Karl Deisseroth: “Nuestro entendimiento como seres humanos y animales viene de las plantas”
Dice Karl Deisseroth que una de sus principales influencias para escribir su primer libro, Projections: A Story of Human Emotions (proyecciones: una historia de las emociones humanas), fue El sistema periódico, la obra de culto donde Primo Levi une historias personales con elementos químicos de la tabla periódica y que es calificado como uno de los mejores escritos sobre la ciencia.
Deisseroth (Boston, 1971), profesor de bioingeniería y psiquiatría en la Universidad de Stanford, nunca ha ocultado su pasión en la literatura. Es una pasión que trasluce en su libro (publicado en junio y aún sin traducción al español), en el que mezcla casos de pacientes con los que se ha topado en sus años de experiencia como psiquiatra con las enseñanzas que le ha traído la optogenética. La técnica de la que es padre —junto a un puñado de científicos— desde el año 2004 es lo más revolucionario que le ha pasado a la neurociencia en las últimas décadas.
La optogenética consiste en la manipulación con gran precisión de neuronas a través de la luz y abre una nueva puerta al misterio dentro de nuestra cabeza. Ha hecho que ciegos reaccionen nuevamente a la luz y ha conseguido afectar las elecciones de comportamiento de un mamífero, lo que significa todo un nuevo campo de aplicación para la psiquiatría y las enfermedades mentales.
Deisseroth recibe a EL PAÍS una mañana de julio en su oficina dentro del laboratorio ubicado en Palo Alto (California), donde se desarrolla la tecnología que permite seguir despejando los misterios de nuestro cerebro.
PREGUNTA. Además de científico es usted un apasionado de las letras. ¿Desarrolló su amor por la literatura escribiendo su primer libro?
RESPUESTA. Eso me viene desde cuando era muy pequeño. Leía literatura y poesía mucho antes de convertirme en científico, me interesaba mucho cómo una sola palabra o una frase en el contexto adecuado podía evocar o remover emociones de una forma muy fuerte y precisa. Las emociones podían ser diferentes al sentido literal de una palabra. Era algo que me llamaba la atención de la poesía. Una palabra sin un sentido semántico en una oración era muy potente con las emociones. Pero sí descubrí cosas de mí escribiendo este libro.
P. ¿Qué le llevó a escribirlo?
R. El primer capítulo lo escribí hace 20 años, un poco después del 11 de septiembre de 2001. Tuve un paciente que desarrolló episodios maniacos justo después del 11-S. Era alguien que vivía en Estados Unidos, pero que no fue directamente afectado por los hechos de aquel día. Nunca había tenido —ni él ni nadie de su familia— un antecedente psiquiátrico. Dos semanas después de los atentados entró en un estado de desorden bipolar: dejó de dormir, tenía mucha energía, cambios de humor. Estaba retirado y ya no tenía edad para ello, pero se lo pasaba escribiendo cartas para entrar al ejército. Estaba en un estado elevado. Después fue demasiado lejos y se convirtió en un riesgo para él y su familia, algo que sucede a menudo en este tipo de pacientes. El caso me intrigó porque él expresaba y sentía emociones poderosas y más potentes que lo que había sentido antes, pero esto era un problema. Me provocó algunas preguntas éticas y filosóficas. ¿Cómo defines una enfermedad? ¿Cómo la tratas? ¿Por qué existe algo así en la humanidad? Y escribí algo sobre ello.
P. Tres años después hizo el primer experimento de optogenética, que es lo más importante que ha pasado recientemente en la neurociencia. ¿Necesitaba esta obra para hacerla más comprensible?
R. La optogenética ha despertado siempre mucha curiosidad a la mayoría del público. Hubo historias en diferentes periódicos alrededor del mundo. Es un concepto accesible, pero no se había logrado su conexión con la psiquiatría, lo que abre todo un nuevo campo de interés. Habíamos estudiado siempre la ansiedad en animales, pero la verdadera conexión con el humano es algo que no había podido desarrollar. Eso es algo muy valioso que el libro puede hacer y los artículos científicos, no.
P. Y le da un sentido de urgencia llamando a la técnica “una suplantación de la mano errática de la evolución”.
R. Ninguno de los hallazgos hubiesen llegado sin el sentido de urgencia. Siento que parte de esta viene desde la psiquiatría. Hay tanta necesidad y sufrimiento… Pero la comprensión de las mismas es muy limitada. No tenemos el entendimiento básico del cerebro como sí lo tenemos del corazón, por ejemplo. Ahora nos parece obvio que el corazón es una bomba, pero eso lo sabemos solo desde hace 400 o 500 años. Del cerebro no tenemos ese nivel básico de comprensión. Pensemos en la manía. ¿Qué es? ¿Cómo es físicamente? ¿Por qué sucede? Debemos tener entendimientos básicos para poder avanzar. El cerebro es muy interesante. Es donde suceden cosas misteriosas y asombrosas.
P. Pero ha habido avances. La optogenética ha cumplido una década…
R. Sí, nos ha revelado cómo está construido nuestro yo interior, pero para llegar a ese punto tuvimos que construir sobre 150 años de la ciencia más básica, donde la gente experimentaba y hurgaba en cosas que creía interesantes y maravillosas. Las raíces más profundas de esto vienen de la botánica. Esto resulta muy sorprendente para muchos: que el entendimiento de nosotros mismos como seres humanos y animales en verdad venga de las plantas. Un científico ruso de mediados de 1800 llamado Andréi Famintsyn estudiaba algas en un río de agua dulce. Notó que la alga de una sola célula se podía mover. Si proyectabas una luz brillante retrocedía un poco y encontraba el nivel de luz que era más adecuado para ella. Las algas hacían eso utilizando unas moléculas que son canales de iones que se activan con luz. En la optogenética dijimos: hay una proteína que tiene esta planta y está encriptada en el ADN. ¿Qué tal si usamos ese código para ponerlo en una neurona o un grupo de neuronas de un mamífero? Y vimos algunas células que respondían directamente a la luz. Ahora podemos iluminar con fibra óptica y accionar las células que tienen este gen del alga. Podemos utilizar esto en modelos de enfermedades psiquiátricas: ansiedad, adicciones, estados elevados de energía, agresión. Pero nada hubiera sido posible sin un botánico del siglo XIX observando algas.
P. Han llegado a un nivel muy preciso donde pueden controlar una sola célula. ¿Qué significa esto?
R. En 2011 o 2012 lo logramos, pero no habíamos desarrollado la tecnología que lo conectara al comportamiento (con lo que poder decir: “Estas células afectan a esta conducta”). Eso tomó mucho tiempo. En 2019 lo logramos y publicamos una serie de artículos que mostraban que podías controlar 1, o 2, o 10 o 20 células individuales. Podíamos jugar con todo un ensamble de células y patrones y ver cómo afectaban las elecciones de comportamiento en mamíferos. Vimos la competencia entre dos impulsos básicos como alimentarse y la conducta social. Podías activar células de uno u otro y ver cómo afectaban las decisiones que uno hace. Esto es muy relevante para los desórdenes alimenticios.
P. ¿Qué otros experimentos han hecho?
R. Pudimos presentarle una percepción a un ratón entrando a su córtex visual, la parte trasera del cerebro, la primera que recibe la entrada visual. Algunas células solo responden a estímulos visuales en formas verticales, y otras solo a formas horizontales. Le mostramos barras verticales. Después las quitamos totalmente y, usando la optogenética, este animal inmediatamente actuó como si estuviera viendo las barras. Esto nos ha mostrado, de forma cuantitativa, cómo la percepción puede ser iniciada en el cerebro. Puede ser un juego mientras entre 4 y 20 células hablen juntas por sí mismas. Que un número tan pequeño de células afecten a todo el cerebro es muy interesante y sorprendente.
P. Tiene un gran impacto en la construcción del yo y de la realidad.
R. Es un tema que atraviesa muchas de las historias de Projections. El capítulo sobre trastorno límite de la personalidad, el de demencia y el de desórdenes alimenticios. La construcción del yo es algo que todos pensamos y nos gustaría entender. Y la construcción de la realidad también es muy interesante. Está presente en el capítulo de la esquizofrenia, la psicosis de la realidad alterada. Es muy interesante por muchos motivos, pues tiene que ver con la filosofía y la ética. Todo viene de un grupo de células en el cerebro y la optogenética nos da una ventana para ver cómo funciona.
P. La técnica ya ha comenzado a aplicarse en humanos.
R. Hace 10 años comenzamos a hacer experimentos, con mi colega suizo Botond Roska, de retinas que habían sido retiradas a cadáveres recientemente fallecidos. Y así como nos tomó un tiempo llegar a controlar una sola célula, este año Roska publicó un artículo sobre personas vivas que sufrían la degeneración de la retina. El mismo principio funcionaba y podía conferir alguna reacción a la luz de una persona que era invidente. A pesar de lo genial que suena todo esto, hay que ser cautos. Mucha gente quiere empezar a hacer todo tipo de cosas ya. La razón por la que se hizo primero con el ojo es que sabemos su funcionamiento y conocemos las células que podemos usar para afectar la visión. Lo que funciona más profundamente en el cerebro es más misterioso. Debemos ir más allá.
Entre la neurociencia y la psiquiatría
Karl Deisseroth conoció a Mateo, de 26 años, una noche en el hospital. Al joven lo habían llevado al centro sus tres hermanos. Deisseroth estaba encargado de la guardia de psiquiatría cuando llegaron a urgencias. En la consulta, Mateo le confesó a qué se debía la visita. “¿Por qué estoy aquí esta noche?”, le dijo, quitándose los lentes. “Porque no sé por qué no puedo llorar”. Dos meses antes, el hombre había perdido a su mujer embarazada en un accidente de carretera cuando volvían de una escapada romántica del norte de California. Mateo iba conduciendo la camioneta y no pudo salvar la vida de su pareja. Y tampoco podía llorar su muerte.
“El llanto emocional no puede ser bien estudiado en los animales”, escribe Karl Deisseroth en ‘Projections’, que aún aguarda la traducción al castellano y que se ha traducido como ‘Connections’ (conexiones) para el público británico. “Las lágrimas de emoción que experimentamos no están presentes entre nuestros parientes cercanos de la familia de los monos; la razón es un misterio”, añade el profesor de bioingeniería de la Universidad de Stanford.
La historia de Mateo encontraba ecos con un triste caso que el psiquiatra se topó en sus años de residente de una niña de cuatro años que tenía visión doble.
La relación entre los pacientes la revelaría años después la revolucionaria técnica de la optogenética. “Cada uno [de ellos] tenía una enfermedad que había interrumpido una harmonía interna en casi el mismo profundo punto, en una de las más antiguas regiones del cerebro”, escribe Deisseroth. El problema de ambos se hallaba en la base del cráneo, en el llamado puente de Varolio o ‘pons’.
El caso, sobre todo, permitía al autor desarrollar su particular teoría de que la neurociencia y la psiquiatría se nutren mutuamente, una de las ideas centrales de ‘Proyecciones’.
“Quería cubrir la mayoría de los síntomas que dominan la psiquiatría”, explica Deisseroth sobre su libro, que ha obtenido excelentes críticas y ha sido muy bien recibido entre los aficionados a la divulgación. El científico teje en la obra su experiencia como psiquiatra clínico con los años de investigación que desarrolla en el laboratorio James H. Clark en Palo Alto. “Mi perspectiva es también que el trabajo clínico ha guiado poderosamente mi pensamiento científico”, asegura Deisseroth, quien no deja de subrayar lo fascinante que resulta que una serie de experimentos realizados en el cerebro de peces y roedores hayan abierto nuevas puertas a entender lo que hay detrás de experiencias del sufrimiento humano.
El libro de Karl Deisseroth —que se lee como una memoria de un brillante científico— está lleno de historias de pacientes cuyos nombres y datos generales han sido cambiados. Estas permiten profundizar en siete capítulos la comprensión de la anorexia y bulimia, la depresión, la manía, el autismo, la demencia senil, la esquizofrenia y la psicosis. Todos ellos grandes males diagnosticados en el mundo moderno que aún guardan muchos misterios, pero que tienen un mismo origen compartido en el cerebro.
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