Encender y apagar determinadas células nerviosas mediante luz para observar qué papel desempeñan en el cerebro es, a día de hoy, una de las herramientas más importantes de la neurociencia. La técnica que lo hace posible, conocida como optogenética, ha valido este lunes el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2026 a Karl Deisseroth, Peter Hegemann y Georg Nagel.
El Instituto Karolinska de Estocolmo ha reconocido al estadounidense Deisseroth, investigador de la Universidad de Stanford, y a los alemanes Hegemann, de la Universidad Humboldt de Berlín, y Nagel, de la Universidad de Würzburg, por sus descubrimientos sobre “los canales iónicos activados por luz y la optogenética”.
La importancia de su trabajo radica en que ha proporcionado a los científicos una herramienta para controlar mediante luz células nerviosas concretas y estudiar cómo determinados circuitos neuronales intervienen en los recuerdos, las emociones o los comportamientos. Para el Comité Nobel, los tres investigadores han sentado “las bases de una nueva era en la neurociencia”.
De un alga al cerebro
El origen de este avance se encuentra en un alga unicelular. A principios de la década de 2000, Peter Hegemann y Georg Nagel descubrieron la canalrodopsina, una proteína que permite a estos organismos responder a la luz.
Cuando la canalrodopsina recibe luz azul, abre un canal que permite el paso de iones a través de la membrana de la célula, generando una señal eléctrica. Los científicos comprobaron además que podían introducir la proteína en otras células y hacer que estas también respondieran a estímulos luminosos.
El descubrimiento abrió una posibilidad especialmente relevante para la neurociencia: utilizar esas proteínas para controlar la actividad de las neuronas.
Fue Karl Deisseroth quien dio ese paso. El científico introdujo el gen de la canalrodopsina en neuronas de ratas y consiguió desencadenar una señal nerviosa al iluminarlas con luz azul. El trabajo fue publicado en 2005 y, dos años después, consiguió que este mecanismo funcionara en el cerebro de ratones vivos.
De esta combinación de genética y luz surgió la optogenética, una técnica que permite seleccionar determinadas células nerviosas y activar o inhibir su actividad mediante pulsos luminosos.
Una nueva forma de estudiar el cerebro
La principal diferencia respecto a herramientas anteriores está en la precisión. Durante décadas, los científicos pudieron relacionar determinadas áreas cerebrales con funciones concretas, pero resultaba más difícil demostrar qué células eran responsables de un determinado comportamiento.
La optogenética permite intervenir sobre poblaciones específicas de neuronas con una precisión temporal de milisegundos y observar qué sucede después. De esta forma, los investigadores pueden estudiar relaciones de causa y efecto entre la actividad de un circuito cerebral y una determinada respuesta.
“La optogenética ofrece oportunidades para cartografiar el cerebro de una forma con la que antes solo podíamos soñar”, ha asegurado Per Svenningsson, presidente del Comité Nobel de Fisiología o Medicina.
Desde su desarrollo, esta herramienta se ha extendido por laboratorios de todo el mundo y se utiliza para investigar circuitos relacionados con la memoria, el movimiento, el miedo, las adicciones o las emociones, además de profundizar en las bases de diferentes trastornos neurológicos y psiquiátricos.
Sus posibilidades también han comenzado a explorarse en medicina. Una de las líneas de investigación trata de utilizar la optogenética para restaurar parcialmente la visión en personas con discapacidad visual, aunque buena parte de sus aplicaciones continúan todavía en el terreno experimental.
El desarrollo de este campo no se limita a los tres científicos reconocidos ahora por el Nobel. Otros investigadores, entre ellos Edward Boyden y Gero Miesenböck, han realizado también contribuciones importantes a la optogenética. De hecho, Deisseroth, Boyden y Miesenböck recibieron conjuntamente en 2016 el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Biomedicina por sus aportaciones a esta tecnología.
El galardón de este año reconoce así un avance que comenzó estudiando cómo un alga unicelular reaccionaba ante la luz y terminó proporcionando una nueva manera de investigar el cerebro. Una herramienta que ha permitido pasar de observar la actividad neuronal a intervenir sobre circuitos específicos para comprender mejor cómo se generan funciones tan complejas como los recuerdos, las emociones o el comportamiento.
