¿Es poden esborrar els records?

Encara que molts dels esforços en medicina del cervell van dirigits a que els records no s'esborrin (Alzheimer), poder esborrar una part de la memòria també pot ser d'interés en casos com els de certs traumes com accidents, violacions, guerres, etc. o adiccions o fòbies.

Experimentant amb rates que han sofert petits xocs elèctrics que condicionen el seu comportament s'ha aconseguit esborrar aquest record introduint un component anomenat ZIP en el seu hipocamp.  Els investigadors han descobert que és una proteïna, la PKMzeta que és la responsable de que els records pervisquin.  Resulta que ZIP és l'antagonista d'aquesta proteïna.

Naturalment, estem encara lluny de poder aplicar una substància com ZIP per a curar els humans dels seus records traumàtics, ja que ZIP no és específic i esborra totes les memòries.

De totes maneres,  el que causa l'estrès post-traumàtic és la consolidació del record quan aquest passa de la memòria de curt plaç a la de llarg plaç. Les memòries de llarg plaç necessiten el neurotransmissor norepinefrina que promou la síntesi de proteïnes en l'amígdala. Per tant, sembla que poden interferir amb el procés de formació de memòries de llarg plaç si disminuim la norepinefrina i una de les molécules que ho pot fer és el propanolol que s'usa per a tractar la hipertensió. Sembla que si s'administra aquest medicament a les poques hores d'un fet traumàtic el record no s'esborra però sí disminueix el component fortament emocional associat amb ell.

Per seguir estudiant com atacar aquests problemes amb diverses estratègies és important conèixer com es formen els records. Les memòries es formen en el cervell quan un grup de neurones es disparen conjuntament. Un estímul exterior fa que una neurona s'exciti, aquesta excita una altra i així succesivament. Si les excitacions es repeteixen i les neurones es disparen quasi sincrònicament tenim un procés anomenat consolidació i el record passa a forma part de la memòria de llarg plaç. Aleshores podem pensar en tres estratègies per ensenyar el cervell a oblidar:

1) Esborrat. Es tracta de trencar els enllaços entre les neurones. Aquí hauria d'actuar una molécula com el ZIP inhibint la PKMzeta que estabilitza els enllaços de les neurones. Ja hem vist que aquesta estratègia no és encara aplicable als humans per la manca d'espeficitat de ZIP.

2) Esmorteïment. Aquí podríem usar un component com el propanolol, millor abans de que es consolidi el record,  poc temps desprès de l'experiència traumàtica.

3) Substitució. Pot ser en el futur amb algun tipus de droga, però, de moment, fent servir, per exemple, realitat virtual. Això s'aplica a ex-combatents fent-los reviure l'episodi traumàtic amb més detall.  Per dir-ho d'alguna manera: el record traumàtic és com si obríssim un llibre en una pàgina que ens fa por i això ens impulsa a tancar-lo. Cal llegir tot el capítol.   Això s'ha de fer de forma gradual. Per exemple, si algú té fòbia a les serps, primer veu la paraula serp, desprès veu una foto d'una serp i més tard una serp real en una gàbia. De mica en mica el record traumàtic es substituit per un altre record que no ho és.

Darrerament, aquest procés es complementa administrant un antibiòtic, la D-cicloserina, que accelera l'adquisició de memòries.

Haureu notat que els investigadors fan servir molècules que tenen altres usos per aquests temes.  Això es degut a que el procés per a que un nou medicament sigui aprovat per ús humà és llarguíssim i costosíssim i només les companyies farmacéutiques se´l poden permetre, però no un laboratori format per investigadors.

Continuarem parlant del món fascinant del cervell. Entendre  el que aparentment és l'òrgan més complex creat per l´univers és un desl grans reptes del segle XXI.

El conectoma

Estic llegint un llibre fascinant i molt entenedor: "Connectome. How the Brain's Wiring Makes Us Who We Are" de Sebastian Seung. La hipòtesi del llibre és que la nostra individualitat es basa en com estan connectades les nostres neurones. El projecte del conectoma és averiguar les connexions de les aproximadament 100.000 milions de neurones del nostre cervell. Tenint en compte que de promig una neurona es connecta amb unes mil, ja es veu que el projecte és titànic i molt més complex que el del genoma. Si el genoma va ser el gran projecte de finals del segle XX (completat en el 2003), el conectoma serà un dels grans projectes del segle XXI. De moment tenim ja el conectoma d'un petit cuc, el C. elegans, que va costar uns 12 anys i té unes 7.000 connexions. De totes maneres la tecnologia està avançant tan rapidament que això farà sembla possible el nostre connectoma abans de finals de segle. El llibre de Seung explica molt bé el funcionament del cervell i és altament recomanable per a qui vulgui entendre un dels més grans misteris que encara ens queden per a descobrir. En seguirem parlant, però com a mostra sapigueu que hi han neurones tan específiques que només reaccionen quan veiem una foto de la Jennifer Aniston o la Halle Berry (una de diferent per a cada celebritat).

¿Per què és important donar suport a la ciència bàsica?

En temps de crisi (i de retallades) alguns poden qüestionar els diners invertits en investigació bàsica. La veritat és que la ciència bàsica, l'aplicada i la tecnologia que s'en deriva formen, en paraules de John O'Sullivan, un ecosistema. Si es retalla una de les parts de l'ecosistema, aquest se'n pot resentir. O'Sullivan és un exemple del que dic. Aquest enginyer australià va formar part d'un equip que en els anys 70 van intentar trobar senyals de l'evaporació dels hipotètics forats negres primordials. Stephen Hawking va predir al principi dels 70 que, degut a efectes quàntics, els forats negres anirien perden massa ("evaporant-se") al llarg de milers de milions d'anys. Va suggerir que els possibles forats negres primordials, formats al començament de l'univers i amb una massa de només un bilió de kilograms haurien tingut ja temps de desaparèixer i al fer-ho ho haguessin fet amb una tremenda explosió que hagués deixat una certa emprempta. El senyal havia de ser molt difícil de detectar amb la tecnologia dels anys 70 i O´Sullivan va inventar una tècnica per executar Fast Fourier Transforms (FFT), un mètode matemàtic per a reconstruir la freqüència i la força d'un senyal complicat. La recerca en la que participava O'Sullivan va fracassar i no es van detectar senyals de forats negres primordials. A l'acabar aquesta recerca O'Sullivan va intervenir en el disseny d'un xip per a fer FFT i dos anys més tard va ser el cap d'un equip d'un projecte de xarxes WiFi d'alta velocitat, però els senyals de baixa intensitat eren díficils de ser captats amb claretat. Va ser allí on va recordar la seva experiència en la detecció de forats negres i va aplicar la mateixa tècnica de la FFT. La indústria de la WiFi representa avui dia un valor económic de 80.000 milions de dòlars, sense comptar les transaccions econòmiques que es realitzen per aquestes xarxes. Exemples com aquest en hi han molts: el làser, el GPS (que aplica la relativitat general i especial), etc. És important remarcar que la creativitat apareix sovint en el terreny interdisciplinar, quan es poden aplicar mètodes o idees usats en una disciplina en una altra. Aquest n'és un exemple de tècniques astronòmiques aplicades a xarxes sense fils. En els E.U.A. ja hi han instituts dedicats a fomentar la fluidesa d'idees d'una branca de la ciència a una altra. Vegeu, per exemple: http://www.ncrr.nih.gov/biomedical_technology/interdisciplinary_research_centers/index.asp

La energia fosca

En els darrers anys la nostra visió de l'univers ha canviat radicalment. Ara sabem que la matèria visible només és un 1% de la matèria-energia de l'univers. La matèria bariònica (la dels àtoms que coneixem) representa el 4% (incloint l'u per cent visible), el 26% és matèria fosca i el 70% energia fosca. Coneixem l'existència de la matèria fosca pels seus efectes gravitatoris. Per exemple, els estels a les galàxies giren com un CD i no com ho fan els planetes al voltant del sol: Venus gira més ràpidament que la Terra perquè és més aprop. Hi han teories que prediuen certes partícules que podrien ser les constituents de la matèria fosca i que inclús tenen nom: el neutralino o l'axió. S´està buscant la matèria fosca tant en el col.lisionador d'hadrons del CERN com a mines subterrànies allunyades dels efectes dels raigs còsmics esperant trobar la rara ocasió en que una partícula de matèria fosca interactui amb els sensors.

El misteri de l'energia fosca és el més gran misteri de la física actual. Aquesta energia és la responsable de l'acceleració de l'expansió de l'univers detectada en el 1998 i per la qual es va concedir el Nobel en el 2011. Aquesta és l'energia present a tot l'espai, és el que queda quan hem eliminat tota la matèria.

Els físics quàntics ja sabien que el buit és efervescent. Com a resultat del principi de Heisenberg es creen parelles de partícula i antipartícula durant instants de temps extremadament petits. El problema és que els càlculs que fan els físics quàntics donen una energia que hauria de ser 120 ordres de magnitud més gran (10 elevat a 120) que la detectada pels seus efectes sobre l'expansió de l´univers. Si fos així, la repulsió de l'energia fosca hagués estat tan gran que no s'haguessin format galàxies ni estels i nosaltres no seríem aquí. Aquesta disparitat entre la teoria i la realitat és, pot ser, el problema més important que té la física moderna.

Al principi, per efecte de la gravetat de la matèria, l'expansió de l'univers es va frenar, però com que la densitat de la matèria decreix amb l'expansió i la densitat de l'energia fosca és constant, fa uns 5.000 milions d'anys l'expansió es va començar a accelerar. A causa d'aixó en un futur distant a escala humana, però no tant a escala cosmològica (2 bilions d'anys)qualsevol civilització que perduri només veurà la seva galàxia (hi han estels vermells que poden tenir una llarga vida, per tant, en principi podrien existir civilitzacions avançades en aquest futur molt llunyà).

Els rastres del Big Bang s'hauran esborrat i els astrònoms, si no tenen documents del passat tindran una concepció de l'univers com la que teníem en l'any 1920.

Per tant, vivim en una època afortunada. El futur observable dels cosmos serà molt menys interessant.