Los científicos cortaron una ventana en el cerebro de un ratón, luego le apuntaron con un láser para provocar alucinaciones.
Eso es extraño, pero los resultados del estudio, publicado hoy (18 de julio) en la revista Science, fueron aún más extraños. Sorprendentemente, los investigadores descubrieron que, si bien los ratones tienen muchos millones de neuronas o células cerebrales, la luz láser solo tenía que tocar unas 20 para engañar al ratón y reconocer un patrón en la pared que realmente no estaba allí.
Estos resultados inspiraron a los investigadores a formular la pregunta rara vez formulada: ¿por qué los ratones (y los humanos) no se desconectan constantemente?
"Un cerebro de ratón tiene millones de neuronas; un cerebro humano tiene muchos miles de millones", dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Karl Deisseroth, neurocientífico y psiquiatra de la Universidad de Stanford. "Si solo 20 o más pueden crear una percepción, entonces ¿por qué no estamos alucinando todo el tiempo, debido a la actividad aleatoria espuria?"
Esta increíble sensibilidad mental sugiere que los cerebros de los mamíferos son quizás máquinas aún más afinadas de lo que se pensaba anteriormente, agregó Deisseroth, capaces de responder a un número extremadamente bajo de células cerebrales sin distraerse demasiado por las neuronas disparadas al azar. Si bien el presente experimento solo examinó el reconocimiento de patrones visuales simples, es posible que sensaciones mentales más complejas, como emociones o recuerdos, también estén controladas por un número sorprendentemente pequeño de células cerebrales.
Tropezar con láser
¿Cómo se alucina un ratón sin, por ejemplo, deslizarlo por drogas psicodélicas? Para este experimento, los investigadores utilizaron una técnica llamada optogenética, esencialmente, la inserción de genes sensibles a la luz en el cerebro de un animal que hace que ciertas neuronas se disparen cuando se exponen a ciertas longitudes de onda de luz.
La técnica se ha utilizado en estudios previos para convertir a los ratones en "zombies" locos por el hambre y para ayudar a las ratas a dejar su hábito de cocaína. Aquí, se utilizó para aprender cómo responden los cerebros de los ratones cuando se les muestran varios patrones de líneas horizontales y verticales, y para ver si esas respuestas neuronales podrían recrearse simplemente pulsando pequeños grupos de neuronas con luz dirigida.
Los investigadores lograron esta tarea al tallar una ventana literal en los cráneos de los ratones (completa con cristal transparente y todo). Esta cirugía expuso la corteza visual, la región del cerebro responsable del procesamiento de la información visual en ratones y humanos. Los científicos también insertaron genes en los ratones para producir dos proteínas diferentes, una que hacía que las neuronas brillaran de color verde cada vez que se activaban y otra que hacía que las neuronas se dispararan al exponerse a una luz láser infrarroja específica.
A continuación, los investigadores mostraron a los ratones un patrón de líneas paralelas en movimiento y los entrenaron para lamer un pico de agua cuando las líneas eran perfectamente verticales o perfectamente horizontales. Gracias a las proteínas verdes brillantes, los científicos vieron exactamente qué neuronas dispararon cuando los ratones reconocieron y reaccionaron a las diferentes orientaciones de línea. Esto permitió a los investigadores desarrollar un "holograma" 3D especial de luz láser que podría dispararse precisamente en los puntos correctos del cerebro del ratón para apuntar solo a las neuronas involucradas en el reconocimiento de líneas horizontales o verticales.
Ahora, por las "alucinaciones". Gradualmente, los investigadores mostraron a los ratones proyecciones cada vez más tenues de las líneas horizontales y verticales, mientras que activaban las neuronas apropiadas en los cerebros de los ratones con su láser especial. Al final del experimento, los investigadores dejaron de mostrar las líneas de los ratones por completo, pero cuando el láser golpeó las neuronas responsables de ver las líneas horizontales o verticales, los ratones aún reaccionaron lamiendo la boca de agua adecuada.
¿Fue esta una verdadera alucinación? ¿Los ratones realmente "vieron" las líneas invisibles? Es imposible saberlo con certeza, dijo Deisseroth en un artículo de noticias que acompaña al estudio. Sin embargo, el disparo de las células cerebrales de los roedores y las respuestas de comportamiento a la luz láser se veían exactamente igual que "durante la percepción natural", dijo Deisseroth. En efecto, la luz láser provocó que los cerebros de los ratones respondieran a un estímulo visual específico que no estaba allí.
Sorprendentemente, escribieron los investigadores, pudieron desencadenar estas respuestas neuronales específicas en sus ratones al apuntar entre 10 y 20 neuronas, una fracción del porcentaje del total multimillonario de los ratones.
"No sabemos cuántas células se necesitarían para desencadenar un pensamiento, una experiencia sensorial o una emoción más elaborada en una persona", dijo Deisseroth, "pero es probable que sea un número sorprendentemente pequeño, dado lo que estamos viendo en el ratón."
