Arturo Alvarez-Buylla, neurobiólogo mexicano ha dedicado su vida a descifrar los misterios del cerebro y sistema nervioso. Su descubrimiento de los mecanismos de renovación neuronal han sido reconocidos internacionalmente, por ejemplo, con el premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2011.
El será el encargado de poner ‘nervio’ a las jornadas de reflexión científica de Puerto Ideas de Antofagasta el 10 de abril, cuando dicte la conferencia El cerebro y las neuronas de repuesto en el Teatro Municipal de esa ciudad.

¿Qué son las células madre? ¿De dónde provienen en la etapa embrionaria? ¿Y qué hay con las neuronas de repuesto en un cerebro adulto?, son algunas de las preguntas que intentará responder el investigador de la Universidad de California, San Francisco (UCSF), a una audiencia sensible a los desafíos de una población que envejece.
El cerebro es como un globo turgente durante sus primeros años de vida. Una pelota con una gran capacidad de rebote —respuesta y plasticidad—, pero que con los años se desinfla ya sea por culpa de un golpe, estrés o depresión. El pinchazo es peor con las enfermedades propias de la vejez, neurodegenerativas o con un accidente cerebro-vascular que debilitan la población de neuronas. Lo esperanzador es que si antes se creía que era el único órgano sin una segunda oportunidad, hoy científicos como Alvarez-Buylla han descubierto que puede regenerarse gracias a una subpoblación de células madre.

—La ciencia era muy dura al presentar al cerebro como algo rígido, inmutable.

—Pero fíjate que una persona mayor también es capaz de aprender cosas nuevas. Le cuesta más trabajo, es cierto, sin embargo lo hace. Es lo que los neurocientíficos llamamos plasticidad (cerebral). Entonces, algo debe estar cambiando al interior de ese cerebro y esa es una de las grandes preguntas de la neurociencia. ¿Cómo se incorpora nueva información? ¿Cuál es el cambio físico al interior de una célula para que se forme y codifique una nueva memoria, nuevos recuerdos?

—¿Por qué entonces un pionero de la neurofisiología como Santiago Ramón y Cajal ha dicho: “todo muere, nada puede regenerarse”?
—Lo que él observó es que la parte física de las neuronas no cambia. La célula misma es algo fijo: las dendritas, los axones, que son los que transmiten el impulso nervioso. En ese sentido, el tema de la rigidez del cerebro después del nacimiento está muy establecido en la neurociencia.

—Pero su laboratorio descubrió que el cerebro tiene sus propias células madre que producen nuevas neuronas.

—Lo que mi laboratorio descubrió son los mecanismos involucrados en la formación de nuevas neuronas (neurogénesis). Ahora, el reemplazo de células sucede en zonas muy específicas del cerebro, por ejemplo, en la región que procesa los olores. Sobre el tema de la neurogénesis, fue el profesor argentino Fernando Nottebohm de la Universidad Rockefeller (NY), quien demostró en sus estudios en aves que una neurona se puede reemplazar en un cerebro adulto.

—¿Y qué ocurre con nosotros?

—En mamíferos la neurogénesis sucede en el hipocampo, donde se forma la memoria, y que además actúa como un GPS interno porque nos localiza en el lugar donde estamos. También ocurre en la región subventricular, que es la que ha estado estudiando nuestro laboratorio, y una de cuyas propiedades fascinantes es que las nuevas células que produce viajan distancias enormes dentro del cerebro. Ahora, hay muy pocas células migrando en humanos después de los dos o tres años de edad.

—¿Por eso se dice que hay edades críticas para aprender?
—Claro. Existen periodos para el aprendizaje. Uno es entre el primero y los dos años cuando muchas de estas nuevas células migran. Por eso, hasta los tres años se considera un periodo crítico.

—¿A estas ‘ventanas de tiempo’ apela la estimulación temprana?

—La estimulación temprana trabaja con la idea de que hay épocas donde el niño es capaz de aprender de una manera infinitamente más fácil, por ejemplo, un nuevo idioma. Pero no se trata sólo de que existe migración de nuevas células, sino también de integración y maduración de los circuitos cerebrales a los que se suman estas neuronas frescas. Hasta los 10 años el cerebro de un niño tiene una gran plasticidad.

—¿Cómo es posible el aprendizaje en la etapa madura si no hay esta cantidad de células nuevas viajando en nuestras cabezas?

—Bueno, hay algunos estudios que sugieren que en el hipocampo humano —que dijimos es donde se forma la memoria— sí hay neurogénesis, pero no está claro la cantidad ni como están involucradas en el aprendizaje. Hay algunas hipótesis al respecto. Sin embargo, lo importante es que hay mucha evidencia de que el cerebro es capaz de aprender sin nuevas neuronas.

—¿Cómo ocurre?
—Un mecanismo sería cambiando la sinapsis, o sea, la conexión entre las células cerebrales ya existentes. Modificar la eficiencia de la sinapsis es la idea de muchos neurocientíficos. Otros plantean que parte del aprendizaje es codificado dentro de la propia neurona, es decir, que algo cambia dentro de la célula misma, que hace que su conectividad funcione distinto y cree nueva memoria.

—Cuando hablamos de plasticidad cerebral no sólo se trata de nuevas neuronas sino también de potenciar las ya existentes.

—Son cosas distintas. Desde luego una neurona nueva, joven, tiene ciertas ventajas metabólicas y de movilidad que no tienen las viejas y eso transforma al mecanismo de neurogénesis en un proceso muy atractivo para rejuvenecer el cerebro. Ahora, esto no quiere decir que las células que nos acompañan desde antes de nacer sean tan viejas que no sirvan para nada. Muchas neuronas duran toda la vida, por ejemplo, las motoneuronas que controlan los músculos para que podamos hablar o correr. Nunca se ha visto que estas se puedan reemplazar luego que se producen en un embrión y si una persona vive 100 años y sigue caminando o conversando es porque esa célula está allí. ¡Es asombroso que pueda estar todo un siglo disparando iones a través de su membrana!

—¿Cómo podemos ayudar a nuestro cerebro a mantener esa vitalidad?

—Como cualquier órgano, como cualquier músculo que no se mueva, se degenera. Por lo tanto, debe estar activo.

—¿Y para que forme nuevas neuronas?
—No es lo que estudia mi laboratorio, pero en el campo de la neurogénesis en el adulto hay cierta evidencia de que el ejercicio físico ayuda a la integración de neuronas, al menos en el hipocampo. Ahora, todavía falta por comprobarse cómo este mecanismo funciona en humanos.

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—Se ha dado mucho énfasis al ejercicio, especialmente aeróbico.

—El ejercicio en el cerebro tiene muchos efectos que no se pueden reducir a un solo proceso, en este caso, de neurogénesis. Los hay también metabólicos que hacen más eficiente la sinapsis de antiguas neuronas. Sin olvidar que la actividad física promueve una mayor irrigación cerebral lo que se traduce en oxigenación.

—¿Qué hay de cierto que la depresión —cuyo principal detonante es el estrés— es un enemigo de la plasticidad cerebral?

—Hay varias instituciones —entre ellas la Bruce McEwen, también de la U. de Rockefeller— que han estudiado el estrés en el hipocampo y está clarísimo su efecto negativo en la conectividad entre las neuronas, lo que interfiere con el aprendizaje.

De niño Alvarez-Buylla visitaba los charcos que se formaban en las afueras de Ciudad de México en época de lluvias. En ese lugar los renacuajos se convertían en ranas cantoras y el misterio de la metamorfosis, de la transformación, lo fascinaba. ¿Cómo ocurría este milagro de la vida? Le hubiese gustado desarmar, volver atrás este proceso, como otros chicos de su edad lo hacían con el engranaje de un reloj para así entender dónde estaba el truco. A veces iba a las pozas con su padre, el destacado neurofisiólogo Ramón Alvarez-Buylla Aldana —hijo del militar español Arturo Alvarez-Buylla Godino, fusilado por la dictadura franquista— quien lo desafiaba con preguntas sobre los mecanismos de la naturaleza.
En otras ocasiones los paseos eran con su abuelo materno, el historiador, político y traductor de Karl Marx, Wenceslao Roces, quien para la Guerra Civil Española debió exiliarse en la Embajada chilena en París donde Pablo Neruda, a quien conocía, lo ayudó a escapar primero a Chile y luego a México. Pues bien, fue el abuelo Wenceslao quien más lo desafió al regalarle libros en lugar de las herramientas que el pequeño científico pedía. Las letras no eran lo suyo, dice.

Alvarez-Buylla sufrió mucho viendo como esta persona tan importante en su vida perdía sus capacidades intelectuales, ya sea producto de una depresión o de la edad (vivió hasta los 94). Una de las últimas cosas que hizo por su abuelo fue desarmar y rearmar una lámpara con una luz muy fuerte, porque la lectura fue su postrera diversión. Luego el propio Wenceslao se fue apagando.

“Lo último que dejó de hacer fue leer”, recuerda Alvarez-Buylla y por esta experiencia siente como propia la desesperación de los emails que llegan a su laboratorio de pacientes y sus familias a quienes la medicina tradicional ya no les da respuesta y ven en las células madre una última esperanza. Por desgracia, dice, no son por sí solas tan milagrosas como algunos quisieran.

—¿Qué ocurre cuando existen enfermedades como Alzheimer, Parkinson y otras propias del envejecimiento?

—Cuando se descubrió que el cerebro podía formar nuevas neuronas y que estas podían integrarse a circuitos ya existentes, se produjo una gran expectación. En realidad, estos experimentos han mostrado que es posible poner una neurona nueva en el circuito de un cerebro adulto.

—¿Y cuáles son las dificultades?

—Es que hay una gran cantidad de distintas neuronas en el cerebro y la pregunta es: ¿se puede hacer esto con diferentes neuronas o con sólo un tipo? Hay algunas donde este proceso parece mucho más difícil ya sea porque las células madre ya no existen en un cerebro adulto o quizá porque son tan complejas, tienen prolongaciones tan largas, que es muy difícil que se vuelvan a conectar en el cableado ya existente. Creo que eso es lo que sucede a menudo con el Alzheimer o el Parkinson. Sin embargo, esto no quita que estudios en curso abran esperanzas de que ciertas células sí las podamos cambiar o reemplazar.

—¿Hacia dónde van las investigaciones?

—Hay grupos trabajando en la creación de células madre para imitar un poco lo que hace el embrión. Es un poco lo que hacemos con el back in engineering: no inventaste un teléfono celular, pero tomas uno, lo desarmas y rediseñas para que cumpla la misma función. Es lo que hoy está haciendo la Biología del Desarrollo y el estudio de las células madre para que surja regeneración donde antes no existía, observar lo que la naturaleza hace tan maravillosamente bien todos los días cuando un embrión se construye a sí mismo.

—¿Y qué hace usted para mantener su mente lúcida?

—(Ríe). Nada específico. Como científicos estamos todos los días preguntándonos cuál es la mejor hipótesis, cuál el mejor experimento y todo esto nos mantiene muy activos. Además, tengo una vida personal sana: voy a nadar cuando el tiempo me lo permite y como hay unas zonas muy bonitas aquí en California, salgo a dar paseos por la naturaleza. En mi familia, muy rara vez llegamos a casa y nos instalamos a ver televisión. Y, en mi caso, entreno a mis perros. Intento comunicarme con otra especie lo que es un desafío enorme porque a veces pienso que ellos nos entienden mejor a nosotros que nosotros a ellos.