What we'll learn about the brain in the next century | Sam Rodriques

Traductor: Sebastian Betti Revisor: Paula Motter

I want to tell you guys something about neuroscience.

Quiero contarles algo sobre la neurociencia.

I'm a physicist by training.

Soy médico de formación.

About three years ago, I left physics

Hace unos tres años, abandoné la Física

to come and try to understand how the brain works.

para intentar entender cómo funciona el cerebro.

And this is what I found.

Y descubrí

Lots of people are working on depression.

que hay muchos estudios sobre la depresión.

And that's really good,

Y eso es muy bueno.

depression is something that we really want to understand.

La depresión es algo que en verdad queremos comprender.

Here's how you do it:

Se hace así:

you take a jar and you fill it up, about halfway, with water.

Tomamos un frasco y lo llenamos con agua hasta la mitad.

And then you take a mouse, and you put the mouse in the jar, OK?

Después, tomamos un ratón y colocamos el ratón en el frasco.

And the mouse swims around for a little while

El ratón nada un tiempo

and then at some point, the mouse gets tired

y luego, en cierto momento, se cansa

and decides to stop swimming.

y decide dejar de nadar.

And when it stops swimming, that's depression.

Cuando deja de nadar, eso es depresión.

[Hoy no quiero nadar]

OK?

And I'm from theoretical physics,

Vengo de la física teórica,

so I'm used to people making very sophisticated mathematical models

así que estoy acostumbrado a hacer modelos matemáticos muy sofisticados

to precisely describe physical phenomena,

para describir con precisión los fenómenos físicos.

so when I saw that this is the model for depression,

Por eso, cuando vi que este es el modelo de la depresión,

I though to myself, "Oh my God, we have a lot of work to do."

pensé: "Dios mío, tenemos mucho trabajo por delante".

(Laughter)

(Risas)

But this is a kind of general problem in neuroscience.

Pero este es un problema general en la neurociencia.

So for example, take emotion.

Por ejemplo, piensen en las emociones.

Lots of people want to understand emotion.

Mucha gente quiere comprender las emociones.

But you can't study emotion in mice or monkeys

Pero no podemos estudiar las emociones en ratones o monos.

because you can't ask them

No podemos preguntarles cómo se sienten o qué sienten.

how they're feeling or what they're experiencing.

En cambio, quienes quieren comprender las emociones

So instead, people who want to understand emotion,

typically end up studying what's called motivated behavior,

por lo general terminan estudiando el comportamiento motivado,

which is code for "what the mouse does when it really, really wants cheese."

que significa "¿qué hace el ratón cuando se desespera por el queso?"

OK, I could go on and on.

Bien, podría seguir y seguir.

I mean, the point is, the NIH spends about 5.5 billion dollars a year

Es decir, el Instituto de Salud de EE.UU. gasta unos USD 5500 millones al año

on neuroscience research.

en investigación en neurociencias.

And yet there have been almost no significant improvements in outcomes

Pero no ha habido casi ningún progreso significativo en los resultados

for patients with brain diseases in the past 40 years.

para pacientes con enfermedades cerebrales en los últimos 40 años.

Pienso que esto se debe, en gran parte,

And I think a lot of that is basically due to the fact

that mice might be OK as a model for cancer or diabetes,

a que el ratón puede servir como modelo para el cáncer o la diabetes,

but the mouse brain is just not sophisticated enough

pero el cerebro del ratón no es suficientemente sofisticado

to reproduce human psychology or human brain disease.

para reproducir la psicología humana o la enfermedad cerebral humana.

OK?

¿Sí?

So if the mouse models are so bad, why are we still using them?

Si los modelos con ratones son tan malos, ¿por qué los seguimos usando?

Well, it basically boils down to this:

Básicamente, por esto:

the brain is made up of neurons

el cerebro está formado por neuronas,

which are these little cells that send electrical signals to each other.

que son estas celulitas que se envían señales eléctricas entre sí.

If you want to understand how the brain works,

Si queremos comprender cómo funciona el cerebro,

you have to be able to measure the electrical activity of these neurons.

debemos poder medir la actividad eléctrica de estas neuronas.

But to do that, you have to get really close to the neurons

Pero, para eso, tenemos que llegar muy cerca de las neuronas

with some kind of electrical recording device or a microscope.

con algún aparato de registro eléctrico o con un microscopio.

And so you can do that in mice and you can do it in monkeys,

Podemos hacerlo en ratones y podemos hacerlo en monos,

because you can physically put things into their brain

porque podemos ponerles algo en el cerebro

but for some reason we still can't do that in humans, OK?

pero todavía no podemos hacerlo en personas, ¿sí?

So instead, we've invented all these proxies.

Por eso inventamos estos sustitutos.

So the most popular one is probably this,

El más conocido quizá sea este,

functional MRI, fMRI,

la resonancia magnética funcional, o RMNf,

which allows you to make these pretty pictures like this,

que nos permite obtener imágenes como esta

that show which parts of your brain light up

donde vemos las partes del cerebro que se iluminan

when you're engaged in different activities.

al realizar diferentes actividades.

But this is a proxy.

Pero esto es un sustituto.

You're not actually measuring neural activity here.

No estamos midiendo la actividad de las neuronas.

What you're doing is you're measuring, essentially,

En esencia, estamos midiendo

like, blood flow in the brain.

el flujo de la sangre en el cerebro,

Where there's more blood.

dónde hay más sangre.

It's actually where there's more oxygen, but you get the idea, OK?

O mejor dicho, dónde hay más oxígeno, pero está claro, ¿no?

The other thing that you can do is you can do this --

También podemos hacer otra cosa:

electroencephalography -- you can put these electrodes on your head, OK?

un electroencefalograma; ponemos estos electrodos en la cabeza.

And then you can measure your brain waves.

Así, podemos medir las ondas cerebrales.

And here, you're actually measuring electrical activity.

Aquí, estamos midiendo la actividad eléctrica,

But you're not measuring the activity of neurons.

pero no estamos midiendo la actividad de las neuronas.

You're measuring these electrical currents,

Estamos midiendo estas corrientes eléctricas,

sloshing back and forth in your brain.

que recorren el cerebro de un lado a otro.

So the point is just that these technologies that we have

La cuestión es que estas tecnologías

are really measuring the wrong thing.

están midiendo algo equivocado.

Because, for most of the diseases that we want to understand --

Para la mayoría de las enfermedades que queremos comprender,

like, Parkinson's is the classic example.

--y el ejemplo clásico es el Parkinson,

In Parkinson's, there's one particular kind of neuron deep in your brain

donde hay un tipo especial de neurona en lo profundo del cerebro,

that is responsible for the disease,

que es responsable de esta enfermedad--

and these technologies just don't have the resolution that you need

estas tecnologías no tienen la resolución necesaria

to get at that.

para llegar allí.

And so that's why we're still stuck with the animals.

Es por eso que todavía nos aferramos a los animales.

Not that anyone wants to be studying depression

No es que queramos estudiar la depresión

by putting mice into jars, right?

colocando ratones en frascos, ¿sí?

It's just that there's this pervasive sense that it's not possible

Es solo que persiste esa idea generalizada de que no es posible

to look at the activity of neurons in healthy humans.

observar la actividad neuronal en personas sanas.

So here's what I want to do.

Por eso yo quiero

I want to take you into the future.

llevarlos al futuro,

To have a look at one way in which I think it could potentially be possible.

para ver una manera en que esto podría ser factible.

And I want to preface this by saying, I don't have all the details.

Pero, primero, quiero decir que no tengo todos los detalles.

So I'm just going to provide you with a kind of outline.

Por ende, haré una especie de bosquejo.

But we're going to go the year 2100.

Vayamos al año 2100.

Now what does the year 2100 look like?

¿Cómo será el año 2100?

Well, to start with, the climate is a bit warmer that what you're used to.

Para empezar, el clima es un poco más cálido que antes.

(Laughter)

(Risas)

And that robotic vacuum cleaner that you know and love

Esa aspiradora robótica que conocemos y adoramos

went through a few generations,

ha recorrido algunas generaciones

and the improvements were not always so good.

y los avances no siempre fueron buenos.

(Laughter)

(Risas)

It was not always for the better.

No siempre fueron los mejores.

But actually, in the year 2100 most things are surprisingly recognizable.

Pero en el 2100, la mayoría de las cosas son sorprendentemente reconocibles.

It's just the brain is totally different.

Solo que el cerebro es completamente distinto.

For example, in the year 2100,

Por ejemplo, en el año 2100,

we understand the root causes of Alzheimer's.

se conoce la causa del Alzheimer.

So we can deliver targeted genetic therapies or drugs

Por eso, podemos suministrar terapias genéticas o drogas dirigidas

to stop the degenerative process before it begins.

para impedir el proceso degenerativo, antes de que comience.

So how did we do it?

¿Cómo lo hicimos?

Well, there were essentially three steps.

Hubo, esencialmente, tres pasos.

The first step was that we had to figure out

El primer paso fue descubrir

some way to get electrical connections through the skull

una forma de ver las conexiones eléctricas a través del cráneo

so we could measure the electrical activity of neurons.

para poder medir la actividad eléctrica de las neuronas.

And not only that, it had to be easy and risk-free.

Además, tenía que ser fácil y sin riesgos.

Something that basically anyone would be OK with,

Algo que cualquiera pudiera hacerse, como un "piercing".

like getting a piercing.

Because back in 2017,

Porque, en 2017,

the only way that we knew of to get through the skull

la única forma que conocíamos de atravesar el cráneo

was to drill these holes the size of quarters.

era haciendo perforaciones del tamaño de una moneda.

You would never let someone do that to you.

Nadie permitiría que le hicieran algo así.

So in the 2020s,

Por eso, en la década de 2020,

people began to experiment -- rather than drilling these gigantic holes,

empezamos a hacer, en lugar de esas grandes perforaciones,

drilling microscopic holes, no thicker than a piece of hair.

otras microscópicas, del tamaño de un cabello.

And the idea here was really for diagnosis --

La idea era hacerlo para diagnóstico;

there are lots of times in the diagnosis of brain disorders

muchas veces, en el diagnóstico de enfermedades cerebrales,

when you would like to be able to look at the neural activity beneath the skull

nos gustaría observar la actividad neuronal que hay debajo del cráneo

and being able to drill these microscopic holes

y, si pudiéramos hacer estos agujeros microscópicos,

would make that much easier for the patient.

sería mucho más fácil para el paciente.

In the end, it would be like getting a shot.

Al final, sería como recibir una inyección.

You just go in and you sit down

Uno entra, se sienta,

and there's a thing that comes down on your head,

algo se apoya sobre la cabeza,

un pinchazo momentáneo, y es todo.

and a momentary sting and then it's done,

and you can go back about your day.

Uno sigue con su vida normal.

So we're eventually able to do it

Con el tiempo, podríamos hacerlo,

using lasers to drill the holes.

con láseres para hacer las perforaciones.

And with the lasers, it was fast and extremely reliable,

Con láser sería rápido y extremadamente fiable.

you couldn't even tell the holes were there,

Ni notaríamos los agujeros,

any more than you could tell that one of your hairs was missing.

así como no notamos la falta de un cabello.

And I know it might sound crazy, using lasers to drill holes in your skull,

Sé que puede parecer una locura usar láseres para perforar el cráneo,

but back in 2017,

pero en 2017

people were OK with surgeons shooting lasers into their eyes

aceptábamos que los cirujanos usaran láser en los ojos

for corrective surgery

en cirugía correctiva.

So when you're already here, it's not that big of a step.

Por lo tanto, si ya llegamos ahí, ese paso no es tan grande.

OK?

¿Bien?

So the next step, that happened in the 2030s,

El paso siguiente, que se produjo en la década de 2030,

was that it's not just about getting through the skull.

fue que no alcanzaba con atravesar el cráneo.

To measure the activity of neurons,

Para medir la actividad de las neuronas,

you have to actually make it into the brain tissue itself.

debemos atravesar el tejido del cerebro.

And the risk, whenever you put something into the brain tissue,

Siempre que colocamos algo en el tejido cerebral,

el riesgo es esencialmente el de un ACV,

is essentially that of stroke.

That you would hit a blood vessel and burst it,

de tocar un vaso sanguíneo y reventarlo,

y que eso provoque un ACV.

and that causes a stroke.

So, by the mid 2030s, we had invented these flexible probes

A mediados de la década de 2030, inventamos estas sondas flexibles

that were capable of going around blood vessels,

capaces de eludir los vasos sanguíneos,

rather than through them.

en lugar de atravesarlos.

And thus, we could put huge batteries of these probes

Así, podemos poner enormes baterías de estas sondas

into the brains of patients

en el cerebro de los pacientes

and record from thousands of their neurons without any risk to them.

y registrar miles de neuronas sin ponerlas en riesgo.

And what we discovered, sort of to our surprise,

Descubrimos, para nuestra sorpresa,

is that the neurons that we could identify

que las neuronas que pudimos identificar

were not responding to things like ideas or emotion,

no reaccionaban a ideas o emociones,

which was what we had expected.

que era lo que esperábamos.

They were mostly responding to things like Jennifer Aniston

Reaccionaban, sobre todo, a imágenes como la de Jennifer Aniston

or Halle Berry

o Halle Berry

or Justin Trudeau.

o Justin Trudeau.

I mean --

Quiero decir...

(Laughter)

(Risas)

In hindsight, we shouldn't have been that surprised.

En retrospectiva, no deberíamos habernos sorprendido.

I mean, what do your neurons spend most of their time thinking about?

Es decir, ¿en qué piensan las neuronas la mayor parte del tiempo?

(Laughter)

(Risas)

But really, the point is that

Pero la cuestión es que esta tecnología

this technology enabled us to begin studying neuroscience in individuals.

nos permitió empezar a estudiar la neurociencia en personas.

So much like the transition to genetics, at the single cell level,

Así como fue la transición del estudio de la genética a nivel de la célula,

we started to study neuroscience, at the single human level.

empezamos a estudiar la neurociencia a nivel de la persona.

But we weren't quite there yet.

Pero aún no habíamos llegado allí.

Because these technologies

Porque estas tecnologías

were still restricted to medical applications,

aún estaban restringidas a las aplicaciones médicas,

which meant that we were studying sick brains, not healthy brains.

es decir que estábamos estudiando cerebros enfermos y no sanos.

Because no matter how safe your technology is,

Porque, por más segura que sea la tecnología,

you can't stick something into someone's brain

no podemos introducir nada en el cerebro de una persona

for research purposes.

a los fines de una investigación.

They have to want it.

Es necesario que la persona quiera.

And why would they want it?

¿Y por qué habría de querer?

Because as soon as you have an electrical connection to the brain,

Porque, tan pronto como haya una conexión eléctrica al cerebro,

you can use it to hook the brain up to a computer.

podemos usarla para conectar el cerebro a una computadora.

Oh, well, you know, the general public was very skeptical at first.

Al principio, la gente era muy escéptica.

I mean, who wants to hook their brain up to their computers?

O sea, ¿quién querría conectar su cerebro a la computadora?

Well just imagine being able to send an email with a thought.

Solo imaginen poder enviar un "email" con el pensamiento.

(Laughter)

(Risas)

Imagine being able to take a picture with your eyes, OK?

Solo imaginen poder tomar una fotografía con los ojos.

(Laughter)

(Risas)

Imagine never forgetting anything anymore,

Imaginen nunca más olvidar nada,

because anything that you choose to remember

porque todo lo que queremos recordar

will be stored permanently on a hard drive somewhere,

se almacenará para siempre en algún lugar en un disco duro,

able to be recalled at will.

y podrá usarse cuando queramos.

(Laughter)

(Risas)

The line here between crazy and visionary

La línea entre lo loco y lo visionario

was never quite clear.

nunca quedó muy clara.

But the systems were safe.

Pero los sistemas eran seguros.

So when the FDA decided to deregulate these laser-drilling systems, in 2043,

Por eso, cuando la FDA decidió desregular estas perforaciones en 2043,

commercial demand just exploded.

la demanda comercial se disparó.

People started signing their emails,

La gente empezó a firmar los "emails":

"Please excuse any typos.

"Disculpa cualquier error.

Sent from my brain."

Enviado por mi cerebro".

(Laughter)

(Risas)

Commercial systems popped up left and right,

Los sistemas comerciales se desvivían

offering the latest and greatest in neural interfacing technology.

por ofrecer las últimas y mejores tecnologías de interfaz neuronal.

There were 100 electrodes.

Había 100 electrodos.

A thousand electrodes.

Mil electrodos.

High bandwidth for only 99.99 a month.

Banda ancha solo por 99,99 al mes.

(Laughter)

(Risas)

Soon, everyone had them.

En breve, todo el mundo los tuvo.

And that was the key.

Eso fue fundamental,

Because, in the 2050s, if you were a neuroscientist,

porque en la década de 2050, un neurocientífico

you could have someone come into your lab essentially from off the street.

podía hacer que alguien viniera al laboratorio desde la calle.

And you could have them engaged in some emotional task

Y podía involucrarlo en cualquier tarea emotiva

or social behavior or abstract reasoning,

o comportamiento social o razonamiento abstracto,

things you could never study in mice.

cosas que nunca podríamos estudiar en ratones.

And you could record the activity of their neurons

Y podía registrar la actividad de sus neuronas,

using the interfaces that they already had.

mediante las interfaces que ya tenían.

And then you could also ask them about what they were experiencing.

También le podía preguntar qué estaba a punto de sentir.

Este vínculo entre psicología y neurociencia

So this link between psychology and neuroscience

that you could never make in the animals, was suddenly there.

que nunca se podría hacer en animales, estaba allí.

So perhaps the classic example of this

Quizá el ejemplo clásico

was the discovery of the neural basis for insight.

fue el descubrimiento de la base neuronal para la percepción.

That "Aha!" moment, the moment it all comes together, it clicks.

Ese momento "¡aja!", el momento en el que todo encaja, que hace el clic.

And this was discovered by two scientists in 2055,

Dos científicos lo descubrieron en 2055:

Barry and Late,

Barry y Late.

who observed, in the dorsal prefrontal cortex,

Ellos observaron en la corteza dorsal prefrontal

how in the brain of someone trying to understand an idea,

cómo en el cerebro de alguien que intenta comprender una idea

how different populations of neurons would reorganize themselves --

se reorganizan las diversas poblaciones de neuronas

you're looking at neural activity here in orange --

--aquí, en naranja, se ve la actividad neuronal--

until finally their activity aligns in a way that leads to positive feedback.

hasta que, al fin, su actividad se alinea para dar una respuesta positiva.

Right there.

Aquí mismo.

That is understanding.

Eso es comprender.

So finally, we were able to get at the things that make us human.

Por fin, logramos entender lo que nos hace humanos.

And that's what really opened the way to major insights from medicine.

Eso abrió el camino para importantes planteos de la medicina.

Because, starting in the 2060s,

Porque, a partir de la década de 2060,

with the ability to record the neural activity

para registrar la actividad de las neuronas

in the brains of patients with these different mental diseases,

en el cerebro de los pacientes con diversas enfermedades mentales,

rather than defining the diseases on the basis of their symptoms,

en lugar de definir las enfermedades con base en sus síntomas,

as we had at the beginning of the century,

como habíamos hecho a principios de siglo,

we started to define them

empezamos a definirlas

on the basis of the actual pathology that we observed at the neural level.

con base en la patología real que veíamos a nivel de las neuronas.

So for example, in the case of ADHD,

Por ejemplo, en el caso del TDAH,

we discovered that there are dozens of different diseases,

descubrimos que hay decenas de enfermedades diferentes,

all of which had been called ADHD at the start of the century,

que, a principios de siglo, eran conocidas como TDAH,

that actually had nothing to do with each other,

pero que no tenían nada que ver unas con otras,

except that they had similar symptoms.

excepto que tenían síntomas similares.

And they needed to be treated in different ways.

Debían ser tratadas de manera diferente.

So it was kind of incredible, in retrospect,

En retrospectiva, es increíble que, a principios de siglo,

that at the beginning of the century,

tratáramos todas estas enfermedades diferentes

we had been treating all those different diseases

with the same drug,

con la misma droga,

just by giving people amphetamine, basically is what we were doing.

con anfetaminas, que era básicamente lo que se hacía.

Con la esquizofrenia y la depresión pasaba lo mismo.

And schizophrenia and depression are the same way.

So rather than prescribing drugs to people essentially at random,

En lugar de recetar fármacos de forma aleatoria,

as we had,

como lo hacíamos,

we learned how to predict which drugs would be most effective

aprendimos a predecir qué fármacos serían más eficaces, en qué pacientes,

in which patients,

and that just led to this huge improvement in outcomes.

y eso llevó a una mejora enorme en los resultados.

OK, I want to bring you back now to the year 2017.

Bien, regresemos al año 2017.

Some of this may sound satirical or even far fetched.

Algunas de estas cosas pueden parecer satíricas o rebuscadas.

And some of it is.

Y algunas lo son.

I mean, I can't actually see into the future.

Es decir, no puedo ver el futuro.

I don't actually know

No sé, obviamente,

if we're going to be drilling hundreds or thousands of microscopic holes

si vamos a hacer cientos o miles de perforaciones microscópicas

in our heads in 30 years.

en nuestras cabezas de aquí a 30 años.

But what I can tell you

Pero sí puedo decirles

is that we're not going to make any progress

que no vamos a progresar

towards understanding the human brain or human diseases

hacia la comprensión del cerebro humano o las enfermedades humanas

until we figure out how to get at the electrical activity of neurons

hasta no descubrir la forma de observar la actividad eléctrica de las neuronas

in healthy humans.

en personas sanas.

And almost no one is working on figuring out how to do that today.

Actualmente, no se está haciendo casi ningún estudio al respecto.

That is the future of neuroscience.

Ese es el futuro de la neurociencia.

And I think it's time for neuroscientists to put down the mouse brain

Creo que ya es hora

de que los neurocientíficos dejen de lado el cerebro del ratón

and to dedicate the thought and investment necessary

y se dediquen a pensar y a invertir lo necesario

to understand the human brain and human disease.

para comprender al cerebro humano y las enfermedades humanas.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)