Página/12 :: futuro :: Entre la física y la biología

Por Martin De Ambrosio

Dos disciplinas claramente diferenciadas como la física y la biología, que incluso parecen no tener mucho que hacer juntas se encuentran en un científico argentino que –con la “excusa” de identificar los elementos comunes entre el canto de los pájaros y la voz humana– tantea de paso qué hay en esa frontera. “En la interdisciplina uno encuentra problemas hermosísimos, gente muy dispar, y choques de cultura, de lenguaje, de costumbres y aparecen desde el punto de vista científico saltos cualitativos enormes.” Así piensa Gabriel Mindlin, físico de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA), que ha rozado la biología con sus estudios del canto de los pájaros y el desarrollo de neuronas electrónicas.
–¿Qué le puede aportar la biología a la física?
–La biología le aporta a la física una serie de problemas que proponen un desafío a la sobresimplificación corriente en otros problemas científicos. La biología para operar necesita de la complejidad. En una siringe (órgano de canto de las aves) los mecanismos que intervienen son muchos, y hay que introducir las no linealidades del proceso. En biología cuando se simplifican demasiado las cosas, ya no funcionan.

El canto de los pajaros
–Sé que suena un poco exótico, pero el interés es el siguiente: de las nueve mil especies de aves que existen, cuatro mil adquieren su canto de la misma manera que los humanos adquieren el lenguaje.
–¿Es decir...?
–... que necesitan escuchar a un tutor, se hacen una representación de qué es lo que está pasando, después intentan –como los bebés cuando empiezan a imitar a un adulto– hacer las vocalizaciones de imitación, tratan de ajustar esa imitación a esa representación neuronal hasta que logran hacerlo y pueden adquirir un enorme repertorio. El asunto es que los mecanismos neuronales de aprendizaje tienen muchas similitudes con el problema de la adquisición del habla en el humano; se lo utiliza como un campo de experimentación porque se hacen con pajaritos cosas que jamás se podrían hacer con un humano. Hay muchos biólogos estudiando qué rol cumple cada parte del cerebro en el aprendizaje.
–¿Y cómo entra la física?
–Entendiendo cómo es el mecanismo físico que está involucrado se entiende qué tipo de instrucciones tuvo que mandar el cerebro para llevar a cabo un control sobre eso y recuperar “hacia arriba”, en el cerebro, pistas sobre cómo es la arquitectura neuronal, la organización cerebral que está involucrada en los procesos de aprendizaje. Eso incluye el modelizado desde el punto de vista del aparato físico en sí, para tratar de entender qué arquitectura puede dar lugar a ese tipo de vocalizaciones y demás. Acá hacemos trabajos teóricos y colaboramos con biólogos norteamericanos que hacen gran parte de los experimentos en los que nos basamos.
–¿Acá mismo (en Ciudad Universitaria) trabajan con pajaritos?
–No, en la UBA no hacemos los experimentos. En esta línea en particular nuestros colaboradores son biólogos de EE.UU. Sí interactuamos con biólogos de Argentina y de la UBA en la otra línea: el intento de hacer neuronas electrónicas. La idea, para un físico como yo, es cuán simplificable es una neurona. Ver cuán matematizable es, cuán reductible es. Y lo que hacemos es fabricar dispositivos que obedecen a situaciones que nosotros conjeturamos rigen el comportamiento de las neuronas. Luego, en colaboración con la bióloga Lidia Szczupak, que trabaja con sanguijuelas, lo que hacemos es tratar de reemplazar neuronas verdaderas por neuronas electrónicas y ver si el sistema nervioso se comporta en ciertos aspectos de manera similar. Con un grupo de estudiantes construimos esos dispositivos, intentamos reemplazar alguna neurona para ver si el efecto de excitar neuronas en este sistema nervioso con la neurona verdadera y la neurona electrónica son equivalentes.
–¿Se implantaron esas neuronas electrónicas?
–Sí, se implantaron en sanguijuelas y se obtienen respuestas con un alto grado de parecido.
–¿Y siguen chupando sangre igual?
–No, esto se hace con la sanguijuela muerta. Se la mata, se saca un bulbo nervioso, pero sigue funcionando por varias horas.
–¿Cómo son estos circuitos?
–Son circuitos muy elementales que tienen resistencia, capacitores, distintos elementos electrónicos sin ningún tipo de sofisticación. El secreto está en que la receta de preparación está hecha para que obedezcan a las mismas ecuaciones matemáticas que uno elabora cuando hace un modelo de neurona. En un cablecito de entrada se testea un potencial y en uno de salida se larga una corriente que sería un equivalente a la corriente eléctrica que pasaría por la neurona.
–¿Se piensa llevar a algún animal vivo?
–A mí me gustaría usar este tipo de implantes para controlar algunos núcleos involucrados en el canto de pájaros.
–¿O sea que ambas líneas de investigación pueden encontrarse?
–No son dispares. La pregunta científica última es si la física, con su metodología reduccionista, puede hacer una contribución o si la biología realmente tiene un paradigma distinto. Entonces vamos a ver si todos estos intentos de aproximarse a los problemas biológicos pueden dan lugar a resultados relevantes o si son sobresimplificaciones que matan la riqueza del problema. Ahí hay una cuestión de fondo: ¿en la biología los reduccionismos pueden aportar algo? ¿O bien se trata de paradigmas distintos e inconmensurables?
–¿Usted qué piensa?
–Yo tengo la idea de que sí, que la física tiene cosas que contribuir, pero me tomo este diálogo con la biología con mucha humildad: el resultado de años de trabajo puede dar una respuesta negativa, que los sistemas sean intrínsecamente complejos. Es fascinante porque la biología está pasando por un momento de una verdadera revolución conceptual. Como se ve en la genómica, en el área del cerebro, el dispositivo dinámico más complejo que uno puede concebir, el área de las neurociencias, etc. Se intenta un diálogo donde uno aproxima su paradigma de trabajo, los biólogos sus conocimientos del sistema, y se intenta avanzar en líneas nuevas.

Producción: Federico Kukso

Gabriel Mindlin y El canto de los pajaros

Entre la física y la biología