Esquizofrenia, depresión, miastenia… Un gran número de enfermedades neurológicas tienen su origen en el mal funcionamiento de un receptor neuronal. Estas proteínas, también conocidas como neuroreceptores, son las encargadas de enviar y detectar neurotransmisores, sustancias químicas que permiten la comunicación entre neuronas. Los distintos tipos de neuroreceptores y su localización en el sistema nervioso están bien caracterizados. Sin embargo, su función puede variar dependiendo de su ubicación en la neurona o en diferentes regiones del cerebro y, hasta el momento, no existía ningún método que permitiera a los expertos conocer estas diferencias.

Ahora, científicos del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) han desarrollado una técnica para determinar el rol de un neuroreceptor con gran precisión espacial y temporal. Este método, trasladable a otros receptores y proteínas, proporciona una nueva herramienta para entender cómo funciona el cerebro.

Esta innovadora metodología abre la puerta a cartografiar un atlas funcional del cerebro. “Ya existen atlas del cerebro, mapas tridimensionales que nos permiten saber su anatomía y qué neuroreceptores hay en cada región”, explica Pau Gorostiza, líder del estudio, profesor de investigación ICREA y responsable del Grupo de Nanosondas y Nanoconmutadores del IBEC. “Pero aún no sabemos qué papeles puede jugar un mismo tipo de receptor en diferentes áreas cerebrales. Nuestra investigación da nuevos pasos en el desarrollo de un atlas funcional del cerebro, una herramienta tan potente como necesaria para la neurobiología”.

Para entender la función fisiológica de un receptor es necesario saber dónde, cómo y durante cuánto tiempo lleva a cabo su actividad. Generalmente, este desafío se aborda con técnicas basadas en la modificación genética y la farmacología.

Sin embargo, estas metodologías tienen varias deficiencias. En primer lugar, suponen la inhibición del receptor en todo el organismo, hecho que impide observar la función específica del receptor en cada ubicación. Además, no es posible estudiar en detalle receptores esenciales, ya que inhibirlos puede provocar la muerte del animal.

Pero la deficiencia más notable es inherente a la técnica en sí: ¿podemos identificar la función de un receptor basándonos únicamente en lo que sucede cuando no está activo en un organismo? Aquí es donde entra en juego la técnica desarrollada por el equipo de Gorostiza. “Hemos intentado aplicar una lógica inversa, positiva. Hemos utilizado un fármaco que inhibe específicamente el neuroreceptor mGlu5, y que, además, es fotoconmutable. Esto significa que podemos activar los receptores allí donde iluminemos. Utilizando un láser de luz infrarroja pulsada, hemos conseguido activarlos con precisión de micrómetros (milésimas de milímetro) y a gran profundidad. De esta manera, hemos podido ver cómo actúa el neuroreceptor en diferentes regiones de una misma neurona”, explica el experto.