El descubrimiento cambió profundamente la manera en que los investigadores estudian el cerebro. La técnica resultante, conocida como optogenética, permite controlar determinados grupos de células nerviosas mediante luz y observar qué ocurre con funciones como la memoria, el comportamiento, el movimiento o el sueño.
Todo comenzó con una pequeña alga verde
Durante los años 90, Peter Hegemann estudiaba cómo la microalga Chlamydomonas reinhardtii detectaba la luz y se desplazaba hacia ella.
Los experimentos mostraban algo sorprendente: la respuesta eléctrica de la célula aparecía extremadamente rápido después de recibir luz. Esa velocidad sugería que el mecanismo era mucho más directo que las complejas cadenas bioquímicas utilizadas por otros organismos para detectar estímulos luminosos.
A comienzos de la década de 2000, Hegemann y Georg Nagel consiguieron identificar las proteínas responsables. Las llamaron canalrodopsinas.
Estas proteínas funcionan como diminutos canales situados en la membrana celular. Cuando reciben luz de determinada longitud de onda, se abren y permiten el paso de iones, modificando así la actividad eléctrica de la célula.
De las algas al cerebro
El siguiente gran salto llegó cuando los científicos se preguntaron qué ocurriría si esas proteínas pudieran introducirse en neuronas.
En 2005, Karl Deisseroth y sus colaboradores demostraron que era posible colocar canalrodopsina-2 en neuronas y utilizar pulsos de luz azul para provocar potenciales de acción con una precisión de milisegundos.
De repente, los investigadores disponían de una especie de interruptor óptico para las células nerviosas. Mediante técnicas genéticas podían seleccionar determinados tipos de neuronas, hacer que produjeran proteínas sensibles a la luz y después activarlas utilizando fibras ópticas.
Había nacido la optogenética.
Una herramienta que transformó la neurociencia
Antes de esta tecnología, era extremadamente difícil determinar qué grupos específicos de neuronas eran responsables de una determinada conducta.
La optogenética permitió comenzar a responder preguntas mucho más precisas. Los investigadores pueden activar o inhibir circuitos cerebrales concretos y estudiar cómo cambian el movimiento, el miedo, la memoria, la interacción social o el sueño.
La técnica se convirtió rápidamente en una herramienta fundamental para miles de laboratorios de neurociencia de todo el mundo.
De estudiar el cerebro a intentar recuperar la visión
El potencial de las canalrodopsinas no termina en la investigación cerebral. Una de sus aplicaciones experimentales más llamativas busca devolver cierta sensibilidad visual a personas que han perdido los fotorreceptores de la retina.
En 2021, investigadores informaron que un paciente con retinitis pigmentosa que llevaba décadas prácticamente ciego logró recuperar parcialmente la capacidad de localizar y reconocer objetos después de recibir una terapia optogenética combinada con unas gafas especiales.
Todavía se trata de una tecnología experimental, pero demuestra hasta dónde ha llegado aquella investigación que comenzó observando cómo una pequeña alga reaccionaba ante la luz.
Más de tres décadas después, ese mecanismo aparentemente sencillo terminó proporcionando una de las herramientas más poderosas de la neurociencia moderna y, ahora, también un Premio Nobel.
