What investigating neural pathways can reveal about mental health | Kay M. Tye

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

Traductor: Lidia Cámara de la Fuente Revisor: Paula Motter

I'm going to start by saying something you think you know to be true.

Empezaré diciendo algo que seguramente creen que es verdad:

Your brain creates all facets of your mind.

nuestro cerebro crea todas las facetas de la mente.

So then why do we treat mental and physical illnesses

Entonces, ¿por qué tratamos a las enfermedades mentales y físicas

so differently,

de forma tan diferente

if we think we know that the mind comes from the brain?

si creemos que la mente se origina en el cerebro?

As a neuroscientist, I'm often told

Como neurocientífica, a menudo me dicen

that I'm not allowed to study how internal states

que no debo estudiar de qué forma los estados internos

like anxiety or craving or loneliness

como la ansiedad, el miedo o la soledad

are represented by the brain,

se configuran en el cerebro,

and so I decided to set out and do exactly that.

y por eso decidí partir de ahí y hacer exactamente eso.

My research program is designed to understand the mind

Mi programa de investigación está diseñado para entender la mente

by investigating brain circuits.

con la investigación de los circuitos cerebrales.

Specifically, how does our brain give rise to emotion.

Concretamente, cómo funciona nuestro cerebro para generar emociones.

It's really hard to study feelings and emotions,

Es muy difícil estudiar los sentimientos y las emociones

because you can't measure them.

ya que no se pueden medir.

Behavior is still the best and only window

El comportamiento sigue siendo la mejor y única ventana

into the emotional experience of another.

de la experiencia emocional del otro.

For both animals and people,

Tanto para animales como para personas,

yes, self-report is a behavioral output.

la autoevaluación es un resultado conductual.

Motivated behaviors fall into two general classes:

Los comportamientos motivados se encuadran en dos clases generales:

seeking pleasure and avoiding pain.

buscar placer y evitar dolor.

The ability to approach things that are good for you

La capacidad de acercarse a lo que es bueno para uno

and avoid things that are bad for you

y evitar lo que es malo es fundamental para la supervivencia.

is fundamental to survival.

And in our modern-day society,

Y en nuestra sociedad moderna,

trouble telling the difference can be labeled as a mental illness.

no poder ver la diferencia puede etiquetarse como enfermedad mental.

If I was having car trouble,

Si tuvieran problemas con el auto,

and I took my car to the mechanic,

y llevaran el auto al mecánico,

the first thing they do is look under the hood.

lo primero que haría es mirar bajo el capó.

But with mental health research,

Pero en investigación sobre salud mental,

you can't just pop open the hood with the press of a button.

no se puede abrir el capó con solo presionar un botón.

So this is why we do experiments on animals.

Por eso hacemos experimentos con animales.

Specifically, in my lab, mice.

Concretamente en mi laboratorio, los hacemos con ratones.

To understand the brain, well, we need to study brains.

Para entender el cerebro, debemos estudiar cerebros.

And for the first time, we actually can.

Y por primera vez, es posible.

We can pop open the hood.

Podemos abrir el capó.

We can look inside

Podemos mirar dentro,

and do an experiment and see what comes out.

hacer un experimento y ver los resultados.

Technology has opened new windows into the black box that is our minds.

La tecnología ha abierto nuevas ventanas en la caja negra de nuestra mente.

The development of optogenetic tools

El desarrollo de herramientas optogenéticas

has allowed us unprecedented control over specific neurons in the brain

nos ha permitido un control sin precedentes

sobre neuronas específicas en el cerebro

and how they talk to each other by firing electrical signals.

y sobre cómo se comunican enviando señales eléctricas.

Podemos manipular genéticamente las neuronas

We can genetically engineer neurons to be light sensitive

para que sean sensibles a la luz

and then use light to control how neurons fire.

y luego usar la luz para controlar cómo se activan las neuronas.

This can change an animal's behavior,

Esto puede cambiar el comportamiento de un animal

giving us insight into what that neural circuit can do.

y así darnos una idea de lo que hace ese circuito neuronal.

Want to know how scientists figure this out?

¿Quieren saber cómo los científicos lo hacen?

Scientists developed optogenetic tools by borrowing knowledge

Los científicos desarrollaron herramientas optogenéticas

usando el conocimiento de otros campos de la ciencia básica.

from other basic science fields.

Algae are single-celled organisms that have evolved to swim towards light.

Las algas son organismos unicelulares que han evolucionado

para nadar hacia la luz.

And when blue light shines onto the eyespot of an algae cell,

Y cuando la luz azul brilla en la mancha ocular de la célula de un alga,

a channel opens, sending an electrical signal

se abre un canal y envía una señal eléctrica

that makes little flagella flap

que agita los diminutos flagelos y propulsan las algas hacia la luz solar.

and propels the algae towards sunlight.

If we clone this light-sensitive part of the algae

Si clonamos esta parte del alga sensible a la luz

and then add it to neurons through genetic modification,

y luego la agregamos a las neuronas mediante modificación genética,

we can make neurons light-sensitive, too.

también podemos hacer que las neuronas sean sensibles a la luz.

Except, with neurons,

Excepto que, con las neuronas,

when we shine light down an optical fiber deep into the brain,

cuando enviamos la luz por una fibra óptica al cerebro,

we change how they send electrical signals to other neurons in the brain

cambiamos el modo en que envían señales eléctricas a otras neuronas el cerebro

and thus change the animal's behavior.

y así cambiamos el comportamiento del animal.

With the help of my colleagues,

Con la ayuda de mis colegas,

I pioneered the use of optogenetic tools

comencé a usar herramientas optogenéticas,

to selectively target neurons that are living in point A,

para dirigir selectivamente a las neuronas que viven en el punto A,

sending messages down wires aimed at point B,

enviando mensajes por cables hacia el punto B

leaving neighboring neurons going other places unaffected.

y dejando que las neuronas vecinas se desplacen a otros lugares

sin verse afectadas.

This approach allowed us to test the function of each wire

Este método nos permitió probar la función de cada cable

within the tangled mess that is our brain.

dentro del enredo que es nuestro cerebro.

A brain region called the amygdala

Una región del cerebro llamada amígdala

has long been thought to be important for emotion,

siempre ha sido considerada importante para las emociones,

and my laboratory discovered

y mi laboratorio descubrió

that the amygdala resembles a fork in the road

que la amígdala se asemeja a una bifurcación en la carretera,

where activating one path can drive positive emotion and approach,

donde activar un camino puede llevar a una emoción positiva y un acercamiento,

and activating another path can drive negative emotion and avoidance.

mientras que activar otro camino puede llevar a una emoción negativa y evasión.

I'm going to show you a couple of examples --

Voy a mostrarles un par de ejemplos,

a taste of raw data --

una muestra de datos sin procesar

of how we can use optogenetics to target specific neurons in the brain

de cómo usar la optogenética para atacar neuronas específicas en el cerebro

and get very specific changes in behavior.

y generar cambios específicos en el comportamiento.

Anxiety patients have abnormal communication

Pacientes con ansiedad tienen una comunicación anormal

between two parts of the amygdala,

entre dos partes de la amígdala,

but in people, it's hard to know if this abnormality is cause or effect

pero en las personas, es difícil saber si esta anormalidad es causa o efecto

of the disease.

de la enfermedad.

We can use optogenetics to target the same pathway in a mouse,

Podemos usar la optogenética para apuntar a la misma vía en un ratón,

and see what happens.

y ver qué pasa.

So this is the elevated plus maze.

Este es el laberinto en cruz elevado.

It's a widely used anxiety test

Se trata de una prueba de ansiedad muy utilizada.

that measures the amount of time

Mide la cantidad de tiempo

that the mouse spends in the safety of the closed arms

que el ratón permanece seguro en la zona de los brazos cerrados

relative to exploring the open arms.

con respecto a la exploración de la zona de brazos abiertos.

Mice have evolved to prefer enclosed spaces,

Los ratones han evolucionado para preferir espacios cerrados,

like the safety of their burrows,

como la seguridad de sus madrigueras,

but to find food, water, mates,

pero para encontrar comida, agua o pareja

they need to go out into the open

necesitan salir a la intemperie

where they're more vulnerable to predatory threats.

donde son más vulnerables a los depredadores.

So I'm sitting in the background here,

Aquí estoy sentada en el fondo,

and I'm about to flip the switch.

y estoy a punto de accionar el interruptor.

And now, when I flip the switch and turn the light on,

Y ahora, cuando acciono el interruptor y se enciende la luz,

you can see the mouse begins to explore the open arms of the maze more.

se ve que el ratón comienza a explorar los brazos abiertos del laberinto.

And in contrast to drug treatments for anxiety,

Y a diferencia de los tratamientos farmacológicos para la ansiedad,

there's no sedation, no locomotor impairment,

no hay sedación ni daños locomotrices,

just coordinated, natural-looking exploration.

solo una exploración coordinada natural.

So not only is the effect almost immediate,

Y no solo el efecto es casi inmediato,

but there are no detectable side effects.

sino que además no hay efectos secundarios detectables.

Now, when I flip the switch off,

Ahora, cuando apago el interruptor,

you can see that the mouse goes back to its normal brain function

pueden ver que el ratón retrocede a su función cerebral normal

and back to its corner.

y vuelve a su rincón.

When I was in the lab and I was taking these data,

Mientras tomaba estos datos en el laboratorio,

I was all by myself, and I was so excited.

estaba sola y muy emocionada,

I was so excited, I did one of these quiet screams.

tan emocionada, que emití un grito silencioso.

(Silently) Aah!

(Silenciosamente) ¡Ah!

(Laughter)

(Risas)

Why was I so excited?

¿Por qué tan emocionada?

I mean, yeah, theoretically, I knew that the brain controlled the mind,

Sí, teóricamente sabía que el cerebro controla la mente,

but to flip the switch with my hand

pero al accionar el interruptor con la mano

and see the mouse change its behavioral state

y ver el ratón cambiar de comportamiento tan rápido y de manera reversible,

so rapidly and so reversibly,

it was really the first time that I truly believed it.

por primera vez lo creí de verdad.

Since that first breakthrough,

Desde ese primer hallazgo, ha habido muchos otros experimentos

there have been a number of other discoveries.

Finding specific neural circuits that can elicit dramatic changes

donde encontraron circuitos neuronales específicos que pueden provocar

in animal behavior.

cambios drásticos en el comportamiento animal.

Here's another example: compulsive overeating.

Aquí hay otro ejemplo: comer en exceso compulsivamente.

We can eat for two reasons.

Podemos comer por dos razones.

Seeking pleasure, like tasty food,

Porque buscamos placer, queremos comida sabrosa,

or avoiding pain, like being hungry.

o porque evitamos el dolor de tener hambre.

How can we find a treatment for compulsive overeating

¿Cómo dar con un tratamiento para la ingesta compulsiva de comida

without messing up the hunger-driven feeding

sin alterar el impulso de comer por hambre,

that we need to survive?

fundamental para sobrevivir?

The first step is to understand

El primer paso es entender

how the brain gives rise to feeding behavior.

cómo el cerebro produce el impulso de alimentarse.

This fully-fed mouse is just exploring a space

Este ratón bien alimentado está tan solo explorando un espacio

completely devoid of any food.

totalmente desprovisto de alimentos.

Here we're using optogenetics to target neurons living in the hypothalamus,

Aquí usamos la optogenética para apuntar a neuronas que viven en el hipotálamo,

sending messages down wires aimed at the midbrain.

enviando mensajes por cables dirigidos al mesencéfalo.

When I turn the light on, right here,

Cuando enciendo la luz, justo aquí,

you can see that the mouse immediately begins licking the floor.

se puede ver que el ratón inmediatamente comienza a lamer el suelo

(Laughter)

(Risas)

This seemingly frenzied behavior

Este comportamiento aparentemente frenético

is about to escalate into something I find really incredible.

está a punto de convertirse en algo realmente increíble.

It's kind of trippy, actually.

Es extraño, en realidad.

Ready?

¿Preparados?

It's right here.

Esta justo aquí.

See, he picks up his hands as if he is eating a piece of food,

Levanta las manos como si estuviera comiendo un pedazo de comida,

but there's nothing there, he's not holding anything.

pero no hay nada, no está sosteniendo nada.

So this circuit is sufficient to drive feeding behavior

Y este circuito es suficiente para regular el impulso de comer

in the absence of hunger,

en ausencia de hambre,

even in the absence of food.

incluso en ausencia de comida.

I can't know for sure how this mouse is feeling,

No sé bien cómo se siente este ratón,

but I speculate these neurons drive craving

pero supongo que estas neuronas impulsan el instinto

based on the behaviors we elicit when we target this pathway.

en base a los comportamientos que provocamos al apuntar a esta vía.

Turn the light back off --

Si vuelvo a apagar la luz, el animal vuelve a la normalidad.

animal's back to normal.

When we silence this pathway,

Cuando silenciamos esta vía,

we can suppress and reduce compulsive overeating

podemos suprimir y reducir la ingesta compulsiva de comida

without altering hunger-driven feeding.

sin alterar el instinto impulsado por el hambre.

What did you take away from these two videos

¿Qué se infiere de estos dos videos que les acabo de mostrar?

that I just showed you?

That making a very specific change to neural circuits in the brain

Pues que hacer un cambio muy específico en los circuitos neuronales del cerebro

can have specific changes to behavior.

puede causar cambios específicos en el comportamiento.

That every conscious experience that we have

Que toda nuestra experiencia consciente

is governed by cells in our brain.

está regida por las células de nuestro cerebro.

I am the daughter of a physicist and a biologist,

Soy hija de un físico y una bióloga,

who literally met on the boat coming to America

que literalmente se encontraron en el barco que venía a EE. UU.

in pursuit of an education.

en busca de una educación.

So naturally,

Así que, naturalmente,

since there was "no pressure" to be a scientist ...

ya que no hubo "presión" para convertirme en científica...

(Laughter)

(Risas)

as a college student,

como estudiante universitaria

I had to decide whether I wanted to focus on psychology, the study of the mind,

tenía que decidir entre estudiar psicología, el estudio de la mente,

or neuroscience, the study of the brain.

o neurociencia, el estudio del cerebro.

And I chose neuroscience,

Y elegí la neurociencia,

because I wanted to understand how the mind is born

porque quería entender cómo se origina la mente

out of biological tissue.

a partir de tejido biológico.

Pero logré cerrar el círculo completo al hacer ambas cosas.

But really, I've come full circle to do both.

And now my research program

Y ahora mi programa de investigación

bridges the gap between the mind and the brain.

cierra la brecha entre la mente y el cerebro.

Research from my laboratory

La investigación en mi laboratorio

suggests that we can begin to tie specific neural circuits

sugiere que podemos comenzar a unir circuitos neuronales específicos

to emotional states.

a estados emocionales.

Y hemos encontrado varios circuitos

And we have found a number of circuits

that control anxiety-related behavior,

que controlan el comportamiento relacionado con la ansiedad,

compulsive overeating,

con la ingesta compulsiva de comida, interacción social, la evasión

social interaction, avoidance

and many other types of motivated behaviors

y muchos otros tipos de comportamientos motivados

that may reflect internal emotional states.

que pueden reflejar estados internos emocionales.

We used to think of functions of the mind as being defined by brain regions.

Solíamos pensar que las funciones de la mente

se definían por región cerebral.

But my work shows that within a given brain region,

Pero mi trabajo muestra que en una región cerebral determinada

there are many different neurons doing different things.

hay muchas neuronas diferentes que hacen cosas diferentes.

And these functions are partly defined by the paths they take.

Y estas funciones se definen, en parte, por las vías que toman.

Here's a metaphor to help illustrate

Les diré una metáfora para ayudar a ilustrar

how these discoveries change the way that we think about the brain.

cómo estos descubrimientos cambian lo que creemos acerca del cerebro.

Let's say that the brain is analogous to the world

Digamos que el cerebro es análogo al mundo

and that neurons are analogous to people.

y que las neuronas son análogas a las personas.

And we want to understand how information is transmitted across the planet.

Y queremos entender cómo se transmite la información por todo el planeta.

Sure, it's useful to know

Claro, es útil saber

where a given person is located when recording what they're saying.

dónde se encuentra una persona determinada cuando se graba lo que dice.

But I would argue that it's equally important

Pero yo diría que es igualmente importante

to know who this person is talking to,

saber con quién está hablando esta persona,

who is listening

quién está escuchando

and how the people listening respond to the information that they receive.

y cómo responde el interlocutor a la información que recibe.

The current state of mental health treatment

El tratamiento actual de la salud mental

is essentially a strategy of trial and error.

es esencialmente una estrategia de prueba y error.

And it is not working.

Y no está funcionando.

The development of new drug therapies for mental health disorders

El desarrollo de nuevas terapias farmacológicas

para tratar trastornos de salud mental se ha topado con una pared,

has hit a brick wall,

with scarcely any real progress since the 1950s.

con escaso progreso real desde la década de 1950.

So what does the future hold?

Entonces, ¿qué depara el futuro?

In the near future,

En el futuro cercano,

I expect to see a mental health treatment revolution,

espero ver una revolución en el tratamiento de la salud mental

where we focus on specific neural circuits in the brain.

donde nos centremos en los circuitos neuronales específicos del cerebro.

Diagnoses will be made based on both behavioral symptoms

Se harán diagnósticos basados en los síntomas conductuales

and measurable brain activity.

y en la actividad cerebral medible.

Further in the future,

Y en un futuro más lejano,

by combining our ability to make acute changes to the brain

combinando nuestra habilidad de hacer cambios profundos en el cerebro

and get acute changes to behavior

y de lograr cambios conductuales profundos,

with our knowledge of synaptic plasticity to make more permanent changes,

y aplicando nuestro conocimiento en plasticidad sináptica

para hacer cambios más estables,

we could push the brain into a state of fixing itself

podríamos llevar al cerebro a un estado de autocuración

by reprogramming neural circuits.

reprogramando sus circuitos neuronales.

Exposure therapy at the circuit level.

Una terapia de exposición a nivel de circuito.

Once we switch the brain into a state of self-healing,

Una vez que llevemos el cerebro a un estado de autocuración,

this could potentially have long-lasting effects

podría tener efectos duraderos

with no side effects.

sin efectos secundarios.

I can envision a future where neural circuit reprogramming

Puedo imaginar un futuro donde la reprogramación del circuito neuronal

represents a potential cure, not just a treatment.

se convierta en una cura potencial, y no solo en un tratamiento.

OK, but what about right now?

Bien, pero ¿qué pasa ahora?

If from this very moment forward,

Si desde este mismo momento, cuando acabe esta charla,

each and every one of you left this talk

cada uno de Uds. realmente creyera

and truly believed that the mind comes entirely from cells in your brain,

que la mente se origina en su totalidad en las neuronas,

then we could immediately get rid of negative perceptions and stigmas

entonces podríamos liberarnos de inmediato

de percepciones negativas y estigmas que impiden a tanta gente

that prevent so many people

from getting the mental health support that they need.

obtener el apoyo necesario para su salud mental.

Mental health professionals,

Los profesionales de la salud mental

we're always thinking about what's the next new treatment.

siempre pensamos en cuál será el próximo tratamiento.

But before we can apply new treatments,

Pero antes de poder aplicar nuevos tratamientos,

we need people to feel comfortable seeking them.

necesitamos que la gente se sienta cómoda buscándolos.

Imagine how dramatically we could reduce the rates of suicides

Imaginen cuán drásticamente podríamos reducir las tasas de suicidios

and school shootings

y tiroteos escolares

if everyone who needed mental health support actually got it.

si todos los que necesitaran apoyo en salud mental de verdad lo tuvieran.

When we truly understand exactly how the mind comes from the brain,

Cuando realmente entendamos cómo la mente se origina en el cerebro,

we will improve the lives of everyone

mejoraremos la vida de todos aquellos

who will have a mental illness in their lifetime --

que sufran al menos una enfermedad mental en su vida,

half the population --

esto es, la mitad de la población,

as well as everyone else with whom they share the world.

así como la de todos los demás con quienes comparten el mundo.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)