Simposio internacional: la física al servicio del cerebro

Con motivo de la segunda edición del Symposium “Connection between physics & metabolism in brain function”, que se celebrará el próximo 7 de noviembre de 2025 en la Universidad de la Sorbona (París), compartimos esta entrevista realizada por el Instituto del Cerebro a la Dra. Ángeles García-Cazorla, neuropediatra del Hospital Sant Joan de Déu y profesora de la Universitat de Barcelona y la Prof. Fanny Mochel, directora del Reference Center for Neurometabolic Diseases de La Pitié-Salpêtrière Hospital, y profesora de la Sorbonne Université, y organizadoras del evento.

El encuentro busca tender puentes entre disciplinas tradicionalmente separadas: física, metabolismo, neurociencia, filosofía y arte. Su objetivo común es abrir nuevas vías de conocimiento y de tratamiento para las enfermedades neurometabólicas y neurodegenerativas.

Compartimos a continuación la entrevista publicada originalmente en francés en la web de la Sorbonne Université, en la que ambas investigadoras explican el origen de esta iniciativa y el sentido de una colaboración científica y humana que une París y Barcelona.

¿Cómo surgió la idea de este simposio en torno a la física y las neurociencias?

Fanny Mochel: Todo partió de un encuentro humano. Durante un festival científico en los Pirineos, conocí a Sylvie Vauclair, la astrofísica que dará la conferencia inaugural del simposio. Su charla sobre la génesis de los elementos en el universo y sobre cómo la vida emerge de la materia me marcó profundamente. Mostraba hasta qué punto la interdisciplinariedad entre química, física y biología es esencial. Me dije que quizás nos faltaba un nivel de comprensión en nuestra forma de abordar la biología y el metabolismo celular. Unas semanas después, se lo comenté a Ángeles durante una conferencia internacional.

Ángeles García-Cazorla: Por mi parte, suelo leer ensayos para alimentar mi reflexión más allá de la investigación clínica, especialmente sobre el vínculo entre la física cuántica y la biología. Cuando Fanny me habló de su encuentro con Sylvie Vauclair, nos dimos cuenta de que nuestras intuiciones coincidían: había que crear un espacio donde estas disciplinas pudieran encontrarse. Así nació la idea de un evento internacional, multidisciplinar, que cuestionara el vínculo entre la física y el metabolismo cerebral.

¿Qué enseñanzas extraéis de la primera edición, organizada en Barcelona en 2024?

F. M.: La primera edición fue un gran éxito. Acogimos a investigadores de renombre que se sintieron atraídos por la dimensión interdisciplinaria del simposio. El entusiasmo y la curiosidad eran palpables. Esta experiencia nos convenció para continuar la aventura y consolidar y transmitir este enfoque, para que otros se inspiren en él y contribuyan en las próximas ediciones.

¿Cómo colaboran vuestros equipos entre Francia y España?

F. M.: Este diálogo pasa primero por la organización de eventos internacionales y por la formación. Ángeles ha lanzado un máster internacional sobre neurometabolismo, en el que participo junto a otros expertos, y que incluye una escuela de verano y un simposio anual.
También fomentamos los intercambios entre nuestros equipos: desde hace unos meses acojo a una neuróloga del equipo de Ángeles, especializada en pediatría y enfermedades raras metabólicas, que viene a observar nuestros trabajos sobre las formas adultas, a menudo menos conocidas que las infantiles.

A. G. C.: Nuestra ambición es crear un laboratorio conjunto entre el Instituto del Cerebro en París y el Instituto de Recerca Sant Joan de Déu en Barcelona. Esto nos permitiría establecer programas doctorales conjuntos, acoger investigadores e investigadoras en ambas estructuras, y desarrollar una red de colaboración sólida.

Vuestro partnership encarna un enfoque europeo de la investigación. ¿Qué obtenéis de ello?

A. G. C.: Es una oportunidad formidable para buscar la excelencia y colaborar con especialistas de muy alto nivel. También es una apertura cultural: cada país tiene su manera de pensar y hacer ciencia. Esta diversidad nos impulsa a salir de nuestras costumbres; a enriquecer nuestros enfoques y a inspirarnos mutuamente.

F. M.: Aunque compartimos un lenguaje científico común, nuestra formación y nuestros legados culturales difieren. Existen "escuelas" francesa, española, alemana... Estas tradiciones moldean nuestras formas de plantear las preguntas, de interpretar los resultados, de enseñar.
Este diálogo entre culturas científicas nos obliga a tomar distancia, a ver las cosas desde otro ángulo. Precisamente eso es lo que hace nuestra colaboración tan estimulante: la excelencia no solo está en otra parte, también está en la diversidad de puntos de vista.

¿Cómo puede la física iluminar el funcionamiento del cerebro más allá de la biología?

A. G. C.: Las neuronas ya representan un desafío físico excepcional. Muy largas y polarizadas, necesitan una maquinaria compleja para transportar moléculas de un extremo a otro en nanosegundos; es lo que yo llamo la física del transporte.
A esto se añade la física eléctrica o electrofisiología: los potenciales de membrana y las cargas eléctricas del cerebro deben estar perfectamente sincronizados para formar redes de comunicación entre neuronas. Cuando estos equilibrios se alteran, aparecen las enfermedades. Es lo que buscamos comprender.

¿Qué herramientas físicas permiten observar mejor el cerebro?

F. M.: Los métodos físicos, como la resonancia magnética, han evolucionado mucho estos últimos años. Gracias a la elastografía por resonancia magnética, por ejemplo, ahora podemos visualizar las propiedades físicas del cerebro. Esta rigidez aumenta con el envejecimiento y parece jugar un papel clave en la neurodegeneración. Trabajos recientes sobre la enfermedad de Alzheimer muestran que esta rigidez es un factor predictivo importante, mucho antes que la carga de proteína amiloide.

Estas restricciones mecánicas no solo podrían explicar ciertos mecanismos biológicos, sino también abrir el camino a nuevos enfoques terapéuticos.

También mencionáis un vínculo con la astrofísica. ¿Cómo puede lo infinitamente grande ayudar a comprender lo infinitamente pequeño?

F. M.: Para mí fue una verdadera epifanía. Me di cuenta de que todo lo que estudiamos - el ADN, el ARN, los componentes fundamentales de lo vivo - viene en realidad del universo. Como decía el director de tesis de la astrofísica Sylvie Vauclair, invitada del simposio: somos polvo de estrellas. Esta astrofísica ha pasado cuarenta años entendiendo la génesis de los elementos y hoy descubrimos en el universo moléculas aún más complejas, como ciertos lípidos, de los que intentamos rastrear su formación.

Presentamos el simposio hablando del cosmos en una célula. Es una manera de considerar lo vivo a otra escala, mucho más amplia. Por asociación, a menudo se puede resolver un problema microscópico mirándolo a escala macroscópica, y viceversa.

¿Por qué integrar la filosofía y el arte en este simposio científico?

A. G. C.: La filosofía nos ayuda a salir del reduccionismo, a salir de los caminos trillados, a pensar de otro modo y a acoger otras ideas y perspectivas. También aporta una reflexión ética: cuestionar el sentido y el impacto de nuestras investigaciones.

F. M.: Desde el primer simposio, quisimos también asociar una dimensión artística, a través de la música o la pintura. El arte moviliza un pensamiento asociativo, muy diferente del pensamiento analítico propio de las ciencias. Nos ayuda a abordar los problemas complejos de otra manera, a asociar las ideas más libremente, sin inhibición. Es una fuente mayor de creatividad.

¿Esta interdisciplinariedad se traduce ya en vuestros trabajos?

F. M.: Desde el primer simposio, hemos lanzado varios proyectos de investigación que involucran a equipos interdisciplinarios en Alemania, Italia y el Reino Unido. Uno trata sobre las enfermedades mitocondriales, modelos de envejecimiento prematuro, para entender cómo las restricciones físicas pueden influir en la variabilidad de estas enfermedades del niño al adulto. Con socios de Oxford y Padua, queremos combinar resonancia magnética cerebral y análisis celular para explorar los vínculos entre mecánica, expresión génica y funciones mitocondriales.

A. G. C.: Otro proyecto, realizado con el Instituto Max Planck de Dresde, estudia las transferencias de lípidos entre orgánulos, alteradas en ciertas enfermedades genéticas. Vamos a presentar una ERC Synergy Grant para asociar nuestros tres polos (París, Dresde y Barcelona) y cruzar nuestros modelos y “savoir-faire.” También queremos desarrollar formaciones interdisciplinarias y co-direcciones de tesis, en el marco del Human Frontier Science Program y de las becas Marie Curie.

¿Qué futuro imaginan para la "física del cerebro"?

F. M.: Uno de nuestros motores sigue siendo la búsqueda de nuevos tratamientos. Algunas terapias antiguas, como la acupuntura o la osteopatía, que han demostrado su eficacia, se basan ya en principios físicos al actuar sobre las propiedades físicas de los tejidos. Sería apasionante revisitar estas prácticas a la luz de la física moderna.

También se pueden imaginar otras vías terapéuticas. Por ejemplo, la resonancia magnética nos permite hoy medir la rigidez cerebral, y los ultrasonidos ofrecen la posibilidad de abrir temporalmente la barrera hematoencefálica. Esto podría transformar la manera de administrar ciertos tratamientos al cerebro.

A. G. C.: Las nanopartículas también ofrecen perspectivas prometedoras: pueden transportar moléculas y medicamentos hacia zonas precisas del cerebro y liberar su contenido de manera controlada. Estos enfoques, aún experimentales, podrían pronto probarse clínicamente y ofrecer un nuevo uso terapéutico de la física del cerebro.