Simposi internacional: la física al servei del cervell

Amb motiu de la segona edició del Symposium “Connection between physics & metabolism in brain function”, que se celebrarà el pròxim 7 de novembre a la Universitat de la Sorbona (París), compartim aquesta entrevista realitzada per l'Institut del Cervell a la Dra. Ángeles García-Cazorla, neuropediatra de l'Hospital Sant Joan de Déu i professora de la Universitat de Barcelona i la Prof. Fanny Mochel, directora del Reference Center for Neurometabolic Diseases de La Pitié-*alpêtrière Hospital, i professora de la Sorbonne Université.

La trobada busca bastir ponts entre disciplines tradicionalment separades: física, metabolisme, neurociència, filosofia i art. El seu objectiu comú és obrir noves vies de coneixement i de tractament per a les malalties neurometabólicas i neurodegeneratives.

Compartim a continuació la traducció de l'entrevista publicada originalment en francès a la web de la Sorbonne Université, en la que totes dues investigadores expliquen l'origen d'aquesta iniciativa i el sentit d'una col·laboració científica i humana que uneix París i Barcelona.

Com va sorgir la idea d'aquest simposi entorn de la física i les neurociències?

Fanny Mochel: Tot va sorgir d'una trobada humana. Durant un festival científic als Pirineus, vaig conèixer a Sylvie Vauclair, l'astrofísica que donarà la conferència inaugural del simposi. La seva xerrada sobre la gènesi dels elements en l'univers i sobre com la vida emergeix de la matèria em va marcar profundament. Mostrava fins a quin punt la interdisciplinarietat entre química, física i biologia és essencial. Em vaig dir que potser ens faltava un nivell de comprensió en la nostra manera d'abordar la biologia i el metabolisme cel·lular. Unes setmanes després, li ho vaig comentar a Ángeles durant una conferència internacional.

Ángeles García-Cazorla: Per part meva, solc llegir assajos per a alimentar la meva reflexió més enllà de la recerca clínica, especialment sobre el vincle entre la física quàntica i la biologia. Quan Fanny em va parlar de la seva trobada amb Sylvie Vauclair, ens vam adonar que les nostres intuïcions coincidien: calia crear un espai on aquestes disciplines poguessin trobar-se. Així va néixer la idea d'un esdeveniment internacional, multidisciplinari, que qüestionés el vincle entre la física i el metabolisme cerebral.

Quins ensenyaments extreieu de la primera edició, organitzada a Barcelona en 2024?

F. M.: La primera edició va ser un gran èxit. Vam acollir a investigadors de renom que es van sentir atrets per la dimensió interdisciplinària del simposi. L'entusiasme i la curiositat eren palpables. Aquesta experiència ens va convèncer per a continuar l'aventura i consolidar i transmetre aquest enfocament, perquè uns altres s'inspirin en ell i contribueixin en les pròximes edicions.

Com col·laboren els seus equips entre França i Espanya?

F. M.: Aquest diàleg passa primer per l'organització d'esdeveniments internacionals i per la formació. L'Ángeles ha llançat un màster internacional sobre neurometabolisme, en el qual participo al costat d'altres experts, i que inclou una escola d'estiu i un simposi anual.
També fomentem els intercanvis entre els nostres equips: des de fa uns mesos acullo a una neuròloga de l'equip de l'Ángeles, especialitzada en pediatria i malalties rares metabòliques, que ve a observar els nostres treballs sobre les formes adultes, sovint menys conegudes que les infantils.
 

A. G. C.: La nostra ambició és crear un laboratori conjunt entre l'Institut del Cervell a París i l'Institut de Recerca Sant Joan de Déu a Barcelona. Això ens permetria establir programes doctorals conjunts, acollir investigadors i investigadores en totes dues estructures, i desenvolupar una xarxa de col·laboració sòlida.

El vostre partnership encarna un enfocament europeu de la recerca. Què n'obteniu d'això?

A. G. C.: És una oportunitat formidable per a buscar l'excel·lència i col·laborar amb especialistes de molt alt nivell. També és una obertura cultural: cada país té la seva manera de pensar i fer ciència. Aquesta diversitat ens impulsa a sortir dels nostres costums; a enriquir els nostres enfocaments i a inspirar-nos mútuament.

F. M.: Encara que compartim un llenguatge científic comú, la nostra formació i els nostres llegats culturals difereixen. Existeixen "escoles" francesa, espanyola, alemanya... Aquestes tradicions modelen les nostres maneres de plantejar les preguntes, d'interpretar els resultats, d'ensenyar.
Aquest diàleg entre cultures científiques ens obliga a prendre distància, a veure les coses des d'un altre angle. Precisament això és el que fa la nostra col·laboració tan estimulant: l'excel·lència no sols està en una altra part, també està en la diversitat de punts de vista.

Com pot la física il·luminar el funcionament del cervell més enllà de la biologia?

A. G. C.: Les neurones ja representen un desafiament físic excepcional. Molt llargues i polaritzades, necessiten una maquinària complexa per a transportar molècules d'un extrem a un altre en nanosegons; és el que jo dic la física del transport.
A això s'afegeix la física elèctrica o electrofisiologia: els potencials de membrana i les càrregues elèctriques del cervell han d'estar perfectament sincronitzats per a formar xarxes de comunicació entre neurones. Quan aquests equilibris s'alteren, apareixen les malalties. És el que busquem comprendre.

Quines eines físiques permeten observar millor el cervell?

F. M.: Els mètodes físics, com la ressonància magnètica, han evolucionat molt aquests últims anys. Gràcies a la elastografía per ressonància magnètica, per exemple, ara podem visualitzar les propietats físiques del cervell. Aquesta rigidesa augmenta amb l'envelliment i sembla jugar un paper clau en la neurodegeneración. Treballs recents sobre la malaltia d'Alzheimer mostren que aquesta rigidesa és un factor predictiu important, molt abans que la càrrega de proteïna amiloide. 

Aquestes restriccions mecàniques no sols podrien explicar uns certs mecanismes biològics, sinó també obrir el camí a nous enfocaments terapèutics.

També esmenteu un vincle amb l'astrofísica. Com pot l'infinitament gran ajudar a comprendre l'infinitament petit?

F. M.: Per a mi va ser una veritable epifania. Em vaig adonar que tot el que estudiem - l'ADN, l'ARN, els components fonamentals del viu - ve en realitat de l'univers. Com deia el director de tesi de l'astrofísica Sylvie Vauclair, convidada del simposi: som pols d'estrelles. Aquesta astrofísica ha passat quaranta anys entenent la gènesi dels elements i avui descobrim en l'univers molècules encara més complexes, com uns certs lípids, dels quals intentem rastrejar la seva formació.

Presentem el simposi parlant del cosmos  en una cèl·lula. És una manera de considerar allò que és viu a una altra escala, molt més àmplia. Per associació, sovint es pot resoldre un problema microscòpic mirant-lo a escala macroscòpica, i viceversa.

Per què integrar la filosofia i l'art en aquest simposi científic?

A. G. C.: La filosofia ens ajuda a sortir del reduccionisme, a sortir dels camins trillats, a pensar d'una altra manera i a acollir altres idees i perspectives. També aporta una reflexió ètica: qüestionar el sentit i l'impacte de les nostres recerques.

F. M.: Des del primer simposi, vam voler també associar una dimensió artística, a través de la música o la pintura. L'art mobilitza un pensament associatiu, molt diferent del pensament analític propi de les ciències. Ens ajuda a abordar els problemes complexos d'una altra manera, a associar les idees més lliurement, sense inhibició. És una font major de creativitat.

Aquesta interdisciplinarietat es tradueix ja en els vostres treballs?

F. M.: Des del primer simposi, hem llançat diversos projectes de recerca que involucren a equips interdisciplinaris a Alemanya, Itàlia i el Regne Unit. Un tracta sobre les malalties mitocondrials, models d'envelliment prematur, per a entendre com les restriccions físiques poden influir en la variabilitat d'aquestes malalties del nen a l'adult. Amb socis d'Oxford i Pàdua, volem combinar ressonància magnètica cerebral i anàlisi cel·lular per a explorar els vincles entre mecànica, expressió gènica i funcions mitocondrials.

A. G. C.: En altre projecte, realitzat amb l'Institut Max Planck de Dresden, estudia les transferències de lípids entre orgànuls, alterades en unes certes malalties genètiques. Presentarem una ERC Synergy Grant per a associar els nostres tres pols (París, Dresden i Barcelona) i creuar els nostres models i savoir-faire. També volem desenvolupar formacions interdisciplinàries i co-direccions de tesis, en el marc del Human  Frontier Science Program i de les beques Marie Curie.

Quin futur imagineu per a la "física del cervell"?

F. M.:  Un dels nostres motors continua sent la cerca de nous tractaments. Algunes teràpies antigues, com l'acupuntura o l'osteopatia, que han demostrat la seva eficàcia, es basen ja en principis físics en actuar sobre les propietats físiques dels teixits. Seria apassionant revisitar aquestes pràctiques a la llum de la física moderna.

També es poden imaginar altres vies terapèutiques. Per exemple, la ressonància magnètica ens permet avui mesurar la rigidesa cerebral, i els ultrasons ofereixen la possibilitat d'obrir  temporalment la barrera hematoencefàlica. Això podria transformar la manera d'administrar uns certs tractaments al cervell.

A. G. C.: Les nanopartícules també ofereixen perspectives prometedores: poden transportar molècules i medicaments cap a zones precises del cervell i alliberar el seu contingut de manera controlada. Aquests enfocaments, encara experimentals, podrien aviat provar-se clínicament i oferir un nou ús terapèutic de la física del cervell.