En un avance de la
neurociencia, el dúo pionero en una versión de la vida real de Origen
Steve Ramírez, estudiante de
doctorado de 24 años de edad en el momento, coloca el ratón en una pequeña caja
de metal con un piso de plástico negro. En lugar de curiosidad a husmear, sin
embargo, el animal al instante quedó paralizado de terror, recordando la
experiencia de recibir un choque pie en ese mismo cuadro. Fue una respuesta de
miedo libro de texto, y en todo caso, la postura del ratón era más rígido que
Ramírez había esperado. Su recuerdo del trauma debe haber sido bastante
intenso.
Que era increíble, porque la
memoria era falso: El ratón nunca había recibido una descarga eléctrica en esa
caja. Más bien, estaba reaccionando a un falso recuerdo que Ramírez y su colega
del MIT Xu Liu habían plantado en su cerebro.
"Feliz Freaking
Navidad", leyó la línea de asunto del correo electrónico Ramírez balón a
saque de Liu, que pasaba las vacaciones de 2012 en el Parque Nacional de
Yosemite.
La observación culminó más
de dos años de un esfuerzo de investigación a largo tiro y apoya una hipótesis
extraordinaria: No sólo fue posible identificar las células del cerebro
implicadas en la codificación de una sola memoria, pero esas células
específicas podría ser manipulado para crear toda una nueva "memoria"
de un evento que nunca ocurrió.
"Es una hazaña
fantástica", dice Howard Eichenbaum, investigador de la memoria principal
y director del Centro para la Neurociencia en la Universidad de Boston, donde
Ramírez hizo su trabajo del estudiante. "Es un verdadero avance que
muestra el poder de estas técnicas para hacer frente a cuestiones fundamentales
sobre cómo funciona el cerebro."
La perspectiva de juguetear
precisamente con la memoria ha atormentado a los científicos durante años.
"Mucha gente había estado pensando en esta línea," dice Sheena
Josselyn, neurocientífico senior en el Hospital para Niños Enfermos de Toronto,
que estudia las bases celulares de la memoria ", pero nunca soñó que estos
experimentos trabajarían realmente. Nadie pensó que se podía, realmente hacer
esto. "
Excepto Ramírez y Liu. Su
trabajo ha puesto en marcha una nueva era en la investigación de la memoria y
algún día podría conducir a nuevos tratamientos para afecciones médicas y
psiquiátricas como la depresión, el trastorno de estrés postraumático y la
enfermedad de Alzheimer. "El cielo es realmente el límite ahora",
dice Josselyn.
Aunque el trabajo hasta
ahora se ha realizado en ratones de laboratorio, los descubrimientos del dúo
abren una línea más profundo de pensamiento en la naturaleza humana. Si los
recuerdos pueden ser manipulados a voluntad, ¿qué significa tener un pasado? Si
somos capaces de borrar una mala memoria, o crear una buena, ¿cómo se
desarrolla un verdadero sentido de sí mismo? "La memoria es la
identidad", el autor británico Julian Barnes escribe en su libro de
memorias Nada que temer. "Tú eres lo que has hecho; lo que ha hecho es en
su memoria; lo que recuerdas define quién eres”.
"Siempre estaba
sorprendido por el nivel de control que la ciencia puede tener sobre el
mundo", dice Ramírez, que recogió las rocas como un niño y recuerda estar
asombrado de que en realidad había maneras de averiguar cómo las rocas antiguas
eran. "El ejemplo es algo banal por ahora", dice, "pero, como
especie, poner a alguien en la luna. Y nos dimos cuenta de la mayor parte de
cómo erradicar cosas como la viruela, las cosas que no se pueden ver, cuya
existencia tiene que inferir a partir de mediciones indirectas, hasta que sus
microscopios consiguen bastante bueno”.
Qué Ramírez, ahora de 26
años, y Liu, de 36 años, han sido capaces de ver y el control son los clusters
parpadeantes de neuronas, conocidas como engramas, donde se almacenan las memorias
individuales. Unir fuerzas a finales de 2010, unos meses después de Ramírez
comenzó su trabajo de posgrado en el MIT, los dos hombres se ideó un nuevo
método elaborado para explorar los cerebros vivos en acción, un sistema que
combina la biología molecular clásica y el emergente campo de la optogenética,
en la que los láseres se despliegan para estimular células modificadas
genéticamente para ser sensibles a la luz.
Armado con las herramientas
con tecnología de última generación, y respaldado por el MIT Susumu Tonegawa,
premio Nobel por su trabajo en inmunología cuyo laboratorio que eran una parte
de, Ramírez y Liu se embarcó en una búsqueda que dio lugar a dos importantes
estudios publicados 16 meses aparte, back-to-back ráfagas de brillantez que avanzó
nuestro entendimiento de la memoria a nivel celular. Ramírez describe los
descubrimientos, como lo hace casi todo, con exuberancia: "El primer
trabajo fue como atrapar un rayo en una botella, y el segundo papel era como un
relámpago golpeando el mismo lugar dos veces."
En el primer estudio,
publicado en Nature en Marzo de 2012, Ramírez y Liu identificados, etiquetados
y luego reactivar un pequeño grupo de células que codifican la memoria el miedo
de un ratón, en este caso una memoria de un entorno en el que el ratón había
recibido una descarga en las patas. La hazaña proporciona una fuerte evidencia
de la teoría largamente sostenida de que los recuerdos se codifican en
engramas. La mayoría de los intentos anteriores involucrados seguimiento ya sea
la industria química o la actividad eléctrica de las células cerebrales durante
la formación de la memoria. Ramírez y Liu rechazaron esos métodos como
demasiado inexacta. En lugar de ello, se reunieron un conjunto personalizado de
técnicas para hacer que las células de cerebro de ratón en su área objetivo
(una parte del hipocampo llamado el giro dentado) sensible a la luz.
Trabajando
con una raza de ratones de laboratorio especializado de ingeniería genética, el
equipo inyecta la circunvolución dentada con un cóctel bioquímico que incluía
un gen para una proteína sensible a la luz, canalrodopsina-2. Células -aquellos
giro dentado activos participantes en la memoria formación-producirían la
proteína, convirtiéndose así sensible a la luz a sí mismos. La idea era que
después de la memoria había sido codificada, podría ser reactivado por el
zapping aquellas células con un láser.
Para ello, Ramírez y Liu
implantan quirúrgicamente filamentos delgados del láser a través de los cráneos
de los ratones y en el giro dentado. Reactivación de la memoria y su miedo
asociado respuesta fue la única manera de probar que realmente habían
identificado y marcado un engrama. Los investigadores sacrificaron los animales
después del experimento y se examinaron los tejidos del cerebro bajo un
microscopio para confirmar la existencia de los engramas; las células que
participan en una memoria específica brillaban en verde después de tratamiento
con productos químicos que reaccionaban con canalrodopsina-2.
Cuando Ramírez y Liu miraron
las neuronas tratadas a través del microscopio, "fue como una noche
estrellada", dice Liu, "donde se pueden ver estrellas
individuales". Aunque estas células activas eran sólo una parte de un
engrama pie choque ampliamente distribuido, reactivarlos fue suficiente para
desencadenar una respuesta de miedo.
El siguiente paso consistió
en manipular un engrama específico para crear una memoria falsa, un experimento
elegante detalla en el segundo documento de Ramírez y de Liu, publicado en
Science en julio de 2013. Ellos prepararon el ratón, la inyección del cóctel de
bioquímica en el giro dentado. A continuación, poner el ratón en una caja sin
escandalizar a ella. Como el animal pasó 12 minutos explorando, un recuerdo de
esta experiencia benigna se codifica como un engrama. El día siguiente, el
ratón se colocó en una caja diferente, donde su memoria de la primera caja
(caja de seguridad) fue provocada por el rodaje de la láser en el giro dentado.
En ese preciso momento, el ratón recibió una descarga en las patas. En el
tercer día, el ratón fue devuelto a la caja fuerte de caja e inmediatamente se
congeló en el miedo. Nunca había recibido un golpe de pie allí, pero su
recuerdo falso, creado por los investigadores en otra caja, hecho que se
comporta como si tuviera.
No había ninguna posibilidad
de que el ratón podría haber confundido una casilla por otra: eran diferentes
formas y colores y tenía diferentes aromas. Ramírez y Liu también utilizan
varios grupos de control-descartando la posibilidad de que el flash del láser
en sí y no la activación de engramas provocaron la reacción de miedo al día
siguiente, por ejemplo. Habían creado de hecho una memoria.
***
El anuncio generó un frenesí
de los medios de noticias. "Los científicos del rastro recuerdos de cosas
que nunca ocurrieron", decía el titular del New York Times. Ramírez y Liu
se despertó en medio de la noche para hacer entrevistas en directo en la radio
europea. Los padres de Liu, de vuelta en China, leer sobre sus logros en línea.
La fascinación del público con el papel de falsa memoria en los procesos
penales (el alto y ladrón de bancos de pelo oscuro la sierra testigo era
realmente bajo y calvo) ayudó a impulsar la historia. Pero sin duda los matices
de ciencia ficción hicieron especialmente fascinante. A muchos les pareció
confirmar ideas familiares (y aterrador) de películas como Origen y Eterno
resplandor de una mente sin recuerdos. Nada es lo que parece; la realidad no es
más que un sueño; ¿Quién le va confianza, a mí oa sus ojos mentirosos?
Para los neurocientíficos,
Ramírez y el descubrimiento de Liu fue francamente apuesto. "Para mí, lo
que los hizo exitosos fue su falta de miedo", dice Josselyn. "Se
puede imaginar todas las cosas que podrían salir mal, pero estos chicos se fue
de allí, llegaron las mejores herramientas, aplicaron el mejor tipo de poder de
la mente." Eichenbaum acuerdo en que los jóvenes científicos fueron
"por las ramas" y tomaron un riesgo importante con sus carreras.
"Podrían haber pasado tres años y terminó sin nada que mostrar por
ello", dice.
Pasa un poco de tiempo
alrededor de Ramírez y Liu, y usted detecta rápidamente su actitud optimista.
Vienen de diferentes mundos-Liu nació y se crió en Shanghai, el hijo de un
padre ingeniero químico y una madre que trabajaba para el ferrocarril, y los
padres de Ramírez huyeron de la guerra civil en El Salvador en la década de
1980 y se establecieron en Everett, Massachusetts- pero sus personalidades y de
concordancia no son un accidente. En el otoño de 2010, como Liu estaba
entrevistando a posibles socios para explorar los misterios de la memoria con
él, en un primer momento se centró en la experiencia científica. Pero a medida
que pasaba el tiempo se puso un atributo diferente en la parte superior de su
lista de deseos, felicidad. "Si usted va a colaborar con la gente, desea
colaborar con la gente feliz", dice Liu. "Y uno de Steve de los
chicos más felices que he visto en mi vida." Él también es un hablador
velocidad que aprieta un montón de palabras en cada respiración. "Él no
puede dejar de hablar", dijo Liu, bromea. "De lo contrario
morirá."
***
Cuando Ramírez era joven, a
menudo se fue al animal de laboratorio locomoción Harvard con su padre, que
comenzó la limpieza de jaulas allí y barrer los pisos y más tarde se convirtió
en el técnico de cabeza de animal. Durante las visitas al laboratorio Ramírez
vio llamas, avestruces y otras criaturas, y "la gente que hace cosas
interesantes con los animales, tomando medidas y esas cosas." Él calcula
que "inadvertidamente absorbido algo" que le ayudó a empujar hacia la
ciencia.
Pero fue el cerebro que se
cerró el trato. "Si era un soneto, o conseguir a alguien a la luna o
averiguar las moléculas biológicas de la vida, todo eso fue el producto de
cerebros, de la actividad neuronal", dice Ramírez, describiendo cómo sus
amplios intereses-en Shakespeare, la ingeniería, biología y más finalmente lo
llevó a la neurociencia. "¿Por qué no estudiar lo que produce todo?"
Liu también demostró una
inclinación científica temprano en la vida. Y aunque desde luego no es el
primer científico que pasó su infancia la recogida de insectos, la dedicación
de Liu era distintivo. Levantó las familias de los ciempiés, tenía un montón de
escarabajos brillantes, y se mantiene langostas en jaulas diminutas. Por lo
general alimentado el edamame langostas pero descubrió que los pimientos
picantes causaron una reacción interesante. "Ellos cantan aún más",
dice. Después de estudiar la biología como estudiante en la Universidad de
Fudan, en Shanghai, Liu recibió su doctorado de la Facultad de Medicina Baylor
estudiar de memoria en la mosca de la fruta.
Como un adolescente que
había incursionó en la ciencia ficción y escribió una novela llamada El
Desafío. Se trataba de un futuro en el que los atletas ya no competían
directamente contra la otra, sino más bien, sometido a diversas mediciones
objetivas del desempeño o la fisiología: la velocidad, la fuerza, la capacidad
pulmonar y así sucesivamente. El héroe quiere regresar a la competencia real y
restaurar los factores no medibles de suerte y azar.
Un día en la primavera
pasada, como Liu fue listado de las muchas cosas que podrían haber salido mal
en su trabajo con Ramírez-que podría haber sido golpeado con el descubrimiento
de un equipo rival, que podrían haber escogido la parte equivocada del cerebro
a cero en en él se mostró convencido de que la suerte había jugado un papel en
su éxito. Si es así, le dije, entonces su trabajo como un adulto había
entregado sobre el tema de su novela infancia. "Eso es increíble",
dijo después de un largo silencio. "Nunca hice esa conexión entre el libro
y este trabajo, pero creo que tienes razón."
Más de dos docenas de
laboratorios de todo el mundo tienen proyectos en marcha que se basan en
investigaciones Ramírez y de Liu. Eichenbaum, por ejemplo, está interesado en
la reproducción de una experiencia más grande, una memoria que se produce con
el tiempo, como navegar un laberinto.
En momentos en que los
tratamientos para muchas enfermedades mentales graves se carece de las posibles
aplicaciones clínicas de la modificación de la memoria son muy atractivos.
"Esto es una locura", dice Josselyn, cuyo trabajo se centra en la
enfermedad de Parkinson y otros trastornos relacionados con la memoria
Alzheimer ", pero tal vez alguien con Alzheimer ... tal vez podamos averiguar
un tratamiento simplemente ir y hacer lo que hicieron estos chicos en sus
papeles, y una especie de activar estas células artificialmente, impulsar la
activación y tienen los recuerdos recordaron mejor. "
En otra aplicación teórica,
el TEPT puede ser aliviado mediante la reactivación en repetidas ocasiones un
mal recuerdo para mostrar que la memoria en sí no es perjudicial, o por el
borrado de los componentes traumáticos de un mal recuerdo específico, o
mediante su sustitución por uno positivo. Basándose en el trabajo Ramírez y de
Liu, otros en el laboratorio de Tonegawa hicieron exactamente eso en ratones
machos a principios de este año, la conversión de un recuerdo negativo de un
choque pie en un recuerdo positivo de un encuentro con un ratón hembra.
Ramírez, que está terminando
su doctorado en el MIT, y Liu, quien se dirigió a la Universidad Northwestern
para iniciar su propio laboratorio, han adoptado recientemente en otra pregunta
memoria grande: ¿Podemos intervenir en un estado de depresión en un animal
mediante la reactivación de recuerdos positivos? La respuesta parece ser que
sí. Ellos están estudiando modelos de ratón de la anhedonia, o pérdida de
interés en el placer, un síntoma de la depresión. Ratones experimentales
sometidos a estrés hasta que ya no buscan el placer (como un sorbo de agua con
azúcar) recuperan su interés cuando se reactivan los engramas de experiencias
placenteras. La tasa de éxito hasta ahora es del 80 por ciento.
"Debido a que la prueba
de principio es allí donde podemos reactivar artificialmente recuerdos y crear
falsos recuerdos en los animales", dice Ramírez, "el único salto dejó
entre allí y el ser humano es sólo la innovación tecnológica."
Ramírez cree que la cirugía
de la memoria es inevitable, aunque hay un gran número de preguntas para
abordar. ¿Cómo se podría hacer de manera segura? No invasiva? Éticamente? ¿Cómo
se seleccionan los pacientes? Por doloroso desengaño general es, la mayoría de
nosotros también reconocen que es un natural, incluso saludable, parte de la
vida,. Un chico de secundaria que acaba de romper con su novia podría no ser un
buen candidato para la cirugía de la memoria. Pero las personas con demencia o
depresión severa, ¿sería inhumano no para aliviar su sufrimiento si una
intervención de memoria seguro efectiva fuera posible?
Los avances que Ramírez y
Liu han hecho en la mecánica de la memoria están abriendo un amplio nuevo mundo
de posibilidades que son profundas, aterrador, sorprendente y urgente.
"Tenemos que empezar la conversación de ayer sobre lo que vamos a hacer
cuando esto sucede", dice Ramírez, "por lo que estamos preparados y
sabemos cómo manejarlo."
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