Una prótesis permitiría que algunos ciegos vean

La noticia es alentadora y se suma a otras que sobre la restauración de la visión han aparecido en los últimos meses.

Dos neurocientíficos crearon una prótesis que parcialmente devuelve la visión a ratones ciegos, un dispositivo que eventualmente podría beneficiar a los humanos.

Se cree que más de 20 millones de personas en todo el planeta se hacen ciegos a raíz de la degeneración de su retina, ese tejido delgado en la parte trasera del ojo que convierte la luz en una señal neurológica.

Al momento solo se ha aprobado, según un artículo en Nature, una sola prótesis para tratar tal condición: una red de electrodos implantados quirúrgicamente que estimulan el nervio óptico y les permite a los pacientes discernir bordes y letras. Sin embargo no pueden reconocer rostros ni ejecutar muchas tareas de la vida diaria.

Sheila Nirenberg, fisióloga de Weill Medical College en Cornell University en Nueva York cree que el problema se debe en parte a la codificación. Aunque la retina es tan delgada como una hoja de papel, contiene varias capas de nervios que parecen codificar la luz en señales neurológicas. “ La cosa es, nadie conocía el código”. Sin él, cree, ninguna prótesis podría crear imágenes que el cerebro reconozca con facilidad.

Con su estudiante Chethan Pandarinath, desarrolló un código y un dispositivo que lo usa para restaurar algún tipo de visión en ratones.

El dúo comenzó inyectando células nerviosas en las retinas de los ratones mediante un virus modificado genéticamente, alterado para insertar un gen que hace que las células produzcan una proteína sensible a la luz que normalmente se halla en algas. Cuando un rayo de luz llega al ojo, la proteína activa las células para enviar una señal al cerebro realizando una función similar a las células de conos y bastones sanas.

Aunque eso lo habían intentado otros, este par no enviaron las señales visuales al ojo, sino que las procesaron usando un código que desarrollaron observando cómo una retina normal responde al estímulo. Tras recibir el impulso codificado, los ratones pudieron seguir tiras móviles, lo que no eran capaces antes.

Los investigadores analizaron luego las señales neurológicas que producían los ratones y utilizaron un código diferente para deducir qué veía el cerebro.

La imagen codificada era más clara y más reconocible que la no codificada.

Nirenberg espera probar pronto el sistema en personas. La codificación es lo suficientemente simple para ser hecha en un microchip, que con una pequeña videocámara podrían caber en unos lentes.

La cámara grabaría una señal y el codificador la irradiaría a las células nerviosas del ojo modificadas genéticamente.

Si sirve, la técnica es tan sencilla que podría implementarse en un consultorio médico.

“Lo probaremos en pacientes en uno o dos años”.

Nace una esperanza para personas ciegas

El camino hacia el viejo sueño de la restauración de la visión en personas ciegas es ahora un paso más corto, gracias a un desarrollo de científicos de las Universidades de California en Berkeley, Munich y Washington en Seattle.

Los científicos descubrieron un químico que restaura temporalmente parte de la visión en ratones ciegos y ahora trabajan en mejorar el compuesto que podría ser útil a las personas con ceguera degenerativa en algún momento en el futuro.

La investigación podría ayudar a aquellos con retinitis pigmentosa, una enfermedad genética que es la forma más común de ceguera hereditaria, así como a los que padecen degeneración macular relacionada con la edad, la causa más común de ceguera adquirida en el mundo desarrollado.

En las dos enfermedades, las células sensibles a la luz en la retina –conos y bastones- mueren, dejando al ojo sin fotorreceptores funcionales.

El químico, llamado AAQ, actúa haciendo sensibles a la luz las células ‘ciegas’ remanentes en la retina, dijo Richard Kramer, investigador de Berkeley. El AAQ es un foto-suiche que se une a los canales de ión de las proteínas en la superficie de las células retinales. Cuando se encienden por la luz, AAQ altera el flujo de iones a través de los canales y activa esas neuronas en la forma como conos y bastones son activados por la luz.

“Es similar a la forma como la anestesia local obra: se mete en los canales de iones y se fijan por largo tiempo, así que usted permanece ‘dormido’ por un tiempo. Nuestra molécula difiere en que es sensible a la luz, de modo que uno puede encender o apagar la actividad neuronal”, dijo Kramer.

Como el químico eventualmente se desprende, puede ofrecer una alternativa más segura a otras aproximaciones experimentales para restaurar la vista, como las terapias genéticas y de células madre, que cambian la retina permanentemente. Es además una técnica menos invasiva que implantar chips sensibles a la luz en los ojos.

“La ventaja de este tratamiento es que es un simple químico, o sea que se puede cambiar la dosis, y se puede emplear en combinación con otras terapias o descontinuar el tratamiento si no se obtienen resultados”.

Para el coautor Russell van Gelder, oftalmólogo de la U. of Washington “es un enorme avance en el campo de la restauración de la visión”.

El estudio fue publicado en Neuron.

Enseñan a sumar a las moscas

No han ido a clase, pero podrían hacerlo: las moscas saben contar, demostraron científicos de Estados Unidos y Canadá, quienes desarrollaron una población de moscas de las frutas que muestran su habilidad matemática.

El estudio, aunque preliminar, fue presentado en el Primer Congreso de Biología Evolutiva en Ottawa, Canadá, y apoya la noción de que los mecanismos neurales bajo las capacidades matemáticas emergieron hace millones de años.

Casi nadie duda que nuestros parientes animales más cercanos tienen cierta capacidad para contar. Diversos estudios han revelado también las capacidades numéricas de especies lejanas, como salamandras, peces y abejas. Hasta ahora nadie había intentado, al parecer, desarrollar la habilidad de un animal para contar.

Los genetistas evolutivos Tristan Long, de Wilfrid Laurier University en Waterloo, Canadá, y William Rice, de University of California, Santa Barbara, se unieron para crear una raza de insectos ‘entendidos’ en números. Durante un entrenamiento de 20 minutos, moscas fueron expuestas a dos, tres o cuatro rayos de luz –dos y cuatro rayos coincidían con una sacudida fuerte por una fuente cercana a la caja donde estaban las moscas. Luego de un breve descanso, las moscas eran regresadas al contenedor y se les mostraban rayos de luz. Pese a ser sacudidas, la mayoría no fue capaz de asociar el estímulo negativo con el número de rayos, pero 40 generaciones después sí.

Si bien son resultados iniciales, se debe saber cuáles cambios genéticos están detrás de la evolución del sentido numérico de los insectos.

“El próximo paso es ver cómo la neuroarquitectura de las moscas se ha modificado”, dijo Long. Luego se analizarán las diferencias genéticas entre las moscas del experimento y otras de control para conocer los genes responsables de alentar la habilidad numérica.

Los hallazgos podrían ser ruta para estudio de problemas matemáticos en las personas, como la discalculia.

Desarrollan implante para recuperar la visión

El ojo biónico está a la vuelta de la esquina de acuerdo con un nuevo desarrollo presentado en Nature Photonics.

James Loudin y colegas de Stanford University en California hallaron solución a un serio problema en implantes oculares: la cantidad de alambres y cables que era necesario colocar en un punto tan reducido del cuerpo humano.

Así, un implante retinal para remediar ciertos casos de ceguera está un paso más adelante. La solución incluye una especie de lentes que envía señales en infrarrojo al ojo y a una red de fotodiodos de silicio implantados en el ojo.

Se simplifica el conjunto de dispositivos que había que implantar. El sistema transmite datos visuales y corriente directamente a los implantes, eliminado la necesidad de una fuente externa.

Loudin y colegas demostraron la eficacia de su sistema empleando luz cercana al infrarrojo para estimular las retinas de ratas en las que se habían implantado los fotodiodos. Un computador de bolsillo procesa las imágenes capturadas por una cámara miniatura colocada en un par de lentes similares a los que se usan en video, y un sistema de proyección cercano al ojo proyecta las imágenes al ojo y en la red de fotodiodos utilizando pulsos de flashes cercanos al infrarrojo.

El dispositivo estimula las neuronas de la retina.

El sistema de Loudin reduce problemas como efectos secundarios en los implantes en complejas cirugías, tales como pérdida de neuronas y una acumulación de astrocitos que forman una capa alrededor de la red implantada. Eso incremente el espacio entre los electrodos y además los aísla, reduciendo funcionalidad. Además es difícil escalar a altos números de microelectrodos densamente empaquetados, aparte de que el sistema depende de una cámara exterior para estimular la retina.

Como los implantes del sistema de Loudin son mucho más delgados y carecen de alambras obvia aquellas dificultades.

Otro sistema de recuperación parcial de la visión, liderado por el alemán Eberhart Zrenner, se encuentra en ensayo en 66 pacientes de Norteamérica y Europa, esperándose que esté en el mercado en dos o tres años.

El sistema de Loudin requerirá más ensayos.

Estos sistemas funcionan para ciertos tipos de ceguera.

Crean plástico que se autorregenera

Científicos revelaron el desarrollo de un nuevo género de plásticos que imitan la piel humana: se reparan a sí mismos cuando se cortan o rajan, lo que ofrece una oportunidad para la reparación de teléfonos celulares, portátiles, carros y otras superficies que podrían autorrepararse.

La revelación fue hecha por Marek Urban en la American Chemical Society, quien describió los plásticos, que cambian de color para advertir daños y se sellan a sí mismos cuando son expuestos a la luz.

“La Madre Naturaleza nos ha endosado toda clase de sistemas biológicos con la capacidad de repararse”, dijo Urban.

“Algunos podemos verlos, como la piel regenerándose, o la corteza de árboles. Otros son invisible, como el sistema de autorreparación que el ADN emplea para arreglar daños en los genes. Nuestro nuevo plástico trata de imitar la naturaleza, mostrando una señal roja cuando se daña y renovándose a sí mismo cuando es expuesto a la luz visible, cambios de temperatura o pH”.

Urban, de la University of Southern Mississippi en Hattiesburg, avizora una amplia variedad de aplicaciones potenciales para este desarrollo. Desde rayones en los guardabarros de los autos hasta partes críticas en la estructura de aviones, en cuyo caso los ingenieros mirarían, al aparecer la señal roja si se hace el autosellado o se remplaza la pieza.

Aunque los plásticos son de uso extendido, un problema con ellos ha sido que una vez rasgados su reparación es difícil o imposible. Este avance soluciona el inconveniente.

El equipo de Urban desarrolló el plástico con pequeñas uniones moleculares o puentes que extienden las largas cadenas de químicos que componen los plásticos. Cuando el material es rasgado, esas uniones o vínculos se rompen y cambian de forma, con lo que se produce un cambio visible de color, un manchón rojo alrededor del defecto. Ante la luz solar o la luz de una bombilla, cambios en el pH o la temperatura, el puente se reforma, sellando el daño y borrando la marca roja.

La superviviencia del más brillante

Téngalo muy claro: no todo lo que brilla es oro, puede tratarse simplemente de bacteria buscando salir adelante en la vida. Y vaya que logra hacerlo de un modo muy particular.

Que criaturas marinas produzcan luz, un fenómeno llamado bioluminiscencia, no es nada raro. Algunas bacterias emiten una luz fija una vez han alcanzado cierto nivel de concentración (quorum sensing) en las partículas orgánicas de las aguas marinas. ¿Por qué?

En un artículo en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén descifraron el misterio del resplandor de esa bacteria. Tendría que ver, para ser simples, “con la superviviencia del más brillante”.

El estudio de Margarita Zarubin, Amatzia Genin, Shimshon Belkin y Michael Ionescu mostró que la luz emitida por la bacteria atrae depredadores, generalmente zooplancton, que ingiere la bacteria pero no puede digerirla. Esta continúa brillando dentro del zooplancton, que son atacados por sus propios depredadores, los peces, que los pueden ubicar con facilidad en la oscuridad.

Los científicos mostraron que los peces no son atraídos por el zooplancton que se ha tragado una bacteria modificada para no resplandecer.

Una investigación posterior de los peces nocturnos que se han alimentado de zooplancton reveló que la bacteria luminosa sobrevivió el paso a través del intestino del pez. “En lo que tiene que ver con la bacteria, su acceso al sistema digestivo del pez es como alcanzar el paraíso, un sitio seguro, lleno de nutrientes y también significa un medio de transporte hacia el océano abierto”, explicó Genin.

Pero, ¿si ingerir la bacteria es un peligro para el zooplancton que se convierte en objetivo de los peces, por qué lo hace?

El fenómeno del quorum sensing que regula la bioluminiscencia bacteriana puede explicarlo. El zooplancton sabe que una luz en el agua indica la presencia de rica materia orgánica en la que crece la bacteria.

“En el oscuro océano la cantidad de alimento es limitada, por lo que es valioso para el zooplancton tomar el riesgo de resplandecer al consumir el material con las bacterias, desde que el beneficio de hallar alimento es mayor que el peligro de exponerse a la relativamente escasa presencia de depredadores”, dijo Genin.

Foto de la bacteria, cultivada en platos petri.

Cómo reversar efectos de la cocaína

Gracias al poder de la optogenética, investigadores en Suiza no solo establecieron el primer vínculo causal entre los cambios inducidos por la cocaína en células cerebrales y el comportamiento físico, sino que han revertido tales modificaciones, reveló un artículo en Nature.

Es un resultado muy excitante, dijo Mark Thomas, de la Universidad de Minnesota, quien no estuvo envuelto en el estudio. “Es una prueba de que reversando la plasticidad sináptica inducida por la droga se puede modificar el comportamiento. Desde esa perspectiva, es un gran paso adelante”.

Como en humanos, los ratones que ingieren cocaína se hacen más activos físicamente y ansiosos y con dosis repetidas estas situaciones incrementan, un fenómeno denominado sensibilización locomotriz, que demuestra que las primeras dosis de la droga provocan cambios en el cerebro.

La cocaína aumenta la activación neuronal del núcleo accumbens, una región cerebral relacionada con el placer y la recompensa, según Christian Lüscher, de la Universidad de Ginebra, quien dirigió el estudio. Es decir “la eficacia con la cual la transmisión que ocurre entre las neuronas aumenta”. Pero no existía prueba de que esto estaba relacionado con cambios de comportamiento.

Con el uso de optogenética se logró, una técnica en la cual canales de iones de algas sensibles a la luz se expresan en neuronas específicas haciendo que actúen en respuesta a la luz.

En una pequeña variación de esa técnica, Lüscher y colegas utilizaron estimulación por luz para reducir la actividad de las neuronas en aquel núcleo, reversando la actividad aumentada, llamada potenciación, que provoca la cocaína.

Cuando los ratones a los que se les había suministrado inyecciones de cocaína y fueron tratados con la optogenética modificada, la sensibilización locomotriz no aparecía y en cambio parecía que hubieran recibido la primera dosis de cocaína.

“Es destacable que en verdad funciona”, dijo Lüscher. “Ese era nuestro objetivo, pero que haya funcionado de tal manera tan confiable es muy interesante”.

La capacidad de reversar cambios celulares y conductuales provocados por drogas adictivas abre un camino de potenciales terapias, aunque estas están todavía un poco más lejanas.

Cura para la ceguera está en camino

Lo que era utopía hace tan solo pocos años, parece realidad que vuela como los aviones sobre el Atlántico.

Tratamientos prometedores para aquellos ciegos por una forma hereditaria de una enfermedad que daña la retina se están expandiendo por toda Europa y comenzaron a cruzar el océano ofreciendo una luz de esperanza para miles de personas con esa condición: retinosis pigmentaria, que afecta más de 1.500.000 personas en el planeta y que destruye los fotorreceptores de la retina, las células conos y bastones que convierten la luz en señales eléctricas que son transmitidas vía nervio óptico a la corteza visual del cerebro para su procesamiento.

Hasta ahora no hay tratamiento efectivo, pero científicos están dando grandes pasos para remediar la condición mediante implantes para estimular los nervios aún activos en la retina, la capa de tejido detrás del interior del ojo.

A mediados de noviembre, Retina Implant, AG, obtuvo aprobación para extender la prolongada fase II de ensayos clínicos con humanos de su implante de retina más allá de su natal Tübingen (Alemania), a 5 nuevos sitios: Oxford, Londres y Budapest, con dos localidades adicionales en Alemania.

El implante es un chip microelectrónico de 3 x 3 milímetros con cerca de 1.500 fotodiodos sensibles a la luz, amplificadores y electrodos insertados quirúrgicamente debajo de la fóvea (que contiene los conos) en la región de la mácula en la retina. La fóvea permite la claridad de la visión de la que depende la gente para leer, ver televisión y conducir. El chip ayuda a generar visión parcial al estimular las células nerviosas intactas en la retina. Los impulsos nerviosos de estas células son conducidos por el nervio óptico a la corteza visual, donde originan la impresión de la vista.

Hasta ahora, algunos pacientes reportan que tienen un campo estrecho de la visión parcialmente restaurado, proveyéndoles con suficiente precisión para localizar fuentes de luz como ventanas, lámparas y para detectar objetos iluminados contra fondos oscuros. La fuente energética del chip se implanta bajo la piel detrás de la oreja, conectada por medio de un cable.

Para quienes padecen retinitas pigmentosa, el dispositivo crea una pequeña ventana en blanco y negro hacia el mundo, según Eberhart Zrenner, cofundador de la compañía, citado por Scientific American, jefe además del Institute for Ophthalmic Research de la Universidad de Tübingen. Retina Implant ha colocado con éxito el chip debajo de la retina de 9 pacientes desde 2010.

La esperanza es poder, en poco tiempo ampliar el campo de vista de las personas con los fotodiodos, pero la capacidad para producir colores firmes no parece posible por ahora.

La luz que mata el cáncer

En la larga lucha contra el cáncer, de todo ha ensayado el hombre y continúa en la búsqueda, gracias a lo cual ha logrado reducir la mortalidad por casi todas las manifestaciones cancerosas.

Ahora, en un nuevo estudio, científicos han mostrado una nueva forma de destruir selectivamente las células cancerosas, al menos en ratones: con luz.

Investigadores del National Cancer Institute en Maryland, Estados Unidos, empelaron un anticuerpo que se enfoca a las proteínas expresadas en los cánceres para apuntar a los tumores, y marcado con un químico que al ser tocado por un rayo en longitud de onda cercana al infrarrojo, se hace tóxico para esas células, según el reporte presentado en Nature Medicine.

Esperando hasta que el anticuerpo se había unido a las células cancerosas antes de exponerlo a la radiación infrarroja, los investigadores pudieron apuntar directamente al cáncer y no al tejido sano adyacente.

El tratamiento fue efectivo: los tumores atacados en ratones se encogieron de manera importante, con mínimo daño en las células normales. Los ratones tratados vivieron mucho más que los controles que no lo fueron.

Una esperanza para el mundo, pues los actuales tratamientos contre el cáncer están en tres categorías: eliminación mediante radiación; remoción quirúrgica; o con drogas para matar las células.

La piel tiene ojos

Aunque resulte difícil de creer, la piel humana puede ver y prepararse para los efectos de la radiación ultravioleta de acuerdo con un estudio de científicos de Brown University.

Broncearse, para cualquier persona, es solo una disposición a recibir los rayos del Sol. Una persona bronceada de esta manera, natural, pasa horas bajo el Sol y termina como una estrella de cine.

Para los científicos es diferente y la reacción de la piel a la luz ultravioleta había sido un misterio. Ahora un nuevo estudio demuestra que la piel detecta la radiación UVA mediante un receptor sensible a la luz que solo se había detectado en el ojo y esto inicia la producción de melanina en un par de horas. Hasta hoy, se sabía que esa producción ocurría días después de que la radiación de UVB había comenzado a dañar el ADN.

“Tan pronto como usted se coloca al sol, su piel sabe que está expuesta a la radiación UV”, dijo Elena Oancea, autora y profesora del Brown. “Es un proceso rápido, más rápido de lo que se sabía”.

Los científicos creen que la melanina protege el ADN en las células de la piel contra el daño de los rayos UVB absorbiendo la radiación incidente. Esta protección no es completa, por lo que la gente debe ayudarse con bloqueadores solares. Pero el nuevo estudio en Current Biology muestra que el cuerpo monta su defensa mucho más rápido, antes de que aparezca en forma de bronceado.

En el estudio se encontró que la piel contiene la rodopsina, un receptor fotosensitivo usado por el ojo para detectar la luz y se rastrearon los pasos que hacen que la rodopsina libera señales del ión de calcio que instiga la producción de melanina.

Los autores determinaron además que la luz de onda larga UVA, antes que la de onda corta UVB, es la que estimula la rodopsina en los melanocitos, célula que se encarga de producir la melanina.