IMPRIMIBLE OPTOGENETICA 4

Avance y Perspectiva VOL. 4 NO. 3 NUEVA ÉPOCA/JULIO–SEPTIEMBRE 2012
http://avanceyperspectiva.cinvestav.mx/1772/optogenetica-el-que-controla-el-cerebro-lo-controla-todo?all=1

Optogenética: el que controla el cerebro, lo controla todo
Luis Prado, Isaac Obed, Jorge Carretero y Ranier Gutiérrez (ranier@cinvestav.mx)*

El cerebro y su estimulación selectiva
El cerebro es el órgano más complejo yrepresenta la última frontera del conocimiento. En el
humano está conformado por 85 mil millones de células gliales y más de 86 mil millones de
neuronas1; estas últimas están selectivamente conectadas entre sí, formando un gran
conectoma funcional de ensambles neuronales, de cuya actividad eléctrica emergen todas las
funciones cerebrales, desde el caminar hasta la conciencia misma. Enfermedades tancomunes
como el Parkinson, el Alzheimer, la esquizofrenia y diversas adicciones, tienen su origen en
disfunciones cerebrales. Por tal motivo, el estudio del funcionamiento del cerebro es
fundamental para entender las causas de éstas y otras enfermedades, para comprender
quiénes somos como especie humana y qué es lo que nos hace únicos como personas.
Las neuronas llevan a cabo su función a través dela generación de potenciales de acción, los
cuales son la vía fundamental de transmisión de códigos neurales. La generación y propagación
de los potenciales de acción requiere de la entrada de iones de sodio para despolarizar la
membrana, seguida de una salida de iones de potasio para restablecer el potencial de
membrana al repolarizarla. Para llevar a cabo la entrada y salida de iones esnecesaria la
participación de canales iónicos sensibles a voltaje que permiten la entrada de iones al interior
de la neurona y a través de bombas que transportan iones en contra de su gradiente
electroquímico. Sin embargo, las neuronas no funcionan por sí solas, requieren de la
activación conjunta de ensambles neuronales.
Para entender el funcionamiento de los circuitos neuronales es necesario poderactivar o
inhibir, con precisión temporal de milisegundo, a un grupo específico de neuronas con una

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función similar (e.g. a las neuronas relacionadas a la alimentación), sin afectar a otras neuronas
encargadas de otrasfunciones (e.g. el control motor), las cuales pueden estar espacialmente
entremezcladas. El control de la actividad neuronal de forma selectiva ha sido el reto
tecnológico más importante y el sueño de muchos neurocientíficos. En la última década hemos
sido testigos de grandes avances en el entendimiento del funcionamiento del cerebro; sin
embargo, estos logros han sido limitados debido a la organizacióntan compleja del mismo. El
cerebro contiene varios cientos de tipos distintos de neuronas (Figura 1A) que están
entremezcladas entre sí, de tal forma que si estimulamos una región del cerebro con un
microelectrodo, afectamos indiscriminadamente la actividad de diversos grupos neuronales
que se localizan en el tejido2, trayendo como consecuencia efectos secundarios indeseados. De
igual forma, lostratamientos farmacológicos no nos ofrecen ni control tejido específico, ni
control temporal3. Para resolver este problema se ha desarrollado una técnica de vanguardia
llamada optogénetica4. Cuando se activa un circuito neuronal de forma específica, nos permite
demostrar si la actividad de esas neuronas es suficiente para generar una conducta, mientras
que al inactivarlas se puede demostrar si suactividad es necesaria para generar una conducta
determinada.
¿Qué es la optogenética?
La optogenética combina métodos ópticos (e.g. destellos de luz provenientes de un láser o un
LED) con métodos genéticos para transferir a un grupo específico de neuronas el cDNA que
codifica proteínas de origen microbiano sensibles a la luz (llamadas opsinas)4-7. Ésta es una
tecnología de vanguardia que inició...