"Aún no entendemos exactamente cómo se codifican y guardan los recuerdos o cómo se genera el pensamiento"

La directora del Departamento de Neurobiología del Desarrollo del Instituto de Neurociencias (CSIC-UMH) de Sant Joan d'Alacant, Guillermina López-Bendito, recibió a finales de noviembre de manos del Rey Felipe VI el Premio Jaume I en Investigación Médica. Esta mutxamelera, doctora en Neurociencias, ha sido galardonada por su estudio de los procesos que subyacen a la formación de las conexiones neuronales, donde demuestra que son fundamentales para una función cerebral normal. Su investigación tiene como aspiración a largo plazo reparar conexiones neuronales defectuosas en pacientes con defectos sensoriales como la ceguera.

¿Qué supone recibir un reconocimiento como el Premio Rei Jaume I para la labor investigadora que realiza en el Instituto de Neurociencias?

A título personal supone un gran honor y elogio al esfuerzo realizado durante toda mi carrera. A nivel de nuestro grupo de investigación es, por supuesto, un gran honor y una recompensa para el equipo, ya que todos dedicamos incontables horas al avance de nuestras investigaciones. Por otro lado, este premio es muy importante para nosotros, a la hora de ayudarnos a visibilizar nuestro trabajo y difundirlo a la sociedad.

¿Echa en falta una mayor visibilidad del trabajo que realizan los científicos?

Sí. Siempre es difícil diseminar y trasladar los estudios realizados en el laboratorio a una audiencia general, pero es de vital importancia que la sociedad entienda los posibles beneficios de los resultados derivados de los proyectos de investigación que se llevan a cabo en los distintos ámbitos de la ciencia y la tecnología. Por ello creo que es de vital importancia que los científicos utilicemos las redes sociales y charlas divulgativas para dar a conocer nuestros avances y acercarlos al público.

"El premio Jaume I es muy importante para nosotros, a la hora de ayudarnos a visibilizar nuestro trabajo y difundirlo a la sociedad"

¿Qué labor llevan a cabo en la Unidad de Neurobiología del Desarrollo que la hace tan especial?

La unidad está compuesta por 12 grupos independientes de diversa proyección nacional e internacional que estudian distintos aspectos de la formación del cerebro durante el desarrollo. Esto incluye cómo ocurre el proceso de neurogénesis, cómo migran las neuronas hasta su posición final, qué moléculas las guían, cómo se forman las conexiones neuronales y se establecen los circuitos que nos permiten procesar la información y cómo se establecen patrones y se controla el crecimiento. Para entender cómo transcurren todos estos procesos durante el desarrollo normal y en el contexto de diversas patologías del sistema nervioso utilizamos técnicas moleculares, genéticas, celulares y electrofisiológicas. 

Entrega de los premios Rei Jaume I

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"Nuestra unidad está compuesta por 12 grupos independientes de diversa proyección nacional e internacional que estudian distintos aspectos de la formación del cerebro durante el desarrollo"

El galardón lo ha recibido por ese estudio de los procesos que subyacen a la formación de las conexiones neuronales. ¿Cuáles son las principales conclusiones?

Las principales conclusiones de nuestros estudios en los últimos años se pueden resumir en tres puntos:

Mi grupo ha demostrado la existencia de ondas espontáneas de actividad de calcio que comunican diferentes sistemas sensoriales dentro del tálamo, una estructura del cerebro que se encarga de recibir y ordenar la información que percibimos a través de los sentidos, para enviarla a estructuras específicas de la corteza cerebral para su correcto procesamiento. Estas ondas de actividad neuronal transmiten información que mantiene los sistemas sensoriales en homeostasis y permite el desarrollo normal de las áreas corticales correspondientes. Sin embargo, después de una pérdida sensorial periférica (como puede ser la ceguera), estas ondas de actividad de calcio en el tálamo se modifican y desencadenan cambios en la expresión génica y, en última instancia, cambios en el tamaño de las áreas corticales, todo ello independientemente de la experiencia (en este ejemplo de estímulos visuales).

Posteriormente, mi grupo ha sido pionero en el estudio de la propagación de estas ondas hacia la corteza y su papel clave en el desarrollo de mapas sensoriales y columnas corticales, la unidad funcional de la corteza. Nuestros estudios demuestran que la ausencia de ondas de calcio tálamicas resulta en fallos severos en la organización neuronal clásica de la corteza y el establecimiento de circuitos, con consecuencias potencialmente devastadoras en adultos.

Finalmente, nuestro último hallazgo muestra que los circuitos del tacto y de la vista están unidos en el embrión y es al nacer cuando estos circuitos se separan y adquieren especificidad de modalidad sensorial. Sorprendentemente, esta separación ocurre en una estructura evolutivamente antigua del cerebro, el colículo superior, en un proceso que depende de la retina. Este trabajo cambió la forma en la que entendemos el desarrollo de los circuitos sensoriales y ha abierto diversas líneas de investigación en la frontera del conocimiento.

"Nuestro último hallazgo muestra que los circuitos del tacto y de la vista están unidos en el embrión y es al nacer cuando estos circuitos se separan y adquieren especificidad de modalidad sensorial"

¿Cómo puede mejorar la vida de las personas la labor que realizan? ¿Qué aplicaciones puede tener en el día a día?

Mi laboratorio se dedica a responder preguntas de Neurociencia básica, esto quiere decir que intentamos entender cómo se desarrolla el cerebro y cómo lleva a cabo sus funciones en condiciones fisiológicas. En nuestro caso concreto, el foco es el establecimiento de los circuitos neuronales. Una vez comprendamos cómo se establecen los millones de conexiones neuronales que componen nuestro cerebro, estaremos preparados para identificar cómo se alteran en el contexto patológico. Nuestro objetivo a largo plazo es diseñar estrategias para reparar conexiones neuronales defectuosas, primero en modelos animales y, en un futuro, en pacientes con defectos sensoriales, como por ejemplo la ceguera congénita.

"Nuestro objetivo a largo plazo es diseñar estrategias para reparar conexiones neuronales defectuosas en pacientes con defectos sensoriales, como por ejemplo la ceguera congénita"

Cuando se habla del planeta, se dice que los mares y lo que albergan los fondos marinos son sus grandes desconocidos. ¿Con el cerebro pasa algo parecido? ¿Qué porcentaje del mismo conocemos?

Es correcto decir que no conocemos el 100% del cerebro, en parte debido a limitaciones técnicas. Conforme avanza la tecnología podemos responder mejor a las preguntas que ya teníamos y podemos plantearnos nuevas preguntas. A grandes rasgos conocemos las partes del cerebro, los tipos celulares que lo conforman y muchos de los procesos que lleva a cabo. Pero nos falta mucha información: desconocemos la descripción detallada de todos los programas genéticos que dictaminan cómo se forma cada tipo celular que lo compone, cómo se establecen todas y cada una de los millones de conexiones neuronales y para qué sirven. Aún no entendemos exactamente cómo se codifican y guardan los recuerdos o cómo se genera el pensamiento. Y esto es en el contexto del funcionamiento normal de un cerebro sano. Si hablamos de patologías y su tratamiento, la lista de conceptos pendientes por explorar es igualmente extensa.

¿Hay alguna explicación para que sepamos tan poco del órgano que lo dirige todo?

Es tremendamente complejo estudiar órganos vitales humanos, ya que la experimentación en humanos está limitada, y con razón, por motivos éticos. Por ello nos apoyamos en utilizar métodos alternativos, como el estudio de órganos similares en modelos animales. Si hablamos del corazón, por ejemplo, sí que existen órganos muy similares en otros animales, lo que nos permite su estudio. Sin embargo, nuestro cerebro percibe el mundo, procesa la información y genera respuestas de una manera muy específica y, en muchos casos, radicalmente distinta a como lo hacen otras especies, por lo que los estudios comparados, a pesar de ser útiles en ciertos casos, tienen grandes limitaciones. Además de esto existen limitaciones técnicas y, en muchas instancias, no existe la tecnología necesaria para estudiar el cerebro al nivel de detalle que necesitamos.

"Disponemos de técnicas para reprogramar células y, en ciertos contextos, ya se están utilizando células reprogramadas como terapia en tratamientos contra el cáncer"

¿Se pueden reprogramar las células?

Sí, en la actualidad disponemos de técnicas para reprogramar células y, en ciertos contextos, ya se están utilizando células reprogramadas como terapia, como es el caso de los trasplantes de células madre hematopoyéticas para el tratamiento de pacientes de cáncer o con distintas enfermedades que afectan al sistema inmune y a las células sanguíneas. En el contexto de las neurociencias, es posible la reprogramación de neuronas, pero por ahora exclusivamente en modelos experimentales como células en cultivo o en animales de experimentación, como el ratón. Aún se requiere mucha más investigación para poder realizar reprogramación de neuronas in vivo en humanos con todas las garantías de seguridad.

En 2019 publicó en la revista Science un estudio que demostraba que el sentido del tacto se activa en el cerebro antes de nacer, cuando aún se es un embrión. ¿Cómo es posible?

Los circuitos neuronales encargados de procesar la información sensorial, como el tacto, se establecen durante el desarrollo embrionario, de manera que el individuo sea capaz de percibir el mundo que le rodea desde el momento en el que nace. La construcción de estos circuitos se basa en la interacción dinámica entre dos elementos: por un lado, programas genéticos que dictan los tipos celulares necesarios para la formación del cerebro, su posición y características y, por otro lado, mecanismos dependientes de actividad que guían el establecimiento de los circuitos. En etapas tempranas del desarrollo esta actividad se inicia de manera espontánea en ausencia de estímulos externos y, en etapas más tardías, pasa a responder a estímulos externos.

La línea de investigación de su grupo, “Desarrollo, Plasticidad y Reprogramación de los Circuitos Sensoriales”, ha recibido numerosos reconocimientos. ¿En qué consiste?

Nos dedicamos al estudio de cómo se establecen los circuitos neuronales durante el desarrollo, así como el estudio de los mecanismos de plasticidad, que es la capacidad intrínseca del cerebro para adaptarse y compensar fallos o carencias del sistema. Para ello combinamos técnicas de biología molecular y celular, electrofisiología, microscopía y bioinformática, con el objetivo de entender estos procesos en condiciones tanto fisiológicas como patológicas.

"El estrés es uno de los grandes enemigos del cerebro y del cuerpo en general. Aún carecemos de los conocimientos necesarios para describir en detalle todos los efectos nocivos del estrés"

¿El estrés es uno de los grandes enemigos del cerebro?

Sí, del cerebro y del cuerpo en general. Aún carecemos de los conocimientos necesarios para describir en detalle todos los efectos nocivos del estrés, pero a día de hoy tenemos evidencias suficientes que demuestran su impacto negativo en nuestra actividad cognitiva, tiempo de respuesta a la hora de resolver problemas, capacidad de concentrarnos, de gestionar nuestras emociones, y un largo etcétera. Por no hablar de los efectos a largo plazo, que es un aspecto menos estudiado y que estamos empezando a comprender.

¿La falta de financiación es el gran problema para poder desentrañar sus secretos?

Es, sin duda, un obstáculo, ya que el desarrollo de este tipo de investigaciones es bastante costoso.

Cada vez hay más referentes femeninos en la ciencia, pero queda mucho camino por andar. ¿Qué le diría a las niñas que sueñan con ser científicas?

Les diría que es cierto que la situación ha cambiado mucho en las últimas décadas y que, pese a las barreras aún existentes para labrarnos una carrera en esta profesión y lo sacrificada que es, independientemente del género, pero más aún para nosotras, es increíblemente estimulante y gratificante saber que dedicas cada día a resolver problemas cuya solución no conoce nadie y que ese trabajo, en última instancia, ayudará a la sociedad en su conjunto.

¿A qué va a destinar el premio?

Parte del premio lo quiero dedicar a nuestra investigación, a fomentar la interacción entre el personal de mi grupo e investigadores de reconocido prestigio en nuestro campo mediante un encuentro científico con el objetivo de dinamizar la generación de nuevas ideas e hipótesis que guíen nuestras investigaciones para los próximos 5-10 años.