Por qué los calamares son una ventana para desentrañar los misterios del cerebro humano

Investigadores de todo el mundo están utilizando calamares para desentrañar algunos de los misterios más profundos del cerebro humano. Estos moluscos marinos poseen uno de los sistemas nerviosos más grandes y sofisticados del reino animal, lo que los convierte en sujetos ideales para estudiar la neurobiología.

El calamar gigante (Architeuthis dux), en particular, tiene neuronas considerablemente grandes, conocidas como axones gigantes, que son mucho más fáciles de observar y manipular en un laboratorio en comparación con las neuronas humanas. Estas características únicas permiten a los científicos realizar experimentos detallados sobre la comunicación neuronal y la conductividad de los impulsos nerviosos.

Uno de los descubrimientos más relevantes a partir del estudio de los calamares se relaciona con el funcionamiento de los neurotransmisores y los canales iónicos en las neuronas.

El comienzo de estas investigaciones se remonta a mediados del siglo XX, cuando el fisiólogo inglés Alan Hodgkin y el biofísico Andrew Huxley utilizaron los axones gigantes del calamar para estudiar el potencial de acción de las neuronas. Sus experimentos revelaron cómo los iones de sodio y potasio cruzan la membrana neuronal para generar un impulso eléctrico. Este trabajo les valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1963 y sentó las bases para la neurociencia moderna.

En la actualidad, las técnicas han evolucionado, pero el calamar sigue siendo un modelo esencial. Los estudios recientes se han centrado en la bioluminiscencia de los calamares para desarrollar nuevas formas de visualizar la actividad neuronal. La bioluminiscencia, que es la capacidad de ciertos organismos de producir luz, permite a los investigadores observar en tiempo real la comunicación entre las neuronas. Esto ha llevado al desarrollo de herramientas como las proteínas fluorescentes, que pueden insertarse en neuronas humanas para estudiar procesos neurobiológicos básicos.

Un estudio publicado en la revista Nature Communications en 2020, llevado a cabo por un equipo de la Universidad de California en San Diego, demostró cómo la proteína verde fluorescente (GFP) derivada de las medusas y las proteínas bioluminiscentes de los calamares pueden usarse para rastrear la actividad neuronal con gran precisión. Estos avances tecnológicos permiten a los científicos observar cómo se propaga la actividad eléctrica a través de diferentes partes del cerebro en tiempo real.

Además, los calamares han sido utilizados para estudiar el fenómeno de la plasticidad sináptica, que es la capacidad del cerebro para cambiar y adaptarse en respuesta a nuevas experiencias. Un estudio realizado en 2019 por investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y publicado en Science exploró cómo las sinapsis de los calamares podían modificarse por la experiencia, proporcionando un modelo detallado de cómo ocurre la plasticidad en el cerebro humano.

El estudio de los calamares también ha sido crucial en la investigación de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson. Un estudio publicado en The Journal of Neuroscience en 2017 por un equipo de la Universidad de Queensland, en Australia, indicó que los mecanismos de acumulación de proteínas observados en los calamares eran similares a los que ocurren en los cerebros humanos afectados por estas enfermedades.

Además, los calamares han proporcionado conocimientos sobre las enfermedades neurodegenerativas y han ayudado en el desarrollo de terapias potenciales. Por ejemplo, investigadores de la Universidad de Sussex desarrollaron un fármaco experimental en 2021, basado en el estudio de los canales iónicos de los calamares, que mostró potencial para reducir la neuroinflamación en modelos animales de la enfermedad de Alzheimer.

Otro avance importante derivado del estudio de los calamares es la comprensión de la regeneración neuronal. A diferencia de los humanos, ciertos tipos de calamares pueden regenerar partes de su sistema nervioso. Estudios realizados por investigadores de la Universidad de Oxford, publicados en Nature Neuroscience en 2018, han explorado los mecanismos que permiten esta regeneración y buscan aplicaciones en la medicina regenerativa humana.

Los calamares han demostrado ser un modelo invaluable para la investigación neurocientífica. Desde los primeros estudios de Hodgkin y Huxley hasta los últimos avances en bioluminiscencia y terapia génica, estos animales han proporcionado pistas cruciales sobre el funcionamiento del cerebro humano.

Entender cómo las neuronas se comunican, adaptan, regeneran y deterioran a través de modelos basados en calamares profundiza nuestro conocimiento de la neurobiología básica y abre caminos prometedores para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas y otros trastornos neurológicos.