‘El canto de las neuronas’
Una herramienta informática utiliza las notas musicales para estudiar la distribución y morfología de las espinas dendríticas en el cerebro normal y de pacientes con la enfermedad de Alzheimer.
03.11.14
Por JAVIER DE FELIPE
No requiere un gran esfuerzo de imaginación ver a las neuronas con sus prolongaciones como árboles y otras plantas. Ciertamente, la densidad y distribución de las neuronas del cerebro es tal que forman verdaderos bosques que han servido como una fuente inagotable de inspiración artística y poética para muchos científicos. Cajal se sentía profundamente atraído por el estudio del cerebro humano y las mariposas del alma —como tan bellamente denominó metafóricamente a las células piramidales—, o como a menudo las describía, “las nobles y enigmáticas células del pensamiento”, sugiriendo con esto que representan los principales componentes de los circuitos neuronales de la corteza cerebral.
Por otra parte, las espinas dendríticas —consisten en pequeñas protuberancias dendríticas que típicamente empiezan siendo delgadas y acaban en un bulbo o granito— representan un componente crucial en la estructura y función de las células piramidales. De hecho, las espinas dendríticas se consideran las estructuras básicas en los procesos de plasticidad, aprendizaje y memoria. Estas características son la causa de que el estudio de las espinas dendríticas sea un tema del máximo interés en estos momentos.
Resulta que para estudiar la distribución y morfología de las espinas dendríticas en el cerebro normal y de pacientes con la enfermedad de Alzheimer hemos desarrollado recientemente una herramienta exploratoria utilizando notas musicales*. Esta forma de análisis consiste en que los rasgos morfológicos más relevantes de la morfología de la espina y su distribución espacial en una neurona dada se transforman en notas musicales, basándonos en los siguientes atributos que definen cómo perciben los humanos los sonidos musicales: timbre, tono, amplitud y duración.
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Para la representación de estos atributos musicales utilizamos el típico pentagrama. Así hemos demostrado que el análisis de audio de dendritas con espinas con morfología y distribución aparentemente similares pueden sonar muy diferente, lo que permite descubrir diferencias estructurales que no son evidentes mediante la simple inspección visual. Es decir, la reproducción de las frases musicales obtenidas proporciona una manera muy rápida y fácil de discriminar entre diferentes escenarios.
Además, uno de los aspectos más interesantes de esta herramienta informática es que las traducciones morfológico-musicales pueden servir como guía para el análisis matemático del diseño estructural de las células piramidales, de tal forma que al escuchar el mapa musical de las dendritas nos puede revelar sustratos anatómicos que no son evidentes o que pasan desapercibidos mediante la inspección visual. De este modo, la música no solo sirve para el disfrute intelectual y la expresión artística, sino que nos permite adentrarnos en el interior del cerebro para conocer sus misterios a través del canto de las neuronas. ¿Cómo sonarán las neuronas de las distintas áreas corticales en el cerebro humano y en el de otras especies, o cuando el cerebro enferma? ¿Será la música la clave para descubrir algunos de los secretos que guardan los bosques neuronales?
* TOHARIA P, MORALES J, DE JUAN O, FERNAUD I, RODRÍGUEZ A, DE FELIPE J. “Musical representation of dendritic spine distribution: A new exploratory tool”. Neuroinformatics. 2014 Apr; 12(2):341-353.
Javier de Felipe es profesor de investigación del CSIC en el Instituto Cajal y director del Laboratorio Cajal de Circuitos Corticales (CSIC-UPM).
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El alcance de esta novedosa línea de investigación que combina varias disciplinas científicas con la música pudo disfrutarse en el concierto-conferencia ‘El Canto de las Neuronas’, que se celebró el día 29 de octubre en la sede central del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). El acto, presidido por la reina Sofía y patrocinado por la Fundación Española de Esclerosis Múltiple, contó con la participación del Cuarteto Almus, el CSIC, la Fundación Reina Sofía, la Fundación Cien y la Universidad Politécnica de Madrid.
Programa del acto