Foto: un ratón se dispone a adentrarse en un sistema de realidad virtual que saca imágenes de su cerebro mientras cree atravesar un laberinto.

Ahora los científicos pueden observar los cerebros de los animales de laboratorio con un detalle microscópico mientras realizan alguna acción. Una técnica llamada microscopía de excitación de dos fotones permite a los neurocientíficos observar miles de neuronas trabajando en concierto para codificar información.

El problema es que la microscopía de excitación de dos fotones requiere que la cabeza del animal se quede quieta. Aparentemente, eso impediría observar el cerebro mientras el animal hace cualquier cosa interesante.

Una solución creativa es la realidad virtual, un entorno generado por ordenador y experimentado a través de un casco. Hace un par de años, los neurocientíficos empezaron a diseñar diminutos sistemas de realidad virtual para engañar a los ratones y hacerlos creer que navegaban por un laberinto cuando realmente corrían encima de una gran pelota, con sus cabezas sujetas en una postura fija.

Hasta ahora, sin embargo, los ratones no corrían encima de la pelota hasta después de realizar semanas de entrenamiento. Jeremy Freeman, en colaboración con su compañero Nicholas Sofroniew y otros del Campus de Investigaciones HHMI Janelia en Virginia (EEUU), crearon un laberinto virtual que los ratones parecen entender al instante: navegan por pasillos virtuales sin entrenamiento. Está diseñado para aprovechar la forma en la que navegan los ratones en libertad, dice Freeman. En lugar de apoyarse principalmente en los ojos, los ratones dependen mucho de sus bigotes para palpar su entorno.

En la realidad virtual orientada por bigotes, las paredes se mueven para crear la ilusión de que el ratón corre por serpenteantes pasillos, dice. Pero todo este tiempo la cabeza del ratón permanece inmóvil.

Foto: Una imagen de alta resolución muestra las neuronas en acción mientras el ratón navega por el sistema de realidad virtual.

Uno de los investigadores más experimentados del proyecto, Karel Svoboda, dice que ya han aprendido que distintas neuronas se disparan dependiendo de la distancia entre la cabeza del ratón y la pared. Parece que el cerebro traduce informaciones procedentes de los bigotes a una forma que puede emplear el ratón.

La técnica de captación de imágenes, que Svoboda ayudó a desarrollar, se apoya en unas proteínas fluorescentes de las medusas. Los investigadores alteran los ratones genéticamente para que sus células crean esta proteína en una forma que se activa cuando son expuestas a ionos de calcio. Las neuronas se comunican mediante la transferencia de iones de calcio, así que las neuronas se iluminan con la actividad cerebral. Para observar y grabar lo que sucede, los investigadores reemplazan un trozo del cráneo de los ratones con una pequeña ventana.

Hace mucho tiempo que los científicos son capaces de "escuchar" neuronas individuales mediante el uso de electrodos, dice Svoboda, pero es como sólo poder escuchar un instrumento durante una sinfonía. Ahora, dice, pueden observar el modo en el que las informaciones fluyen por el cerebro mientras el ratón aprende a lidiar con un entorno nuevo y virtual.

Aunque la cabeza del ratón no se mueve, experimenta lo que Svoboda llama la sensación activa. Nosotros lo experimentamos cuando desplazamos la vista para explorar nuestro entorno. Los ratones lo hacen también y también mueven los bigotes para explorar mediante el tacto. El cerebro de los ratones parece utilizar conjuntos de neuronas para representar las distancias, dice.

Al final, los investigadores esperan llegar a entender cómo el cerebro procesa las informaciones. Eso podría ayudar a desvelar lo que sucede con trastornos como el autismo. "Queremos entender cómo los cerebros hacen todo lo relativo a la percepción, el aprendizaje y la toma de decisiones", explica Freeman.

Lo que realmente les gustaría entender es el mecanismo del aprendizaje y adentrarse en la naturaleza de la inteligencia. Es una cuestión complicada, dice, "pero intentar entender el cerebro mientras exploremos entornos envolventes representa nuestra mejor perspectiva".