Moitos lectores seguramente coñecerán as sinapses, que poderiamos definir como a forma de comunicación “por cable” entre as neuronas. Poucos, con todo, oirían falar das conexións “sen cable” ou wireless no sistema nervioso. Eu atopeime con elas despois de anos de estudo, ao escoitar a charla dunha colega neurocientífica que investiga os vermes. E quedei pampa.
Poñereilles un símil. Imaxinen que son extraterrestres infiltrados no planeta Terra que tratan de entender como nos comunicamos os humanos a distancia. Levan anos seguindo as conexións por cable dos teléfonos fixos, pero, de súpeto, decátanse de que os terrícolas tamén podemos intercambiar información sen necesidade de cables con teléfonos móbiles, tabletas, ordenadores… Quedarían tan pampos coma min. Preguntándose como demos non se decataron antes. Preferindo non saber. De súpeto, dinme conta de que a tarefa de entender como se conectan as neuronas complicábase considerablemente.
Un cerebro moi cableado (ou non tanto)
Parece que o sistema nervioso usa comunicacións tanto por cable como sen cable. As primeiras son as citadas sinapses, que atopamos descritas en calquera libro de texto. Santiago Ramón y Cajal predixo a súa existencia e mencionounas no seu discurso do Nobel en 1906. Foi o neurocientífico británico Charles S. Sherrington quen as bautizou ese mesmo ano recalcando a súa “probable importancia fisiolóxica”.
Como ocorre con internet, onde a información ás veces viaxa por fibra óptica, a sinapse tamén incorpora un cableado de fibras. Neste caso, o que conecta a neurona que emite e a que recibe son os axóns e as dendritas. Pero este sistema non é continuo: case sempre, entre o final dun cable e o inicio do seguinte hai unha minúscula distancia, apenas uns nanómetros (un nanómetro é a millonésima parte dun milímetro). Entón, necesítase que un mensaxeiro químico –o neurotransmisor– salve a diminuta distancia.
Este sistema de comunicación é bastante privado. É dicir, seguindo o símil con internet, aquí é difícil que nos intercepten a mensaxe. As sinapses son, ata onde sabemos, a principal forma de comunicación das neuronas e na que nos centramos os científicos ata o de agora.
Por contra, na comunicación sen cables –chamada ás veces comunicación non sináptica ou extrasináptica– non hai conexión por fibras. Aínda que se estudou moito menos, sabemos que o mensaxeiro químico pode viaxar grandes distancias polo espazo entre as células. O camiño que percorren os mensaxeiros wireless é tortuoso e non dá garantías de privacidade: aquí é máis fácil que a mensaxe sexa hackeada.
Os primeiros ‘conectomas’
Hai un verme con nome case impronunciable que nos está ensinando moito sobre as conexións sen cable e, en xeral, sobre como funciona o sistema nervioso: o Caenorhabditis elegans (abreviadamente, C. elegans). Mide aproximadamente un milímetro e era o protagonista da conferencia á que me refería ao principio do artigo.
Quizá alguén se sorprenda de que un verme diminuto estea a nos ensinar como se comunican as nosas neuronas. Pero a ciencia básica é así: lembren que aprendemos moito sobre herdanza xenética grazas a Mendel e unhas plantas de chícharo. E que pescudamos moito sobre o noso cerebro grazas á lura.
O primeiro ‘conectoma’, o mapa de todas as conexións das neuronas dun organismo, publicouse no C. elegans en 1986. Os investigadores describiron todas as conexións por cable das neuronas: é como seguir os fideos nun prato de espaguetes e xerar un mapa. Este verme conta con algo máis de 300 neuronas (é un prato moi pequeno), polo que non é casual que fose o elixido para inaugurar este campo científico.
Bastante despois púidose xerar o mapa das conexións en animais máis complexos, como a mosca ou a larva do peixe cebra. O ‘conectoma’ do cerebro humano tardará moito, se é que chegamos a velo algún día. Nós temos uns 100.000 millóns de neuronas: un prato inmenso de espaguetes!
Chegan os mapas das conexións sen cable
Ata o de agora, todos os ‘conectomas’ eran mapas das conexións por cable. Pero dous grupos de científicos acaban de publicar o primeiro inventario de todos os nexos wireless no C. elegans. De novo, o noso verme leva a dianteira. As investigacións fixáronse nun tipo concreto de conexións, as que utilizan unhas moléculas chamadas neuropéptidos (similares ás proteínas) como mensaxeiro químico. Crese que modulan a función doutras conexións. O primeiro grupo de expertos predixo o mapa de nexos sen cable baseándose na expresión de xenes na neuronas. E comprobaron que é sorprendentemente diferente ao armazón de conexións por cable ou sinapse.
Os autores do segundo artigo usaron optoxenética, unha técnica que permite acender ou apagar as células nerviosas e estudaron que lles pasaba ás súas veciñas. Tras analizar máis de 23.433 pares de neuronas viron que a comunicacion sen cables ten moita máis importancia do que se pensaba ata o de agora. Polo menos no verme, parece que a rede wireless é tan necesaria, complexa e diversa como o sistema por cables.
Sabemos que a comunicación sen cables non é só cousa de vermes: tamén se atopou, por exemplo, no cerebro de ratas e ratos. Aínda que a súa relevancia no cerebro humano aínda está por investigar, quizá poderían ser moi importantes para entender como funciona o noso sistema nervioso e como aparecen certas enfermidades. E tamén que ocorre cando tomamos medicamentos ou fármacos, pois poden chegar ao noso sistema nervioso e hackear as nosas conexións sen cable.
Xa veremos nuns anos a onde nos leva o verme e o resto de animais que utilizamos na investigación do sistema nervioso. E é que, ao final, para certas cousas, tampouco somos tan diferentes.
*Mónica Folgueira Otero é Profesora Contratada Doutora na Área de Bioloxía Celular da Universidade da Coruña.
Cláusula de divulgación: Monica Folgueira Otero non recibe salario, nin exerce labores de consultoría, nin posúe accións, nin recibe financiamento de ningunha compañía ou organización que poida obter beneficio deste artigo, e declarou carecer de vínculos relevantes máis aló do cargo académico citado.
