La Facultad de Ciencias de Bilbao comenzó su andadura en el curso 1968/69. 50 años después la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU celebra dicho acontecimiento dando a conocer el impacto que la Facultad ha tenido en nuestra sociedad. Publicamos en el Cuaderno de Cultura Científica y en Zientzia Kaiera una serie de artículos que narran algunas de las contribuciones más significativas realizadas a lo largo de estas cinco décadas.

En la serie Sin límites (Fox, 2016) creada a partir de la película homónima, el protagonista (Brian Finch) es un músico mediocre que ha perdido su talento y que su vida no parece conducir a ninguna parte. Siente que, de hecho, no es capaz de expresar adecuadamente sus habilidades y todo su potencial mental. Todo esto cambia cuando toma una pastilla transparente y completamente ilegal (la NZT), que lo hace más inteligente. Bajo la influencia de la pastilla, sus habilidades de procesamiento mental se vuelven más eficaces y rápidas e incluso recuerda hechos y eventos que creía perdidos en su memoria. Este nuevo talento lo lleva a trabajar para el FBI y resolver complejos crímenes que otros detectives no habían podido descifrar.

¿Es esta fantasía, que la mayoría de nosotros compartimos, ser más inteligente y mejorar el potencial de nuestro cerebro, posible?

En los últimos años ha habido un tremendo progreso en la comprensión de los mecanismos responsables del aprendizaje, la memoria y otros componentes de la cognición humana. Comenzamos, ahora, a comprender los procesos cognitivos a nivel celular, molecular y sináptico (sinapsis = conexiones entre las células nerviosas). Los modernos métodos de análisis de imagen permiten identificar en tiempo real los circuitos que participan en diferentes tipos de memoria y aprendizaje, tanto en animales como en personas. Además, con técnicas de modificación genéticas sofisticadas, hoy en día es posible crear memorias artificiales en ratones mediante la manipulación de circuitos cerebrales específicos y de células nerviosas en el cerebro.

¿Qué es la mejora cognitiva?

Antes de describir algunos de los compuestos utilizados para mejorar las capacidades mentales, explicaremos qué es la mejora cognitiva. Sería esta una mejora en nuestra capacidad para procesar datos, aprender cosas nuevas, llegar a conclusiones correctas, recordar detalles del pasado y usarlos de la manera correcta en el presente. Hay intentos de alcanzar estos resultados mediante el uso de compuestos químicos (drogas o medicamentos), dispositivos y manipulaciones genéticas. Este artículo lo dedicaremos a los posibles compuestos químicos capaces de mejorar la memoria.

¿Cómo se forman los recuerdos?

Para saber cómo mejorar la memoria, primero debemos entender cómo se crean los recuerdos. En las células cerebrales y las sinapsis de las células nerviosas, millones de procesos bioquímicos ocurren de maneras sucesivas o paralelas. Sabemos que algunos de estos procesos, amplificados o debilitados por diferentes estímulos y experiencias, contribuyen a la creación de recuerdos, pero estamos muy lejos de estar familiarizados con todo el proceso. Sin embargo, ya existe un conocimiento considerable de varias docenas de moléculas clave que se consideran críticas para la creación o retención de memorias. Estas moléculas se han encontrado utilizando métodos sofisticados, que incluyen ingeniería genética, registro eléctrico de células nerviosas, imágenes de alta resolución y el uso de virus modificados genéticamente.

Una forma importante de desarrollar fármacos para el mejoramiento cognitivo es comprender por qué algunos ratones transgénicos muestran capacidades cognitivas deficientes y otros muestran capacidades cognitivas mejoradas en relación con los ratones normales. Resulta que la mayoría de los «súper-ratones» expresan diferentes niveles de proteínas que de alguna manera están relacionadas con la función de las sinapsis. En otras palabras, la capacidad de mejorar la transmisión de información entre una neurona y otra es probablemente crítica para el buen aprendizaje y la memoria.

Cuando se identifica una molécula o ruta bioquímica que tiene un impacto significativo en el aprendizaje o la memoria, se intenta transformar ese conocimiento en un medicamento que mejorará la función cognitiva al modificar la actividad de esta molécula crítica o de la ruta bioquímica.

FGL – para mejorar el aprendizaje y la memoria

FGL es un ejemplo clásico de desarrollo de un fármaco que mejora el aprendizaje y la memoria. La proteína NCAM se conoce desde hace décadas como una proteína cuya función en los procesos de aprendizaje y memoria es crucial para la comunicación celular, entre otras cosas, a través de la activación de un receptor llamado FGFR. Investigadores en Dinamarca asilaron la parte de NCAM que se une al receptor de FGFR y sintetizaron un análogo artificial que se denomino FGL.

Sorprendentemente, tras inyectar FGL en ratas mejoró su aprendizaje y memoria durante más de dos semanas. Es importante señalar que estas ratas no tenían deficiencias cognitivos antes del tratamiento , lo que indica que incluso cuando el cerebro funciona perfectamente, se puede mejorar su rendimiento.

En nuestro grupo de investigación y usando métodos de biología molecular y registros eléctricos de las células nerviosas, hemos podido descubrir por qué FGL mejora la capacidad cognitiva. Cuando se une al receptor FGFR, activa un complejo sistema de procesos bioquímicos en las células nerviosas y el resultado final es el fortalecimiento de las sinapsis entre las células nerviosas. (Enlace a la investigación completa sobre el tema). Este refuerzo aumenta la eficiencia de la transferencia de información entre las células nerviosas, lo que mejora el aprendizaje y la memoria. El FGL aún se encuentra en periodo de desarrollo. Los resultados de los ensayos clínicos son prometedores, pero aún faltan muchos años de trabajo para disponer de un potenciador cognitivo seguro y eficaz.

PDZ-PTEN – mecanismo de bypass del alzhéimer

PDZ-PTEN es una sustancia que hemos desarrollado después de varios años de investigando el porqué de la perdida de memoria en los pacientes de alzhéimer. Estos pacientes acumulan una proteína tóxica en el cerebro llamada beta amiloide. Esta proteína inicialmente interrumpe la comunicación entre las neuronas para finalmente causar su muerte. Durante mucho tiempo no se conocía exactamente cómo la beta amiloide interrumpe esta comunicación. Nuestras investigaciones descubrieron que la interrupción de la comunicación entre las células nerviosas se debe, al menos en parte, a la inserción de una proteína llamada PTEN en las sinapsis en respuesta al beta amiloide. El resultado final es el debilitamiento de las sinapsis y la interrupción de la transmisión de información de una neurona a otra.

Para contrarrestar este fenómeno, desarrollamos un compuesto que evita esta asociación entre PTEN y otros componentes sinápticos. Cuando inyectamos este compuesto en ratones transgénicos «modelos de alzhéimer», resultó que, aunque sus cerebros estaban llenos de beta amiloide, su capacidad cognitiva era similar a la de los ratones sanos. (Y aquí hay un enlace al estudio completo). De esta manera, logramos evitar el pernicioso efecto de la beta amiloide. Este compuesto se está desarrollando actualmente como medicamento para la enfermedad de Alzheimer. Esperamos que un futuro no muy lejano, nuestra investigación se transforme en una terapia real para el tratamiento de esta enfermedad

En la actualidad y conscientes del problema que supone para nuestra sociedad, muchos grupos de investigación y empresas farmacéuticas se han volcado a la investigación de nuevas terapias para el tratamiento del alzhéimer. Desgraciadamente la vacuna contra el amiloide beta o los medicamentos que reducen su cantidad en el cerebro no han de mostrado ser muy eficaces y su seguridad para el uso humano está en entredicho. A pesar de estos esfuerzo, creemos que en el futuro la enfermedad de Alzheimer se tratará no solo con un medicamento, sino con una combinación de varios, como ya se está realizando en el tratamiento del cáncer. Una posible combinación serían medicamentos que prevén la muerte de las células nerviosas, junto con los medicamentos que causan nuevas sinapsis y medicamentos que previenen el fallo sináptico.

¿Cuál es el peligro de usar potenciadores cognitivos?

Más allá de los efectos secundarios que pueden acompañar el uso de cualquier medicamento, las mejoras cognitivas pueden tener efectos secundarios únicos y desconocidos. Teóricamente, el potenciador cognitivo puede mejorar los recuerdos deseables, como el temario para un examen, pero existe el peligro de que también aumente los recuerdos sin importancia y que nuestro cerebro se inunde de recuerdos que no necesitamos, causándonos una gran confusión y posiblemente una disfunción mental.

Peor aún, un potenciador cognitivo puede amplificar los recuerdos traumáticos que de otro modo y en un cerebro normal estarían suprimidos. Aumentar recuerdos dolorosos puede ser devastador para algunas personas. La conclusión obvia es no apresurarse a probar los potenciadores cognitivos, incluso si los ensayos clínicos han tenido éxito. Por más atractivo que pueda ser el uso de estos compuestos, su empleo debería restringirse a personas con un problema real de memoria, por ejemplo, pacientes con Alzheimer y no por personas con un funcionamiento cognitivo normal.

¿Es ético usar potenciadores cognitivos?

En la actualidad asistimos a un amplio debate sobre las posibles consecuencias derivadas del uso de potenciadores cognitivos. Por ejemplo, ¿Debería exigirse la supervisión legal de tales materiales? ¿Un estudiante que consuma potenciador cognitivo engaña realmente? ¿Qué pasa con aquellos que no pueden permitirse comprar estos compuestos? ¿Habrá presión, por ejemplo, en pilotos, soldados, médicos e incluso en trabajadores de oficina para que tomen estos fármacos para mejorar su eficiencia en el trabajo? Aunque en los medicamentos utilizados hoy en día, su eficacia como potenciadores cognitivos es cuestionable, no es imposible que pronto nos encontremos con medicamentos mas efectivos y todas estas cuestiones éticas se pondrán a prueba en la realidad.

Desde 2013, la Unión Europea ha gastado más de 3 millones de euros en esfuerzos para elaborar códigos de empleo para el futuro uso de los fármacos capaces de mejorar los procesos cognitivos, pero cada país debe formular posiciones que tengan en cuenta las ventajas y desventajas de vigilar los potenciadores cognitivos.

Conclusión:: La mejora cognitiva se puede lograr a través de varias tecnologías y conlleva la promesa (o amenaza) de cambiar nuestras vidas por completo. Estamos avanzando en pasos gigantes hacia un tiempo nuevo, sorprendente, desafiante, pero al mismo tiempo aterrador, en el que no estaremos satisfechos con las capacidades mentales que la naturaleza nos ha dado, pero intentaremos con todas nuestras fuerzas romper los límites de la capacidad humana. ¿Esto nos hará más felices? El tiempo lo dirá.

Sobre los autores: La profesora Ikerbasque Shira Knafo y Miguel Morales son neurocientificos en el Instituto Biofisika (UPV/EHU-CSIC) y colaboran con el departamento de Bioquimica y Biología Molecular de la Facultdad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU.