El cervell té la seua pròpia wifi: comunicacions sense fils del sistema nerviós

Molts lectors segurament coneixeran les sinapsis, que podríem definir com la forma de comunicació "per cable" entre les neurones. Pocs, no obstant això, hauran sentit parlar de les connexions "sense cable" o wireless en el sistema nerviós.

Jo em vaig trobar amb elles després d'anys d'estudi, en escoltar la xerrada d'una col·lega neurocientífica que investiga els cucs. I vaig quedar bocabadada.

Els posaré un símil. Imaginen-se que són extraterrestres infiltrats en el planeta Terra que tracten d'entendre com ens comuniquem els humans a distància. Porten anys seguint les connexions per cable dels telèfons fixos, però, de sobte, es donen compte que els terrícoles també podem intercanviar informació sense necessitat de cables amb telèfons mòbils, tauletes, ordinadors…

Es quedarien tan bocabadats com jo. Preguntant-se com dimonis no s'havien assabentat abans. Preferint no saber-ho. De sobte, em vaig adonar que la tasca d'entendre com es connecten les neurones es complicava considerablement.

Un cervell molt cablejat (o no tant)

Sembla que el sistema nerviós fa servir comunicacions tant per cable com sense fils. Les primeres són les esmentades sinapsis, que trobem descrites en qualsevol llibre de text. Santiago Ramón i Cajal va predir la seua existència i les va mencionar en el seu discurs del Nobel en 1906. Va ser el neurocientífic britànic Charles S. Sherrington qui les va batejar aquest mateix any recalcat la seua "probable importància fisiològica".

Com passa amb internet, on la informació a vegades viatja per fibra òptica, la sinapsis també incorpora un cablejat de fibres. En aquest cas, el que connecta la neurona emetent i la que rep són els axons i les dendrites. Però aquest sistema no és continu: gairebé sempre, entre el final d'un cable i l'inici del següent hi ha una minúscula distància, pràcticament uns nanòmetres (un nanòmetre és la milionessa part d'un mil·límetre). Llavors, es necessita que un missatger químic –el neurotransmissor– salvi la diminuta distància.

Aquest sistema de comunicació és bastant privat. És a dir, seguint el símil amb internet, ací és difícil que ens intercepten el missatge. Les sinapsis són, fins on sabem, la principal forma de comunicació de les neurones i en la qual ens hem centrat els científics fins ara.

Per contra, en la comunicació sense fils –anomenada a vegades comunicació no sinàptica o extrasinàptica– no hi ha connexió per fibres. Encara que s'ha estudiat molt menys, sabem que el missatger químic pot viatjar grans distàncies per l'espai entre les cèl·lules.

El camí que recorren els missatgers wireless és tortuós i no dóna garanties de privacitat: ací és més fàcil que el missatge siga hackejat.

Primers connectomes

Hi ha un cuc amb nom quasi impronunciable que ens està ensenyant molt sobre les connexions sense fils i, en general, sobre com funciona el sistema nerviós: el Caenorhabditis elegans (abreviadament, C. elegans). Mida aproximadament un mil·límetre i era el protagonista de la conferència a la qual em referia al principi de l'article.

Potser algú es sorprenga que un cuc mincomuniquen les nostres neurones. Però la ciència bàsica és així: recordeu que vam aprendre molt sobre la herència genètica gràcies a Mendel i unes plantes de pèsol. I que hem descobert molt sobre el nostre cervell gràcies al calamar.

El primer connectoma, el mapa de totes les connexions de les neurones d'un organisme, es va publicar en el C. elegans en 1986. Els investigadors van descriure totes les connexions per cable de les neurones: és com seguir els fideus en un plat d'espaguetis i generar un mapa. Aquest cuc compta amb poc més de 300 neurones (és un plat molt petit), per la qual cosa no és casualitat que fora l'escollit per inaugurar aquest camp científic.

Força després es va poder generar el mapa de les connexions en animals més complexos, com la mosca o la larva del peix cebra. El connectoma del cervell humà trigarà molt, si és que arribem a veure'l algun dia. Nosaltres tenim uns 100 000 milions de neurones: un plat immens d'espaguetis!

Arriben els mapes de les connexions sense fils

Les investigacions es van fixar en un tipus concret de connexions, les que utilitzen unes molècules anomenades neuropèptids (similars a les proteïnes) com a missatger químic. Es creu que modulen la funció d'altres connexions. El primer grup d'experts va predir el mapa de nexes inalàmbrics basant-se en l'expressió de gens en les neurones. I van comprovar que és sorprenentment diferent a la trama de connexions per cable o sinapsis.

Els autors del segon article van utilitzar optogenètica, una tècnica que permet encendre o apagar les cèl·lules nervioses i van estudiar què els passava als veins. Després d'analitzar més de 23 433 parelles de neurones van veure que la comunicació sense fils té molta més importància del que es pensava fins ara. Almenys en el cuc, sembla que la xarxa wireless és tan necessària, complexa i diversa com el sistema per cables.

Sabem que la comunicació sense fils no és només cosa de cucs: també s'ha trobat, per exemple, en el cervell de rates i ratolins. Encara que la seua rellevància en el cervell humà encara està per investigar, potser podrien ser molt importants per entendre com funciona el nostre sistema nerviós i com apareixen certes malalties. I també què passa quan prenem medicaments o fàrmacs, ja que poden arribar al nostre sistema nerviós i hackejar les nostres connexions sense fils.

Ja veurem en uns anys cap a on ens porten el cuc i la resta d'animals que utilitzem en la investigació del sistema nerviós. I és que, al final, per a certes coses, tampoc som tan diferents.

Mònica Folgueira Otero, Professora Contractada Doctora- Àrea Biologia Cel·lular, Universidade da Coruña

Aquest article va ser publicat originalment a The Conversation.