Archivo de la categoría ‘Biomedicina y Salud’

Cinéfila-mente: cómo el cine ha tratado el cerebro y las enfermedades mentales

Por Emilio Tejera (CSIC)*

 

Shakespeare liberó en La tempestad aquella mítica frase de “estamos hechos de la misma materia con la que se tejen los sueños”. Pero, de un siglo a esta parte, los “sueños” se fabrican sobre todo a partir de celuloide, luz, sonido y, últimamente, soporte digital. El cine siempre es un reflejo de la realidad y de su tiempo y, como tal, no podían faltar las referencias a nuestro cerebro y a las enfermedades mentales.

Al principio, de manera tímida. Es difícil establecer cuál fue la primera película que trató sobre las dolencias mentales: en 1908 hay una adaptación de El extraño caso del Dr. Jekyll y Mr. Hyde, obra donde Stevenson quería reflejar la dualidad del ser humano, pero que siempre se ha visto como una metáfora de los mal llamados trastornos de personalidad múltiple (mejor denominarlo “trastorno de identidad disociativo”). No obstante, fue en 1914 cuando apareció The woman of mistery, probablemente la película más antigua que trata de manera específica esta patología, y de las primeras que utiliza la enfermedad mental como argumento principal.

Fotograma de la película muda El gabinete del doctor Caligari, dirigida por Robert Wiene en 1920

Sin embargo, será en los años cincuenta o sesenta cuando empiezan a exponerse los trastornos mentales con todo su dramatismo, y entramos en las consultas de psiquiatras y psicólogos, en ocasiones con diagnósticos, patologías o métodos de tratamiento que no forman parte de la clínica habitual. En cintas como De repente el último verano, Recuerda, Matar a un ruiseñor, Las tres caras de Eva, Psicosis o La extraña pareja aparecen personajes con trastornos mentales. En estas historias, en general, se refleja muy bien la perspectiva de la época, donde se observa a los pacientes desde fuera, en ocasiones con un halo de condescendencia, y la figura del médico ocupa un papel central.

Un cambio de orientación

Progresivamente, el foco se va desplazando hacia la persona que sufre el problema: si Alguien voló sobre el nido del cuco señalaba las críticas a los centros psiquiátricos (en parte con un punto de injusticia), las ficciones modernas tratan de ponerse en la piel de los y las pacientes y, de hecho, la reciente serie Fácil destaca la importancia de la autonomía y de que las personas afectadas —bien tratadas y asesoradas— sean libres de decidir, en la medida de lo posible, acerca de su destino. A lo largo de este tiempo, determinadas ficciones (Rainman con los trastornos del espectro autista; Una mente maravillosa con la esquizofrenia; Memento con la amnesia anterógrada; El indomable Will Hunting con las altas capacidades intelectuales) han puesto de moda determinadas dolencias y condiciones que han empezado a abundar con profusión en el cine, y hasta han influido en la forma de presentación de estos trastornos y, por supuesto, en nuestra forma de tratar a quienes los padecen.

Las películas y series no siempre han sido rigurosas al tratar los problemas mentales: muchas veces se tergiversan o mezclan enfermedades, se simplifican las causas, los diagnósticos se hacen con un simple vistazo, los tratamientos duran días (en vez de años) y los pacientes se curan espontáneamente, a veces, por un golpe en la cabeza o por un impulso voluntario, fenómenos que por supuesto no suelen acaecer con mucha frecuencia. También se ha exagerado la asociación entre enfermedad mental y violencia hacia otras personas, cuando lo más común que los pacientes atenten contra sí mismos.

En ocasiones, le pedimos demasiado al cine: el film Adam reflejaba tan bien el síndrome de Asperger que se criticó que el protagonista fuera un paciente excesivamente “arquetípico”; en cambio, al personaje de Jack Nicholson en Mejor imposible se le reprochó que manifestara un carácter desagradable, que no tiene por qué estar asociado a los pacientes con trastorno obsesivo-compulsivo.

Al final, es difícil que una sola película resuma por completo un trastorno mental, igual que un solo paciente no puede representar a todo un colectivo. Cada persona es única, con sus particularidades y vivencias, algo que ya empiezan a reflejar las obras de ficción recientes, donde la enfermedad mental es un hecho normal que se cura o con el que en ocasiones se convive, que le puede ocurrir a cualquiera y para el cual siempre se puede pedir ayuda por parte de profesionales. Y que, a menudo, tiene su origen no tanto en quienes la sufren como en el entorno con el que nos ha tocado lidiar.

Carrie (1976) tiene el poder de la telequinesis, pero muchos de sus problemas proceden de la ansiedad que le provoca el bullying ejercido por sus compañeros de clase

 

Últimamente, en la sociedad se destaca mucho la importancia de la salud mental, y con razón: ojalá esto sirva para que cada vez haya más medios disponibles (incluyendo la todavía en desarrollo filmoterapia, que emplea el cine para ayudar a los pacientes). Al fin y al cabo, como suele decirse, la salud de una sociedad se define por cómo esta trata a sus enfermos. Y nos conviene que esta película, más que ninguna otra, acabe bien.

 

* Emilio Tejera es médico y bioquímico; trabaja como responsable de la Unidad de Biología Molecular y como miembro del área de Cultura Científica del Instituto Cajal (CSIC). Una expansión de este artículo en formato charla, puede encontrarse aquí.

 

 

 

La ecología del miedo: cómo el regreso del lobo revitalizó Yellowstone

Por Fernando ValladaresXiomara CanteraAdrián Escudero* y Mar Gulis (CSIC)

En los años 90 del siglo pasado, la reintroducción de un pequeño número de lobos en el Parque Nacional de Yellowstone (Estados Unidos) provocó una transformación radical de los ecosistemas y el paisaje. En pocos años, el bosque recuperó terreno y los árboles volvieron a crecer en la orilla de los ríos.

¿Por qué la vuelta de lobo, que llevaba más de cien años extinto en este espacio natural, tuvo un efecto tan espectacular? La explicación reside en la denominada ‘ecología del miedo’.

Lobo en la nieve

Lobo en Yellowstone. / NPS-Jim Peaco

Como era de esperar, los lobos ayudaron a regular el tamaño de la población de las especies que cazaban: principalmente, dos tipos de ciervos. Sin embargo, lo determinante, y también sorprendente, fue que el lobo modificó los hábitos de alimentación de estos animales con su mera presencia, más que con sus ataques y capturas.

Presionados por el miedo al depredador, los herbívoros dejaron de moverse libremente por el territorio y de comer donde había más plantas o estas resultaban más apetecibles, y comenzaron a dejar de visitar los sitios más expuestos y abiertos. El riesgo de ser cazados allí era demasiado alto. Como consecuencia de este cambio de conducta, se abrieron oportunidades para que las especies de plantas y árboles más forestales pudieran desarrollarse mejor sin la presión de estas dos especies de ungulados.

Suelta de lobo

Suelta de un cachorro de lobo en Yellowstone en 1997. / NPS-Jim Peaco

Especialmente llamativo fue el caso de algunos árboles ligados a los cauces de los ríos, como los sauces, que prosperaron de forma impensable hasta entonces. Las semillas de estos árboles son capaces de desplazarse a grandes distancias transportadas por el viento, dado que son muy ligeras y están cubiertas de pelos que facilitan su viaje. Sin embargo, con el lobo extinto, buena parte de las riberas del parque nacional aparecían completamente peladas y deforestadas por la presión desmedida de los herbívoros.

Gracias a la presencia del depredador, los arboles encontraron una oportunidad para aumentar sus poblaciones. En muy poco tiempo, el patrón de hábitats y paisajes se modificó completamente. Ahora, las zonas boscosas, antiguas o reforestadas de forma natural, coexisten con zonas dominadas por gramíneas y otras especies de pastos donde los herbívoros prefieren pastar por considerarlas seguras. Incluso se ha comprobado que la estructura y la dinámica del suelo ha cambiado en muchos sitios, dando lugar a suelos más fértiles que almacenan mejor el carbono, algo fundamental frente al cambio climático.

Lobo aullando

NPS-Jim Peaco

Los paisajes del nuevo Yellowstone poco tienen que ver con los de hace solo 40 años y esto demuestra que los cambios son posibles. También, la importancia de la ecología del miedo: miedo al predador, quien con su simple presencia cambia comportamientos y desencadena procesos ecológicos en cascada.

 

Fernando Valladares es investigador del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN, CSIC), Xiomara Cantera es la responsable de prensa del MNCN y Adrián Escudero es investigador de la Universidad Rey Juan Carlos. Los tres son autores de La salud planetaria, perteneciente a la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC-Catarata).

Catorce científicas e inventoras que quizás no conozcas

Por Mar Gulis

Si piensas en científicas o inventoras, ¿serías capaz de dar varios nombres? Sea cual sea tu respuesta, en este post vamos a descubrir a mujeres que han hecho historia por sus descubrimientos y avances científicos. Sin ellas, puede que no estuviésemos aquí, que no existiesen algunos de los objetos que nos rodean, que no contáramos con la atención sanitaria que recibimos o que no tomáramos ciertos alimentos.

La primera persona que vio un coronavirus al microscopio fue una mujer

Empecemos hablando de mujeres que hicieron grandes aportaciones en el ámbito de la salud. June Dalziel Hart (1930-2007), conocida como June Almeida, fue una viróloga escocesa, pionera en nuevos métodos de identificación y captación de imágenes de virus. Fue la primera persona en ver un coronavirus al microscopio. Con motivo de la pandemia de COVID-19, su nombre volvió a resonar, ya que investigadores chinos utilizaron sus técnicas para identificar el virus. Sin su trabajo, no hubiera sido posible una identificación tan temprana.

Por su parte, la genetista estadounidense Mary-Claire King (1946) identificó los genes responsables del cáncer de mama (BRCA1 y BRCA2) y aplicó la secuenciación de ADN para identificar a víctimas de violaciones de los derechos humanos. Y en su mismo país, la analista de datos de la NASA Valerie Thomas (1943) diseñó el transmisor de ilusión: un dispositivo óptico utilizado para la reproducción de imágenes de forma remota que emplea espejos parabólicos. Hoy, esta técnica se utiliza también en cirugía y en el cine 3D.

Si nos remontamos un poco en la historia, durante la Primera Guerra Mundial encontramos a la física rusa Alexandra Glagoleva-Arkadieva (1884-1945), que diseñó una instalación de rayos X para buscar restos de metal y balas en soldados heridos. Más tarde, su invención sería reutilizada para ayudar en partos.

Y un poco más atrás en el tiempo, tenemos a la médica neerlandesa Aletta Henriëtte Jacobs (1854-1929), que en 1881 realizó el primer estudio sistemático de la anticoncepción. Jacobs defendió los derechos reproductivos y sexuales de la mujer, y llegó a instalar el primer centro de planificación familiar de los Países Bajos para mujeres en situación de vulnerabilidad.

Del estudio de la caña de azúcar al agar-agar

En alimentación, la botánica Janaki Ammal (1897-1984) se centró en el estudio de la berenjena, hortaliza que le dio nombre entre sus colegas -Janaki Brengal-, y de la caña de azúcar. Fue la primera científica en cruzar esta planta con el maíz para conseguir variedades de alto rendimiento que pudieran cultivarse en su país, la India. Por su parte, la bioquímica Kamala Sohonie (1912-1998) investigó los efectos de las vitaminas y los valores nutritivos de las legumbres, el arroz y otros alimentos consumidos por los sectores más pobres del país. Además, fue la primera mujer india en recibir un doctorado en una disciplina científica.

¿Y qué sería la cocina actual sin el agar-agar? La microbiológa estadounidense Fannie Hesse (1850-1934) descubrió esta sustancia como agente gelificante de los medios de cultivo de microorganismos.

Mary Elizabeth Hallock-Greenewalt (1871-1950) ideó el órgano de color

Las máquinas llegaron para quedarse

Si hablamos de máquinas y de sus inventoras, también hay nombres para conservar en la memoria. ¿Has oído hablar del órgano de color? Fue ideado por la estadounidense de origen sirio Mary Elizabeth Hallock-Greenewalt (1871-1950) y lo llamó Sarabet. Este instrumento emitía luces de colores con intensidades y matices sincronizados con la música de un fonógrafo asociado, de un modo similar a cómo hacen ahora muchos dispositivos electrónicos. Hallock-Greenwalt también era pianista e inventó un tipo de música visual, que llamó Nourathar, de las palabras árabes nour (luz) y athar (esencia).

El lavavajillas es un electrodoméstico presente en muchas cocinas que comenzó a popularizarse en los años 50 de siglo XX. Josephine Cochrane (1839-1913), de Estados Unidos, fue la inventora de la primera máquina lavavajillas que resultó exitosa comercialmente. Eso sí, Hay que decir que estos primeros lavavajillas requerían gran cantidad de agua caliente y que las casas adaptaran su fontanería.

Josephine Cochrane (1839-1913) fue la inventora de la primera máquina lavavajillas que resultó exitosa comercialmente

Quienes trabajamos con ordenadores a diario utilizamos algún procesador de texto. Esto es gracias a la ingeniera informática estadounidense Evelyn Berezin (1925-2018), que en 1968 desarrolló la idea de un programa para almacenar y editar textos.

Y siguiendo con el almacenamiento de información, la inventora española Ángela Ruiz Robles (1895-1975) dio lugar a la Enciclopedia Mecánica, que podría considerarse el primer libro electrónico de la historia. Se trataba de un dispositivo en el que mediante pulsadores subían mecánicamente, o por aire comprimido, las diferentes lecciones; además, se podían aumentar de tamaño e incluso iluminar.

Cómo pensamos, nos sentimos o nos comportamos

El estudio de la mente humana también ha recibido importantes contribuciones de mujeres. Por ejemplo, la psicóloga estadounidense Mary Ainsworth (1913-1999) desarrolló la teoría del apego para explicar el vínculo entre niños y niñas y la primera figura, que actúa como cuidadora. La investigadora señaló la importancia de una relación sana para la salud emocional en la infancia por su impacto en la vida adulta.

Por su parte, la neurocientífica y psicóloga rusa Natalia Bekhtereva (1924-2008) desarrolló nuevos enfoques neurofisiológicos, como la medición de la actividad impulsiva de las neuronas humanas. Además, puso en marcha un método complejo para estudiar los mecanismos cerebrales del pensamiento, la memoria, las emociones y la creatividad.

Esta es solo una selección de mujeres que se han dedicado a la ciencia y la tecnología, pero la lista obviamente no termina aquí. A lo largo de la historia, ha habido numerosas científicas e inventoras, aunque sus nombres hayan quedado relegados a un segundo plano. Rescatarlas del olvido no solo contribuye a que las mujeres ocupen el lugar que se merecen en la historia de la ciencia, sino también a que cada vez haya más investigadoras y tecnólogas.

¿Por qué mi hijo tiene una enfermedad rara?

Por Lluís Montoliu* (CSIC)

Nadie las espera, casi nadie las conoce, pero la mayoría de enfermedades raras llegan sin avisar a las familias que, de la noche a la mañana, se encuentran con el nombre de una patología de la que generalmente nunca antes habían oído hablar, pero que a partir de ese momento pasará a ser el centro de sus vidas. Y entonces empiezan las preguntas, los temores, las angustias, la búsqueda de culpables, en un intento de explicar lo aparentemente inexplicable.

¿Por qué me ha tocado a mí y no a otra persona? ¿Es culpa mía o de mi pareja? ¿O de los dos? ¿Somos los únicos padres que tenemos un hijo con esta enfermedad rara? ¿Hay otras familias como nosotros? ¿Hay alguien que esté investigando esta enfermedad rara? ¿Existe algún tratamiento? Si tuviéramos otro hijo, ¿también podría tener esta misma enfermedad?

Esta es la dura situación a la que se enfrentan muchas familias en las que uno o varios de sus miembros es diagnosticado con alguna de las más de seis mil enfermedades raras que hoy conocemos. Todas extraordinariamente diversas, tanto en la parte del cuerpo u órgano que afectan como en la gravedad de la patología. Las hay que son mortales o terriblemente dolorosas o complejas de gestionar, pero también las hay que alteran mínimamente la calidad de vida. Lo único que comparten todas las enfermedades raras es su baja prevalencia en la población, un valor arbitrario: todas aquellas que aparecen con una frecuencia de menos de una de cada dos mil personas nacidas.

Lluis Montoliu junto a paciente con albinismo

Lluis Montoliu, autor de este post, junto a una paciente con albinismo. / Ana Yturralde

Cuestión de genes

La gran mayoría de las enfermedades raras son de origen genético. Las llamamos congénitas, dado que aparecen desde el nacimiento. Y es precisamente en la genética donde hay que buscar la causa de las mismas.

Todos somos mutantes. Todas las personas portamos multitud de mutaciones distribuidas por todo nuestro genoma. Ahora bien, no todos manifestamos o tenemos una enfermedad. Hay que recordar que tenemos unos veinte mil genes y que, de cada gen, generalmente tenemos dos copias: la que heredamos del padre y la que heredamos de la madre. Mientras al menos una de las dos copias génicas funcione correctamente en principio no tiene por qué pasar nada. Pero si se da la circunstancia de que una persona recibe de sus padres las dos copias del gen anómalas, la función que debería hacer ese gen, la proteína codificada, dejará de hacerse y entonces podrá aparecer la enfermedad.

Hay muchas excepciones a esta situación descrita, de mutaciones recesivas, que es la más frecuente. Por ejemplo, hay algunas enfermedades que ya se manifiestan con solo heredar una de las dos copias anómalas: son las que conocemos como de herencia dominante.

Cuando una pareja espera su hijo con la mayor de las alegrías y esperanzas y, al poco de nacer, o bien ellos o los médicos se percatan de que algo va mal, empieza un periplo que puede tardar desde unas pocas semanas a años hasta encontrar la causa de aquellos síntomas. Obtener un diagnóstico genético concluyente es más complejo de lo que parece, pues lo que siempre hacemos los genetistas es comparar el genoma de la persona estudiada con genomas de referencia. Y, claro, según qué genoma de referencia usemos podemos tener resultados distintos. Además, no es cierto que solo tengamos unas pocas diferencias entre cada uno de nosotros. La realidad es que entre una persona y otra hay entre tres y seis millones de cambios de letras. Y no es fácil descubrir cuál de esos cambios es el causante de la enfermedad.

Tampoco sabemos a ciencia cierta las causas genéticas que explican las enfermedades raras. Frecuentemente hay personas diagnosticadas clínicamente a las cuales no les encontramos mutación alguna. O, al revés, personas que portan mutaciones que deberían causarles enfermedad y, sin embargo, están sanas. Esto nos sugiere que todavía no sabemos todo lo que necesitamos de nuestro genoma y de las complejas interacciones que se establecen entre todos nuestros genes. Y esto hay que explicarlo a las familias.

Para seguir avanzando en nuestro conocimiento sobre las enfermedades raras y poder ofrecer respuestas a quienes las sufren y sus allegados, en el CSIC se llevan a cabo diversas investigaciones. En el Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols”, Isabel Varela Nieto estudia distintos tipos de sorderas en ratones y Víctor Ruiz, otra enfermedad rara: la osteogénesis imperfecta. El grupo de Paola Bovolenta, del Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa”, analiza los genes cuyas mutaciones causan enfermedades raras de la visión. Y yo mismo, en el Centro Nacional de Biotecnología, llevo más de 25 años investigando sobre los diversos tipos de albinismo que conocemos. Todos estos grupos formamos parte del Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), del Instituto de Salud Carlos III.

 

* Lluís Montoliu es investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) del CSIC y del Centro de Investigación Biomédica en Red en Enfermedades Raras (CIBERER) del ISCIII. Para intentar dar una respuesta a las familias que acaban de conocer la noticia, ha escrito el libro ¿Por qué mi hijo tiene una enfermedad rara? (Next Door Publishers). En él recopila respuestas a decenas de preguntas que ha tenido ocasión de responder desde hace años conversando con muchas familias. Es también autor de otros títulos de divulgación, como Genes de colores, Editando genes: recorta, pega y colorea o El albinismo

El vacío… o cómo un termo mantiene el café caliente

Por José Ángel Martín Gago y Mar Gulis (CSIC)*

Alguna vez en la vida, quien más quien menos se ha deleitado to­mando un café caliente en un entorno muy frío, remoto o en el que, por ejemplo, hay muy escasas posibilidades de poder encontrar una cafetería. El modo más habitual de conseguirlo es utilizando un simple y económico termo. Pero, ¿te has preguntado alguna vez por el mecanismo que hace posible este ‘milagro’?  Tiene que ver con el vacío. Aquí te lo explicamos.

Un termo consta de dos vasijas: una interior, en contacto con el líquido que queremos mantener a una temperatura dada; y otra exterior, en contacto con el ambiente y que generalmente hace de soporte del termo. La interior se sujeta por el cuello con la exterior a través de una mínima porción de material y dejan­do un pequeño espacio, vacío de aire, entre ambas vasijas. De esta forma, el termo aísla el espacio interior, donde nuestro café se mantiene a 40 °C, del exterior, que puede estar a 4 °C.

Si el recipiente que contiene el café estuviese en contacto directo con el ambiente, en po­cos minutos el café adquiriría la temperatura del entorno y nos lo tomaríamos frío. En cambio, si vaciamos de aire el espacio entre las dos vasijas, conseguimos aislarlas térmi­camente. Esto lo explica la teoría cinética de gases: la transferen­cia de calor se debe básicamente al intercambio de energía entre las moléculas más calientes y las más frías cuando cho­can entre sí. Con esta cámara de vacío intermedia se consigue que la conductividad térmica entre ambos recipientes sea prác­ticamente nula. Es decir, sin moléculas de aire que transfieran el calor, la vasija interior permanecerá aislada y, por tanto, no variará su temperatura.

Curiosamente, este desarrollo no es tan reciente como se podría supo­ner. El primero en realizarlo fue el físico escocés James Dewar en 1892. De ahí que estos recipientes que proporcionan aislamiento térmico se conozcan como Dewar o vasos Dewar.

Un dato muy ilustrativo de la eficacia de este proceso es que, si el vacío estuviese en el rango del ultra alto vacío (con presiones parecidas a las que puede haber en el espacio interplanetario) y el contacto entre ambos recipientes fuese inexis­tente o mínimo, se podría mantener el café caliente más de diez años. Sin embargo, en el caso de un termo di­señado para líquidos o alimentos, el vacío intermedio corres­ponde a lo que llamamos bajo vacío (la presión es poco menor de la atmosférica), lo que ocasiona que las moléculas de aire pongan en contacto ambas superficies, y nuestro café acabe enfriándose.

Criogenia: del termo de café al transporte del nitrógeno líquido

Sin embargo, para muchísimas aplicaciones tecnológicas se utiliza el nitrógeno o el helio líquido, elementos que deben mantenerse a temperaturas muy bajas y se transportan en recipientes metálicos de cientos de litros. La diferencia térmica entre las paredes interiores y ex­teriores en estos casos es muy grande (más de 200 °C). Si utilizáramos un mecanismo como el de un termo normal, el nitrógeno o el helio líquido se sublimarían fácilmente y pasarían de líquido a gas. Para evi­tarlo, es necesario tener alto vacío entre ambas superficies (presiones menores de un millón de veces la presión atmosférica, o menores de 10-6 milibares de presión). Cuando esto se logra, los tanques o recipientes tipo Dewar que transportan estas sustancias pueden conservar y almacenar nitrógeno líquido durante varias semanas a -196 °C.

El uso de temperaturas criogénicas es mucho más extenso de lo que podríamos imaginar. En biología, bioquímica o medicina la criogenia es muy importante para la conservación de célu­las y cultivos, como el esperma y los óvulos; medicamentos, como algunas vacunas; o para tratar algunos alimentos. También en pruebas de diagnóstico, como la resonancia magnética nuclear. Desde el punto de vista de la tecnología, muchos aparatos de inves­tigación, como los detectores de radiación o los imanes supercon­ductores, necesitan nitrógeno o helio líquido para funcionar. Por tanto, de manera indirecta, el vacío ayuda a conservar y transportar estas sustancias criogénicas y hace posible es­tas tecnologías en nuestro día a día.

*José Ángel Martín Gago es investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) y autor del libro de divulgación ¿Qué Sabemos de? El vacío (CSIC-Catarata).

 

De los test COVID al tratamiento del cáncer: la revolución de la nanomedicina

Por Fernando Herranz* (CSIC) y Mar Gulis

Un amigo mío [Albert R. Hibbs] comentaba, aunque sea una idea loca, lo interesante que sería en cirugía si el paciente se pudiera tragar al cirujano. Pones al cirujano mecánico en los vasos sanguíneos y se dirige al corazón “mirando” alrededor […]. Esa máquina encuentra qué válvula es la defectuosa, saca el cuchillo y la corta. Otras máquinas podrían incorporarse en el cuerpo de forma permanente para asistir en el funcionamiento de algún órgano defectuoso.

Este es un extracto de la famosa charla que el físico teórico Richard Feynman dio en 1959 en la reunión anual de la American Physics Society. En esa intervención, considerada como el origen de la nanotecnología, el científico y su colega Hibbs se anticiparon a muchos de los conceptos y desarrollos que hoy son una realidad, como el uso de nanomateriales para mejorar el diagnóstico y el tratamiento de una patología.

Treinta años después de la charla de Feynman, en la década de los 90, la investigación en nanomedicina comenzó a crecer de forma sistemática y, a partir del año 2000, experimentó una auténtica explosión. Pasadas poco más de dos décadas, la comunidad científica ha generado un catálogo de nanomateriales con aplicaciones para problemas biomédicos tan amplio como sorprendente. Los test para detectar en casa enfermedades como la COVID-19, o los eficientes mensajeros que, dentro de nuestro organismo, entregan en tiempo y forma un fármaco allí donde se necesita, o incluso tratamientos de ciertas patologías son solo algunos de los muchos logros de la nanotecnología aplicada a la medicina.

El nanomaterial más empleado en los kits para la COVID-19 son las nanopartículas de oro. / Jernej Furman

Lo más importante de un nanomaterial es el tamaño porque, a medida que aumenta o disminuye, sus propiedades ópticas, magnéticas o eléctricas, entre otras, pueden ser completamente distintas. Por ejemplo, es posible obtener toda una gama de colores fluorescentes usando un mismo material, con idéntica composición química, variando únicamente su tamaño. A veces, una mínima diferencia de un nanómetro hace que la luz emitida por el nanomaterial cambie. Las aplicaciones de una propiedad como esta son enormes en ámbitos como el diagnóstico de una enfermedad.

Nanomedicina para saber qué nos pasa

Una de las aplicaciones más importantes de las nanopartículas son los test de diagnóstico. En el caso del diagnóstico in vitro, cuando la muestra sale del paciente y se aplica a un sistema de análisis, el nanomaterial más empleado son las nanopartículas de oro, presentes tanto en los test de embarazo como en los populares kits para la COVID-19.

De hecho, gracias a los nanomateriales, durante la pandemia se consiguió obtener en tiempo récord varias versiones de kits suficientemente sensibles y con bajos costes de producción. Y hoy ya se pueden comprar test que emplean nanopartículas de oro y que, en una sola medida, pueden detectar la presencia del SARS-CoV2 y de los virus de la gripe A y la gripe B.

Cuando se quiere estudiar el interior del paciente para sacar una prueba in vivo se utiliza la imagen molecular. Para realizar estos ensayos se utilizan diferentes técnicas, como la imagen por resonancia magnética (MRI) o la tomografía por emisión de positrones (PET). La lista de potenciales ventajas de las nanopartículas en este ámbito es muy larga, porque para cada modalidad de imagen existe al menos un tipo de nanopartícula que se puede diseñar con un tamaño ‘a la carta’ y mejorar así el diagnóstico, o reducir la toxicidad de las sustancias inyectadas al paciente. Hay materiales que directamente funcionan como un código de barras hecho a base de nanopartículas, ya que a cada enfermedad le corresponde un perfil de fluorescencia único.

Nanopartículas de oro de distintos colores debido a su distinto tamaño. / Fernando Herranz

Transportistas de fármacos y nanopartículas terapéuticas

Desde el origen de la nanomedicina, las nanopartículas se han empleado como eficientes sistemas de transporte de fármacos. Aquí sucede lo mismo que en otros campos: la variabilidad de nanomateriales es enorme. Su misión es mejorar el funcionamiento in vivo, la seguridad o la estabilidad de un ingrediente farmacéutico activo. Para cumplir esta función, la nanomedicina ya tiene una notable presencia en oncología y hematología. Y después del éxito de las vacunas de la COVID-19, las de ARNm (ARN mensajero) también están creciendo rápidamente.

Hasta ahora, la nanomedicina ha ayudado a detectar de forma más rápida y precisa una patología y ha servido de apoyo fundamental para la liberación de medicamentos en nuestro interior. Pero, ¿y si las nanopartículas también pudieran curarnos? ¿Y si tuvieran efecto terapéutico? Esto no es ciencia ficción. Algunas nanopartículas ya se encuentran en ensayos clínicos de nuevos tratamientos anticancerígenos. En esta línea, existe una técnica denominada hipertemia magnética que trata de matar las células cancerígenas aplicando calor. Para conseguir que este llegue principalmente a las células cancerosas y no a las sanas se emplean nanopartículas magnéticas, principalmente de óxido de hierro. Si situamos nanopartículas magnéticas dentro de un campo magnético se alinearán en el sentido de dicho campo. Si ahora cambiamos el sentido, las nanopartículas girarán con él. Si ese giro se hace de forma continua y rápida, empleando un campo magnético alternante, el giro generará calor en la zona donde las nanopartículas están acumuladas. Este tipo de tratamiento parece prometedor para el cáncer de páncreas (ya se están realizando ensayos en España) y también podría ser eficaz en el cáncer de próstata.

El flujo de artículos científicos y de aplicaciones de la medicina no para de crecer, así que el futuro en este ámbito tiene buen pronóstico. Los retos para la comunidad científica experta en nanomateriales residen en ir de la mano de los profesionales clínicos. También es necesario fomentar la sencillez de los nanomateriales, porque muchas veces las personas que trabajamos en química, tentadas de demostrar la complejidad que pueden alcanzar estos materiales, construimos sistemas con muchos más componentes de los necesarios, y esto puede ser un escollo para las agencias evaluadoras de nuevos fármacos.

* Fernando Herranz es investigador del CSIC en el Instituto de Química Médica (IQM-CSIC) y autor del libro La nanomedicina (CSIC-Catarata).

¿Por qué tú y yo percibimos olores diferentes?

Por Laura López-Mascaraque* y Mar Gulis (CSIC)

¿Por qué cuando olemos algo, hay a quienes les encanta y a quienes, sin embargo, les produce rechazo? Es importante considerar la variabilidad individual que puede existir en la percepción olfativa debido a diferencias o mutaciones en los genes que codifican los olores. Ninguna persona huele igual.

Los seres humanos tenemos alrededor de 1.000 genes que codifican los receptores olfativos, aunque solo 400 son funcionales. Se conocen como proteínas receptoras olfativas que, de alguna manera, trabajan juntas para detectar una gran variedad de olores. El patrón de activación de estos 400 receptores codifica tanto la intensidad de un olor como la calidad (por ejemplo, si huele a rosa o limón) de los millones, incluso billones, de olores diferentes que representan todo lo que olemos. La amplia variabilidad en los receptores olfativos influye en la percepción del olor humano aproximadamente en un 30%. Esta variación sustancial se refleja a su vez en la variabilidad de cómo cada persona percibe los olores. Un pequeño cambio en un solo receptor olfativo es suficiente para afectar la percepción del olor. Esto influye en cómo una persona lo percibe, y provoca respuestas hedónicas muy dispares: «me encanta» o «lo odio».

Variaciones en el gen OR6A2 hacen que el sabor del cilantro sea algo parecido al jabón para algunas personas

Y si hay un alimento que genera tanto amor como rechazo, ese es el cilantro. En este caso, variaciones en el gen OR6A2 hacen que su sabor sea algo parecido al jabón para algunas personas mientras que otras lo definen como verde y cítrico. Alteraciones en el gen OR2M7 son responsables de detectar el fuerte olor de la orina al comer espárragos. O hay quienes no detectan el olor a violeta, relacionado con la variación en el gen β-ionona. Dos sustituciones de aminoácidos en el gen OR7D4 provocan que la androsterona, presente en la carne de cerdos machos, sea indetectable para algunas personas, otros lo relacionan con olor a orina y sudor, mientras que hay quienes la describen como un olor dulce o floral. A lo largo de nuestra vida se puedan activar o desactivar ciertos genes que codifican para unos receptores olfativos específicos, lo que podría provocar cambios en nuestro sentido del olfato. Esto podría explicar el por qué un olor determinado lo percibimos de forma diferente a lo largo de los años.

El sabor: olfato y gusto

Hasta ahora hemos hablado del olfato, pero el sabor es la combinación de olfato y gusto: el olor en la nariz y el gusto en la lengua. Sin embargo, el gusto está limitado a lo dulce, amargo, salado, ácido y al umami (sabroso en japonés, uno de los sabores básicos junto con los anteriores). Mientras que es el olor el que contribuye casi en un 80% al sabor. Cada receptor gustativo, situado en las papilas gustativas en la lengua, se especializa en la detección de uno de los cinco tipos, aunque todas las papilas contienen los cinco receptores. En el gusto también influye la genética. El término “supergustador” o “supercatador” se aplica a aquellas personas muy sensibles al gusto amargo, debido a polimorfismos en el gen TAS2R38. También existen determinadas sustancias que son transformadoras del sabor. Por ejemplo, la miraculina, una proteína que se encuentra en una baya roja (Synsepalum dulcificum), obstaculiza las papilas gustativas. Así impide que la lengua perciba los sabores ácidos y amargos, aunque intensifica la capsaicina (compuesto químico que aporta una sensación picante).

Una proteína de la baya roja Synsepalum dulcificum obstaculiza las papilas gustativas

Y no podemos olvidar que en la experiencia de saborear también entra en juego el tacto. Percibimos texturas suaves, más duras, crujientes… Al masticar, el nervio trigémino detecta la temperatura, la sensación picante o un sabor mentolado, y transmite la información sensorial al cerebro. Pero esto mejor lo dejamos para otro post.

*Laura López-Mascaraque es investigadora en el Instituto Cajal del CSIC.

Conoce en un breve vídeo las mejores fotografías científicas de 2022

El movimiento coordinado de estorninos, la combustión del acero, la cristalización del paracetamol o las neuronas activadas durante la formación de un recuerdo son algunos de los temas protagonistas de las ocho fotografías elegidas en la 19ª edición de FOTCIENCIA, una iniciativa del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) con la colaboración de Fundación Jesús Serra, de Grupo Catalana Occidente.

Un gránulo de almidón de tapioca, un ácaro herbívoro, las células del estigma de una flor de Freesia o las formaciones de pirolusitas son otros temas retratados entre las casi 600 fotografías presentadas.

De izquierda a derecha y de arriba abajo: ‘El murmullo, atacado’, ‘Galaxia polisacárida’, ‘Bosque encantado’, ‘Recordando a Cajal’, ‘Fuegos artificiales petrificados’, ‘Nada se resiste al poder del fuego’, ‘Interacciones ocultas’ y ‘Plumas analgésicas’.

En esta décimo novena edición, a las modalidades de participación habituales –Micro, General, Alimentación y nutrición, Agricultura sostenible y La ciencia en el aula– se ha sumado una modalidad especial Año Cajal para recoger imágenes que tengan que ver con las neurociencias o el estudio del cerebro. Esto se debe a que FOTCIENCIA19 se ha unido al Acontecimiento de Excepcional Interés Público Año de Investigación Santiago Ramón y Cajal 2022 (Año Cajal), impulsado a nivel nacional.

Además, como en las últimas ediciones, cada participante ha podido adscribir su imagen a uno de los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) declarados por Naciones Unidas.

Un comité formado por 14 profesionales relacionados con la ciencia, la microscopía, las artes visuales o la divulgación científica, entre otras especialidades, han valorado y elegido las ocho fotografías más impactantes y que mejor describen algún hecho científico. Puedes descubrirlas en este vídeo:

Con una selección más amplia de fotografías y sus respectivos textos se elaborará una exposición itinerante que será inaugurada en primavera de 2023. Dos copias de la muestra se prestarán gratuitamente y recorrerán museos y centros culturales, educativos y de investigación de todo el territorio nacional a lo largo del año. Esta selección también quedará recogida en un catálogo de fotografías científicas.

Consulta toda la información sobre esta iniciativa en www.fotciencia.es.

Imágenes seleccionadas, por orden de aparición en el vídeo:

Modalidad Micro:

  1. Bosque encantado / Isabel María Sánchez Almazo, Lola Molina, Concepción Hernández Castillo
  2. Plumas analgésicas / María Jesús Redrejo Rodríguez, Eberhardt Josué Friedrich Kernahan

Modalidad General:

  1. El murmullo atacado / Roberto Bueno Hernández
  2. Nadie se resiste al poder del fuego / Sara María Rubio

Modalidad Año Cajal:

  1. Recordando a Cajal / Miguel Fuentes Ramos

Modalidad Alimentación y nutrición:

  1. Galaxia polisacárida / Antonio Diego Molina García

Modalidad Agricultura sostenible:

  1. Interacciones ocultas / José María Gómez Reyes, Isabel María Sánchez Almazo, Lola Molina, Daniel García-Muñoz Bautista-Cerro

Modalidad La ciencia en el aula:

  1. Fuegos artificiales petrificados / Carlos Pérez Naval

 

Astrocitos: estrellas que hablan en nuestro cerebro

Por Irene Serra Hueto (CSIC)*

Seguro que has oído alguna vez que nuestro cerebro es el ordenador más potente del mundo. Ahora bien, ¿en qué piensas cuando te preguntan de qué está formado? Lo más probable es que lo primero que te venga a la cabeza sean las neuronas. No está mal, pero para que esta máquina tan singular funcione con todo su potencial necesita del trabajo de otras células igual de importantes. Entre ellas se encuentran los astrocitos, que reciben su nombre de las estrellas.

Empecemos por el principio. El cerebro funciona gracias a que las neuronas transmiten información a través de corrientes eléctricas. Los puntos de conexión entre una neurona y otra se conocen como sinapsis. En ellas se liberan sustancias llamadas neurotransmisores que permiten que el impulso eléctrico continúe de una neurona a otra. En este punto de conexión, en este diálogo entre las neuronas, el astrocito juega un papel fundamental, modulando y regulando la comunicación entre ellas.

Nuestro cerebro habla bajo sus propias reglas. Esquema de una sinapsis cerebral donde se intercambia la información entre las células, como en una conversación de WhatsApp. / Irene Serra. Células creadas con Biorender.com.

¿Qué ventajas puede tener una conversación a tres? Este sistema, más complejo que una conversación a dos, permite más variedad de mensajes y añade un elemento mediador que asegura que la información se transmite correctamente, el astrocito. La cuestión es que no tenemos un solo astrocito por cada sinapsis. En ratones, una sola de estas células es capaz de modular, mediar y participar en más de 100.000 sinapsis simultáneamente. Es como si un único astrocito estuviese presente y hablando en 100.000 grupos de WhatsApp al mismo tiempo. En humanos, un solo astrocito interviene en 2 millones de sinapsis. Es decir, que nuestros astrocitos tienen 20 veces más capacidad de procesar información… Y, además, tenemos millones de ellos. ¿Y si la explicación (o, al menos, parte de ella) a nuestra inteligencia residiera en el gran refinamiento que los astrocitos aportan a nuestro cerebro?

Para poder contestar esta pregunta necesitamos saber más. Precisamente, mi investigación en el Instituto Cajal (IC) del CSIC se centra en estudiar los circuitos astrocito-neurona; en concreto, los que se establecen en el núcleo Accumbens, la zona del cerebro que se activa cuando algo nos gusta. Esta zona recibe información de otras regiones del cerebro relacionadas con la memoria (hipocampo), las emociones (amígdala) y la toma de decisiones (corteza prefrontal), y es muy importante porque se ve afectada, entre otros casos, en trastornos de adicción.

Ejemplo de cómo es la información que pasa por el núcleo Accumbens vista desde una conversación de WhatsApp./ Irene Serra

Sabemos que los astrocitos son parte fundamental de la regulación de este núcleo y, desde hace poco, también que el cerebro tiene distintos tipos de astrocitos, del mismo modo que tiene distintos tipos de neuronas. Sin embargo, todavía no hemos comprendido en profundidad para qué son los astrocitos diferentes entre ellos ni cómo son de diferentes. En el núcleo Accumbens, ¿tenemos astrocitos especializados regulando la información de recuerdos de aquello que nos gusta? ¿Hay otros asociados a las emociones? ¿Intervienen en los circuitos de toma de decisión?

Un sensor de calcio para superar las limitaciones de los microscopios

En el último trabajo publicado por el Laboratorio de Plasticidad Sináptica e Interacciones astrocito-neurona del IC-CSIC, dirigido por Marta Navarrete, profundizamos en estas preguntas y presentamos una nueva herramienta que nos ha permitido estudiar, por primera vez, la actividad de los astrocitos a gran escala y con precisión temporal. Se trata de CaMPARIGFAP, un sensor de calcio con el que hemos podido observar el núcleo Accumbens al completo y detectar qué astrocitos responden a un estímulo concreto.

El tamaño de las lentes de los microscopios es limitado y hace que no sea posible observar al mismo tiempo todos los astrocitos de una región cerebral. La particularidad de CaMPARIGFAP es que detecta, mediante la fluorescencia, el calcio que emiten los astrocitos cuando se activan. Es como hacer una foto: al enviar un ‘flash’ de luz violeta, los astrocitos inactivos se muestran en verde y los activos en rojo. De este modo, podemos analizar cómo responden regiones amplias del cerebro a un estímulo determinado.

Tejido del núcleo Accumbens en el que cambia el color de CaMPARIGFAP según la actividad de los astrocitos. / Irene Serra

Utilizando esta herramienta hemos descubierto que los astrocitos del núcleo Accumbens forman redes funcionales que responden de diferente forma según la procedencia de los estímulos -memoria, emociones o decisiones­-. Los resultados indican que los astrocitos son capaces de distinguir de dónde viene la información y, también, que integran las diferentes señales en un procesamiento paralelo al de las neuronas. Todo apunta a que los astrocitos están mucho más especializados en los circuitos cerebrales de lo que pensábamos.

Comprender en detalle cómo interaccionan con las neuronas y cómo regulan la información que llega de las diferentes zonas del cerebro nos acercaría mucho a encontrar soluciones eficaces para tratar la adicción. Y eso solo en el núcleo de Accumbens: llegar a entender cómo interaccionan los astrocitos en otras regiones cerebrales nos permitiría comprender mucho mejor el potencial de nuestro cerebro, que a día de hoy esconde tantos misterios como el universo.

*Irene Serra Hueto es investigadora predoctoral en el Laboratorio de plasticidad sináptica e interacciones astrocito-neurona del Instituto Cajal del CSIC, dirigido por Marta Navarrete.

¡Participa con tus fotos en la nueva edición de FOTCIENCIA!

Por Mar Gulis (CSIC)

Si te gusta el arte, la fotografía y eres capaz de ver la ciencia que nos rodea en la vida cotidiana, es el momento de participar en FOTCIENCIA19. Tanto si te dedicas a la ciencia como si no, esperamos tus imágenes: lo importante es que reflejen algún aspecto relacionado con la ciencia o la tecnología. Eso sí, no lo dejes pasar mucho tiempo, porque el plazo de participación estará abierto hasta el próximo 3 de noviembre de 2022 a las 13:00 h, hora española peninsular.

Todos los años, FOTCIENCIA realiza una selección de fotografías de fotografías de temática científica. En esta edición, al igual que en las anteriores, las mejores imágenes recibirán una remuneración de hasta 1.500 € y alrededor de unas cincuenta serán elegidas para formar parte de un catálogo y una exposición itinerante que recorrerá España durante 2023-24. Ahora mismo, de hecho, puedes visitar la exposición de la edición anterior, FOTCIENCIA18, y consultar el catálogo para hacerte una idea de cómo quedarían tus fotos si resultasen seleccionadas. Un poco más abajo de estas líneas verás un breve vídeo inspirador.

Hay seis modalidades para participar: las dos básicas, que son Fotografía general y Microscopía; y cuatro modalidades específicas: Alimentación y nutrición, Agricultura sostenible, La ciencia en el aula (que está dirigida a estudiantes de secundaria y ciclos formativos) y, como no podía ser menos en esta edición, una modalidad especial centrada en el Año Cajal.

Con esta conmemoración vamos a poder redescubrir al genial Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), que obtuvo el Premio Nobel en Medicina en 1906 por sus trabajos sobre el sistema nervioso. Además de ser un excelente científico, muy valorado dentro y fuera de España por sus aportaciones a la neurología, Cajal fue un gran amante del arte y la belleza. Prueba de ello son sus exquisitos dibujos en los que está inspirada la gráfica de esta edición de FOTCIENCIA… ¿Lo habías notado?

Pero no solo el cerebro y las neuronas tienen cabida en FOTCIENCIA19. El vidrio, los fenómenos físicos, los seres vivos o los objetos de la vida cotidiana: casi todo puede ser mirado desde una óptica científica. Ingeniería, matemáticas, química, biología, ciencias de materiales, ciencias sociales… ¡Las opciones son prácticamente infinitas y hay para todos los gustos! Si necesitas un extra de inspiración (aunque te recomendamos proponer nuevos enfoques), aquí puedes ver las imágenes seleccionadas en ediciones anteriores.

Para participar, debes ser mayor de edad y enviar tus fotografías, hasta un máximo de tres, en formato digital a través de un formulario disponible en la página web www.fotciencia.es. Tendrán que ir acompañadas de un breve texto, original y de tu autoría, que permita interpretarlas. El jurado valorará tanto la imagen –su calidad técnica, originalidad y valor estético– como la claridad de la explicación aportada en el texto.

Las ocho mejores imágenes de la edición anterior, FOTCIENCIA18

Las ocho mejores imágenes de la edición anterior, FOTCIENCIA18

FOTCIENCIA es una iniciativa organizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), con la colaboración de la Fundación Jesús Serra, del Grupo Catalana Occidente.

No olvides que el plazo de presentación finaliza a las 13:00 h del 3 de noviembre de 2022 (hora española peninsular). Puedes consultar toda la información y las normas de participación en www.fotciencia.es.