. Pero el cerebro puede interpretar ese dato como real. Existen unos experimentos muy interesantes que explican estas cosas. Son, de nuevo, pacientes con epilepsia. Una paciente, durante una intervención quirúrgica para parar las crisis epilépticas, fue sometida a estímulos eléctricos en una región de la corteza cerebral con la idea de identificar la corteza elocuente. Estos estímulos hicieron que la mujer tuviese respuestas complejas somatosensoriales, como sentir que se le acortaba un brazo y una pierna, y respuestas vestibulares, como notar que su cuerpo de desplazaba. De hecho, como estaba despierta, iba comentando: «Me estoy hundiendo en la cama; estoy cayendo desde las alturas; me veo acostada en la cama, desde arriba, pero solo observo las piernas y el tronco inferior; estoy flotando cerca del techo». 

—Por último, ¿cuál es para usted el mayor misterio del cerebro?

—Cómo emerge la capacidad cognitiva a través de las conexiones de las neuronas. No meditamos mucho al respecto, pero podría haberse dado el caso de que nuestro cerebro no evolucionase para alcanzar la capacidad de abstracción e imaginación que tenemos. El gran misterio es cómo de esta actividad, generada por esas conexiones, surgen las propiedades cognitivas. 

Nazareth Castellanos es física teórica y doctora en Neurociencias por la Universidad Autónoma de Madrid.

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Lucía Cancela

La especialidad de Nazareth Castellanos comenzó antes, incluso, de acabar la carrera. Una entrevista de Javier DeFelipe, «uno de los neurocientíficos más importantes de España», despertó su curiosidad por el cerebro en el tercer curso de la licenciatura. «Antes de acabarla, empecé a colaborar con algún laboratorio. Siempre me encantó el tema que pudiera relacionar lo biológico y físico con procesos mentales y psicológicos», apunta. Castellanos es física teórica y doctora en Neurociencias por la Universidad Autónoma de Madrid. Estudia el vínculo que existe entre el cuerpo y el cerebro, así como los mecanismos neuronales implicados en la práctica de la meditación. Desde hace varios años, dirige la investigación del laboratorio Nirakara y la Cátedra Extraordinaria de Mindfulness y Ciencias Cognitivas de la Universidad Complutense de Madrid

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Graduada en Periodismo y CAV. Me especialicé en nuevos formatos en el MPXA. Antes, pasé por Sociedad y después, por la delegación de A Coruña de La Voz de Galicia. Ahora, como redactora en La Voz de la Salud, es momento de contar y seguir aprendiendo sobre una de mis pasiones, la nutrición.

Graduada en Periodismo y CAV. Me especialicé en nuevos formatos en el MPXA. Antes, pasé por Sociedad y después, por la delegación de A Coruña de La Voz de Galicia. Ahora, como redactora en La Voz de la Salud, es momento de contar y seguir aprendiendo sobre una de mis pasiones, la nutrición.