Los estudios, vitales para lograr la regeneración de la médula espinal y tratar enfermedades como la epilepsia o el déficit de atención.

Elías Manjarrez, Premio Estatal de Ciencia y Tecnología 2010, a cargo de las investigaciones.

Entender cómo trabajan y se organizan los circuitos neuronales de la médula espinal y del cerebro, con la idea de comprender el funcionamiento de estos complicados sistemas, es una de las principales contribuciones del Laboratorio de Neurofisiología Integrativa del Instituto de Fisiología-BUAP, a cargo del Doctor Elías Manjarrez López.

Si bien tales investigaciones se circunscriben al terreno de la ciencia básica, sus resultados sentarán las bases para avanzar en el conocimiento de la estructura y función neuronal de la médula espinal y del cerebro.

Lo anterior acercaría a la comunidad médica al sueño de poder regenerar la médula espinal seccionada por algún accidente, apoyaría el tratamiento de patologías como la epilepsia y el déficit de atención, el diseño de prótesis para extremidades, o en la mejora de la detección de estímulos sensoriales en personas con discapacidad.

Manjarrez López, quien fue galardonado con el Premio Estatal de Ciencia y Tecnología 2010 en el Área de Ciencias Médicas, explicó que sus estudios pretenden obtener conocimientos básicos sobre cómo se organizan los circuitos neuronales en esos órganos.

De comprender el intrincado sistema del funcionamiento de los grupos neuronales, expresó el científico, las aplicaciones futuras serían extraordinarias y se aplicarían, por ejemplo, en la regeneración de la médula espinal:

“Si tenemos esta idea como meta, es muy importante conocer cómo se conectan entre sí los circuitos en términos de poblaciones neuronales, de ahí que nuestros estudios sean de vital importancia”, subrayó.

El físico de formación, quien encontró en la fisiología el terreno idóneo para desarrollarse como investigador, explicó que los estudios practicados en su laboratorio pretenden establecer cómo se interconectan entre sí estos grupos de neuronas y qué propiedades emergen de su conexión.

“Si desconocemos cómo se interconectan los circuitos neuronales en términos de poblaciones nunca se logrará el sueño de regenerar la médula espinal; no se sabrá qué neurona debe conectarse con cuál, qué tipo de propiedades debe tener determinada neurona o si debe activarse secuencialmente en sincronía o con cierto desfase”, abundó.

A la pregunta de si es posible lograr la regeneración de la médula espinal cuando una persona queda paralizada por algún accidente, el fisiólogo refirió que en diversas partes del mundo la comunidad científica dedica muchos recursos a este objetivo, pero para alcanzarlo es necesario poseer el conocimiento básico y determinar cómo se interconectan las poblaciones de neuronas en la médula espinal, de lo contrario, será muy difícil alcanzar este sueño.

Los aportes: Para el neurofisiólogo una de las mayores aportaciones de su laboratorio es haber logrado entender cómo se organizan colectivamente los grupos neuronales de la médula espinal mientras un animal camina, momento durante el cual surge una propiedad emergente llamada “onda de potencial eléctrico propagante”.

“Creemos que esa herramienta, la onda propagante, podría ser útil para en un futuro, entender cómo los circuitos generadores de patrones de la médula espinal se organizan para llevar a cabo el proceso de locomoción”, puntualizó.

Destacó además, que los métodos de análisis desarrollados en su laboratorio son útiles en la aplicación de electroencefalografías en los humanos para detectar trayectorias de propagación de potenciales eléctricos, mientras los sujetos ejecutan tareas de control, de procesos cognoscitivos o perceptivos; incluso, en presencia de algunos males.

En este punto, enfatizó que sus investigaciones sientan las bases en términos de metodologías, para poder analizar a detalle patologías que afectan el sistema nervioso central humano, como la epilepsia y el déficit de atención.

Abundó que el uso de electroencefalografías en humanos para detectar trayectorias de potenciales eléctricos es fundamental para entender esas enfermedades a este nivel:

“Si somos capaces de predecir en qué trayectoria viajará una onda eléctrica, durante una crisis epiléptica, podríamos, antes de que llegue a los músculos y se desencadene la crisis, aplicar un estímulo y detenerla. Hoy, las nuevas tecnologías de estimulación magnética permitirían hacerlo, pues es posible acceder al sistema nervioso por medio de un estímulo magnético, no invasivo, con la ayudad de un estimulador”, señaló.

Otra aportación del laboratorio es la formación de recursos humanos de alto nivel. Uno de sus egresados de doctorado logró integrase al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) y desarrolla una interesente línea de investigación en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Otro de egresado de doctorado realizó estudios posdoctorales en la Universidad de Freiburg, Alemania y se incorporará a la Facultad de Medicina de la BUAP.

Una contribución más es la generación de infraestructura científica en beneficio de la Universidad, a través de la realización de proyectos de investigación apoyados financieramente por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT).

Los pioneros

El Laboratorio de Neurofisiología Integrativa del Instituto de Fisiología de la BUAP es pionero en el estudio de la organización de los circuitos neuronales, al diseñar métodos para poder acceder a la actividad poblacional del sistema nervioso central, que consiste en usar sistemas de multielectrodos, de varios canales, que se colocan en la médula espinal de modelos animales, con el objetivo de registrar esa actividad mientras el sujeto ejecuta algún movimiento.

Lo anterior, ha permitido al equipo científico, dirigido por Manjarrez López, dilucidar cuáles son los mecanismos que activan  a los grupos neuronales y en qué secuencias. Para ello se registra la actividad eléctrica con la ayuda de los sistemas de multielectrodos, lo cual arroja valiosa información para saber qué pasa con los grupos neuronales en términos de su organización funcional.

Otro aspecto importante de las investigaciones es el hecho de que los estudios analizan poblaciones, no microcircuitos o neuronas individuales como ocurre en otros grupos de investigación en el mundo:

“Nosotros colocamos electrodos a todo lo largo del sistema nervioso central, médula espinal y cerebro, con la finalidad de entender cómo se organizan los grupos neuronales en su conjunto. La mayoría de los estudios actuales tienden al reduccionismo, al estudiar neuronas únicas aisladas en cultivos, neuronas en términos de sus propiedades intrínsecas, a analizar canales iónicos de una sola neurona o a estudiar su farmacología; sin embargo, este trabajo reduccionista no revela lo que ocurre de manera integrativa en las poblaciones neuronales, aunque por su puesto también es importante”, culminó.