La Iniciativa BRAIN está celebrando una década de avances en la investigación neurocientífica y neuro tecnológica mediante la financiación de proyectos innovadores. Como parte de una serie rotativa de entradas de blog, los directores de los Institutos y Centros asociados a la Iniciativa BRAIN comparten sus opiniones y perspectivas sobre el impacto que BRAIN ha tenido en sus respectivas misiones, y viceversa.
Este año se celebra el 50º aniversario del Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas (NIDA, por su sigla en inglés). La investigación que el NIDA ha financiado y llevado a cabo durante cinco décadas ha contribuido en gran medida al avance de la comprensión biomédica de la adicción como una afección tratable en la que intervienen los sistemas cerebrales que rigen la recompensa, la emoción, el estrés y el autocontrol. Las investigaciones del NIDA han contribuido a allanar el camino para enfoques eficaces de prevención, tratamiento y reducción de daños, y han abierto nuevas vías para la recuperación.
El NIDA ha desempeñado un papel clave en la Iniciativa BRAIN, ya que nuestro Instituto continúa aplicando estas nuevas herramientas y conocimientos emergentes para informar la investigación sobre la ciencia del consumo de drogas y la adicción. Mientras Estados Unidos sigue enfrentándose a una devastadora epidemia de sobredosis impulsada en los últimos años por la afluencia de fentanilo ilícito, los esfuerzos científicos del NIDA son cada vez más importantes. Central a esos esfuerzos es nuestra inversión significativa en la investigación básica de la neurociencia. Desde su lanzamiento hace una década, la Iniciativa BRAIN ha ayudado y acelerado enormemente esa investigación. Las herramientas desarrolladas a través de la Iniciativa BRAIN están catalizando la capacidad de los científicos para monitorizar y manipular con precisión la actividad cerebral a múltiples escalas, proporcionándonos una comprensión cada vez más precisa de los mecanismos cerebrales que subyacen a los efectos de las drogas y sugiriendo posibles vías para mitigar, prevenir o revertir esos efectos para sanar el cerebro.
¿Por qué cree que es importante que el NIDA participe en la Iniciativa BRAIN de los NIH?
La iniciativa BRAIN ha transformado la investigación en neurociencia a muchos niveles. Ha creado una cultura de trabajo científico en equipo que ha conducido al desarrollo y difusión de nuevas herramientas que se han utilizado para caracterizar la expresión génica con resolución celular en múltiples especies, herramientas que permiten visualizar y manipular circuitos neuronales, así como nuevos enfoques de la ciencia de datos y el modelado computacional. Nuestro personal que trabaja en los equipos del programa de la Iniciativa BRAIN tiene una exposición única a estos enfoques y tecnologías que tendrán una influencia esencial en la investigación de nuestro Instituto en los próximos años.
Los avances posibilitados por la Iniciativa BRAIN transformarán la investigación traslacional al mejorar la validez y la innovación de los modelos que utilizamos para sondear los mecanismos subyacentes al consumo de sustancias y los trastornos por consumo, enriqueciendo la capacidad de innovación de nuestra comunidad investigadora. La participación del NIDA en la Iniciativa BRAIN proporciona oportunidades para acelerar la aplicación de estos avances entre los investigadores que se centran en estos temas. Y permite al NIDA promover áreas de interés en las que nuestro Instituto ha estado por delante, incluyendo la investigación de células no neuronales (glía) y estudios de desarrollo que encajan con el estudio del Desarrollo Cognitivo y Cerebral del Adolescente (ABCD, por su sigla en inglés).
¿Cómo ha participado el NIDA en la Iniciativa BRAIN de los NIH?
Varios miembros del personal científico del NIDA forman parte de los equipos del programa de la Iniciativa BRAIN, y nuestro Instituto dirige o codirige algunos de los proyectos claves de la Iniciativa BRAIN. El NIDA codirige el equipo que gestiona el proyecto de Ciencia de Datos e Informática (en inglés), que está creando la infraestructura informática necesaria para almacenar, compartir e interpretar las enormes cantidades de datos recopilados por la Iniciativa BRAIN. El NIDA también codirige el programa de investigación Herramientas y Tecnologías para las Células y Circuitos Cerebrales (en inglés), que está creando atlas (en inglés) de las células neuronales y gliales del cerebro. Este conocimiento fundamental se utilizará para construir vectores virales que permitan monitorizar y manipular la función cerebral a nivel celular.
También somos uno de los principales promotores del Programa de Cuantificación y Sincronización del Comportamiento Cerebral (BBQS, por su sigla en inglés) (en inglés). Este programa singularmente transdisciplinar, que acaba de lanzarse en 2022, apoya el desarrollo y la validación de herramientas y métodos novedosos para cuantificar comportamientos complejos y registrar simultáneamente la actividad cerebral. Este programa promete transformar la neurociencia conductual y cognitiva apoyando la investigación que generará herramientas de alta resolución para analizar el comportamiento y nuevos enfoques computacionales y teóricos para comprender el comportamiento como un sistema complejo. El NIDA lidera el área de énfasis del BBQS sobre comportamiento organísmico.
A pesar de que solo se puso en marcha hace dos años, el concepto BRAIN BBQS ha influido en múltiples iniciativas del NIDA, entre ellas la Traslación de las Influencias Socioambientales en el Desarrollo Neurocognitivo y el Riesgo de Adicción (TransSINDA, en inglés), los Estudios Mecanísticos sobre el Comportamiento Social en el Trastorno por Consumo de Sustancias (tanto en humanos (en inglés) como en modelos animales (en inglés)) y el Consorcio de Genómica Animal del NIDA (en inglés). Estas iniciativas apoyan la investigación que identifica las relaciones causa-efecto entre los factores socioambientales y la función cerebral que guía el comportamiento.
Para avanzar en el surgimiento del tití común como modelo animal prometedor en neurociencia, el NIDA también ha desempeñado un papel de liderazgo en la iniciativa del tití transgénico de BRAIN. Este conjunto de proyectos tiene como objetivo desarrollar herramientas y técnicas novedosas para la edición del genoma (en inglés) del tití y la edición de la línea germinal masculina (en inglés) con el fin de facilitar la investigación sobre los fundamentos genéticos de la salud y las enfermedades cerebrales, así como técnicas de reproducción asistida (en inglés) para aumentar la eficacia de estos procedimientos.
¿Cuáles son los principales avances o conversaciones científicas financiadas por BRAIN de las que ha formado parte el NIDA?
Como uno de los institutos que codirigen el programa de investigación Herramientas y Tecnologías para las Células y Circuitos Cerebrales de la Iniciativa BRAIN, el NIDA ha participado estrechamente en la elaboración y el apoyo del inventario y el mapeo molecular de las clases celulares en todo el cerebro del ratón, y existen planes en curso para lograr lo mismo en cerebros humanos y de primates no humanos.
Un componente de este programa es la Red de Censo Celular (en inglés), y entre las regiones cerebrales de interés central en este proyecto se encuentran los ganglios basales. Los ganglios basales comprenden la vía de la recompensa y otros circuitos que desempeñan un papel importante en los trastornos por consumo de sustancias. Personal científico del NIDA y varios becarios financiados por el NIDA están participando en el esfuerzo de crear un mapa sistemático de esta región para mejorar nuestro conocimiento de su arquitectura celular y molecular. Esta investigación tiene el potencial de conducir a herramientas que podrían dirigirse selectivamente a los constituyentes celulares de los ganglios basales, lo que supondría un avance revolucionario para la ciencia del NIDA.
A través de programas de la Iniciativa BRAIN como el BBQS mencionado anteriormente, el NIDA ha estado codirigiendo las discusiones sobre el avance de las relaciones causa-efecto en la investigación de la neurociencia humana. Ahora disponemos de grandes conjuntos de datos neurocognitivos que pueden extraerse y analizarse mediante enfoques de redes a gran escala, como los generados por el Proyecto Conectoma Humano (en inglés) y el estudio ABCD en curso . Estas bases de datos han permitido obtener nuevos conocimientos sobre la función cerebral fundamental y la disfunción neurocognitiva. Por ejemplo, el ABCD está profundizando en nuestra comprensión de cómo las exposiciones ambientales afectan a la neuro-cognición, incluso revelando factores como la desventaja económica y la discriminación social que pueden ser objeto de esfuerzos de prevención. Pero, aunque estos conjuntos de datos son excelentes para identificar asociaciones entre la estructura/función de la red y el comportamiento, por lo general no pueden ayudarnos a establecer relaciones causales, lo que deja una brecha en nuestra capacidad para convertir los hallazgos en aplicaciones clínicas.
Los datos derivados de nuevos métodos y enfoques, como la perturbación sistemática de circuitos en combinación con registros neuronales en un contexto conductual, tienen potencial para llenar esta brecha y avanzar de manera significativa en nuestra comprensión de estas importantes relaciones causa-efecto en la neurociencia humana.
¿Cómo ha hecho avanzar o adaptado la misión del NIDA la Iniciativa BRAIN?
Muchas herramientas desarrolladas a través de la Iniciativa BRAIN están ayudando a los científicos del NIDA a comprender cómo las drogas afectan al cerebro, desde el nivel celular hasta el de circuito. Por ejemplo, los programas de investigación del NIDA inspirados por la Iniciativa BRAIN ya están produciendo hallazgos muy interesantes. Uno de ellos es la Respuesta Opioide Unicelular en el Contexto del VIH del NIDA, o SCORCH, que está aplicando enfoques basados en la secuenciación unicelular para inventariar las dianas celulares de las drogas y los cambios en esas dianas que las drogas inducen. Un equipo financiado por el NIDA ha identificado recientemente un grupo de neuronas en el núcleo peduncular dorsal, una región cerebral central para la regulación emocional, la recompensa y la motivación, que actúa como regulador maestro de la recompensa de los opioides (en inglés).
Otra iniciativa del NIDA inspirada en BRAIN es el Colaboratorio de Conjuntos Neuronales y Sustancias de Consumo (NExUS), que pretende integrar la información molecular de las taxonomías celulares con la medición de la dinámica de las poblaciones neuronales en animales con conducta. NExUS pretende descifrar cómo la actividad dentro del mosaico de células cerebrales «codifica» propiedades particulares de las sustancias de uso indebido, como las propiedades analgésicas frente a las adictivas de los opioides. Un equipo financiado por el NIDA también ha utilizado recientemente un modelo de ratón para identificar un circuito cerebral que interviene en el alivio del dolor con placebo (en inglés).
En sus 10 años, la iniciativa BRAIN ha proporcionado herramientas para visualizar, monitorizar y manipular la actividad cerebral desde el nivel molecular al de red y ha conducido a un crecimiento exponencial en la comprensión del funcionamiento del cerebro. El NIDA ha sido un actor clave en este esfuerzo, y nuestro Instituto continúa aplicando estas nuevas herramientas y conocimientos emergentes para informar la investigación sobre cuestiones urgentes bajo su misión de avanzar en la ciencia del consumo de drogas y la adicción.
Dra. Nora Volkow, directora
Aquí destaco la importante labor que está llevando a cabo el NIDA y otras novedades relacionadas con la ciencia detrás del consumo de drogas y la adicción.
