La Simons Foundation destinará 80 millones de dólares durante 10 años a investigar cómo la disponibilidad de energía influye en el funcionamiento del cerebro. La colaboración, anunciada el 2 de noviembre, reúne a 26 investigadores que buscarán relacionar el metabolismo de las células con la actividad de los circuitos neuronales.
El programa, llamado Simons Collaboration on Brain Energetics (SCOBE), estudiará gusanos, moscas, ratones y humanos. Sus integrantes combinarán experimentos con modelos computacionales y compartirán datos para examinar qué mecanismos se repiten entre especies.
Del consumo total al costo de cada tarea
El Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) estima que el cerebro humano utiliza una potencia de unos 20 vatios. Esa cifra da una idea del consumo global, pero no indica por sí sola cuánto cuesta activar una célula, sostener un circuito o formar un recuerdo.
Uno de los planes de SCOBE es desarrollar sensores para seguir moléculas relacionadas con la energía, como la glucosa y el trifosfato de adenosina (ATP), que las células utilizan para alimentar sus procesos. La fundación quiere estudiar cuánto requieren distintas células para enviar señales o retirar desechos, y cómo se distribuyen los recursos entre ellas.
A otra escala, los equipos investigarán cómo la energía disponible influye en circuitos implicados en la visión, la navegación y la memoria. También analizarán cómo responde el cerebro cuando cambia el suministro, por ejemplo, ante una reducción del oxígeno.
"Todavía no entendemos cómo esos límites energéticos moldean la estructura del cerebro y la forma en que procesa información", afirmó Kelsey Martin, vicepresidenta ejecutiva de la división de Autismo y Neurociencia de la fundación.
Un modelo previo y las preguntas que siguen abiertas
Tim Vogels, investigador del ISTA, recibirá 3 millones de dólares del financiamiento total. Su grupo desarrollará modelos que vinculen el metabolismo de las mitocondrias con la actividad neuronal y, junto con otros laboratorios, modelos de redes más grandes para estudiar el aprendizaje.
En un artículo publicado en 2023 en Proceedings of the National Academy of Sciences, Vogels y Chaitanya Chintaluri propusieron que la actividad espontánea de algunas neuronas podría ayudar a gastar energía y limitar condiciones que favorecen la acumulación de sustancias reactivas en las mitocondrias.
Los autores construyeron modelos a partir de resultados experimentales previos y plantearon predicciones para poner a prueba la hipótesis. Su trabajo muestra una posible relación entre metabolismo y actividad neuronal; todavía no demuestra que ese mecanismo opere de forma general en el cerebro.
La nueva colaboración examinará tanto la escasez como el exceso de energía. El equipo de Vogels prevé usar datos de otros grupos para modelar cómo responden las neuronas y las células gliales a cambios de corto plazo en metabolitos relacionados con el suministro energético.
Por qué importa para las imágenes cerebrales
Otra línea del programa estudiará el acoplamiento neurovascular, la relación entre la actividad neuronal y los cambios en el suministro de sangre. Esa conexión influye en la interpretación de la resonancia magnética funcional, una técnica que permite estudiar la actividad cerebral de forma indirecta.
Una revisión publicada en Journal of Neurophysiology explica que la señal de la resonancia está vinculada a cambios en el flujo sanguíneo y la oxigenación, y que siguen abiertas preguntas sobre su relación con la actividad neuronal, en particular durante el reposo. SCOBE espera aportar datos sobre esa conexión; sus aplicaciones a la interpretación de imágenes dependerán de los resultados que obtenga.
La fundación plantea el envejecimiento y el neurodesarrollo como áreas que podrían beneficiarse de una mejor comprensión de la energía cerebral. El anuncio presenta un programa de investigación, no un tratamiento ni un resultado clínico nuevo.
