Por Anne Trafton Mark Harnett, profesor asociado del MIT, todavía recuerda la primera vez que vio un pico de actividad eléctrica en una neurona viva. Era un estudiante de último año en el Reed College y había pasado semanas construyendo una plataforma de abrazadera de parche, una configuración experimental con un electrodo que se puede usar para sondear suavemente una neurona y medir su actividad eléctrica. "La primera vez que coloqué uno de estos electrodos en una de estas celdas y pude ver la actividad eléctrica en tiempo real en el osciloscopio, pensé: 'Oh, Dios mío, esto es lo que voy a hacer por el resto de mi vida. ¡Esto es lo más genial que he visto en mi vida!'". Dice Harnett. Harnett, quien recientemente obtuvo un puesto en el Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas del MIT, ahora estudia las propiedades eléctricas de las neuronas y cómo estas propiedades permiten que los circuitos neuronales realicen los cálculos que dan lugar a funciones cerebrales como el aprendizaje, la memoria y la percepción sensorial. "El objetivo final de mi laboratorio es entender cómo funciona la corteza", dice Harnett. "¿Cuáles son los cálculos? ¿Cómo apoyan las células, los circuitos y las sinapsis esos cálculos? ¿Cuáles son los sustratos moleculares y estructurales del aprendizaje y la memoria? ¿Cómo interactúan esas cosas con la dinámica de circuitos para producir una computación flexible y dependiente del contexto?" "Vamos tras eso observando moléculas, como los receptores sinápticos y los canales iónicos, hasta el comportamiento animal, y construyendo modelos teóricos de circuitos neuronales", añade. Influencia en la mente El interés de Harnett por la ciencia se despertó en la escuela secundaria, cuando tuvo un profesor que hizo que la asignatura cobrara vida. "Era la ciencia de la escuela secundaria, que consistía en mezclar cosas al azar. No era nada particularmente avanzado, pero fue muy divertido", dice. "Nuestra maestra fue muy alentadora e inspiradora, y realmente despertó lo que se convirtió en mi interés de por vida en la ciencia". Cuando Harnett tenía 11 años, su padre consiguió un nuevo trabajo en una empresa de tecnología en Minneapolis y la familia se mudó de Nueva Jersey a Minnesota, lo que resultó ser un ajuste difícil. A la hora de elegir una universidad, Harnett decidió ir lejos y terminó eligiendo Reed College, una escuela en Portland, Oregón, que fomenta una gran independencia tanto en lo académico como en el desarrollo personal. "Reed era muy libre", recuerda. "Te permitía convertirte en quien querías ser y probar cosas, tanto por lo que querías hacer académica o artísticamente, como por el tipo de persona que querías ser". Mientras estaba en la universidad, Harnett disfrutó tanto de la biología como del inglés, especialmente de Shakespeare. Sus profesores de inglés lo animaron a dedicarse a la ciencia, creyendo que el campo necesitaba científicos que pudieran escribir y pensar creativamente. Estaba interesado en la neurociencia, pero Reed no tenía un departamento de neurociencia, por lo que tomó el tema más cercano que pudo encontrar: un curso de neurofarmacología. "Esa clase me voló la cabeza. Fue fascinante pensar en todos estos agentes farmacológicos, ya sean de plantas, sintéticos o lo que sea, que influyen en el funcionamiento de tu mente", dice Harnett. "Esa clase realmente cambió toda mi forma de pensar sobre lo que quería hacer, y fue entonces cuando decidí que quería convertirme en neurocientífica". Para su tesis de investigación, Harnett se unió a un laboratorio de electrofisiología en la Universidad de Ciencias de la Salud de Oregón (OHSU), trabajando con el profesor Larry Trussell, quien estudia la transmisión sináptica en el sistema auditivo. Ese laboratorio fue donde construyó por primera vez y utilizó un equipo de sujeción de parche para medir la actividad neuronal. Después de graduarse de la universidad, pasó un año como técnico de investigación en un laboratorio de la Universidad de Minnesota, luego regresó a OHSU para trabajar en un laboratorio de investigación diferente estudiando canales iónicos y fisiología sináptica. Finalmente decidió ir a la escuela de posgrado, terminando en la Universidad de Texas en Austin, donde su futura esposa estudiaba políticas públicas. Para su investigación de doctorado, estudió las neuronas que liberan el neuromodulador dopamina y cómo se ven afectadas por las drogas de abuso y adicción. Sin embargo, una vez terminada la carrera, decidió volver a estudiar la biofísica de la computación, que realizó durante un postdoctorado en el Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes con Jeff Magee. Un enfoque amplio Cuando comenzó su laboratorio en el Instituto McGovern del MIT en 2015, Harnett se propuso ampliar su enfoque. Si bien la fisiología de los canales iónicos y las sinapsis constituye la base de gran parte del trabajo de su laboratorio, conectan estos procesos con la computación neuronal, el funcionamiento de los circuitos corticales y las funciones cognitivas de nivel superior. Los impulsos eléctricos que fluyen entre las neuronas, lo que les permite comunicarse entre sí, son producidos por canales iónicos que controlan el flujo de iones como el potasio y el sodio. En un estudio de 2021, Harnett y sus estudiantes descubrieron que las neuronas humanas tienen un número mucho menor de estos canales de lo esperado, en comparación con las neuronas de otros mamíferos. Esta reducción en la densidad puede haber evolucionado para ayudar al cerebro a operar de manera más eficiente, lo que le permite desviar recursos a otros procesos que consumen mucha energía y que se requieren para realizar tareas cognitivas complejas. El laboratorio de Harnett también ha descubierto que en las neuronas humanas, las señales eléctricas se debilitan a medida que fluyen a lo largo de las dendritas, lo que significa que pequeñas secciones de dendritas pueden formar unidades que realizan cálculos individuales dentro de una neurona. El laboratorio de Harnett también descubrió recientemente, para su sorpresa, que el cerebro adulto contiene millones de "sinapsis silenciosas", conexiones inmaduras que permanecen inactivas hasta que son reclutadas para ayudar a formar nuevos recuerdos. La existencia de estas sinapsis ofrece una pista de cómo el cerebro adulto es capaz de formar continuamente nuevos recuerdos y aprender cosas nuevas sin tener que modificar las sinapsis maduras. Muchos de estos proyectos caen en áreas en las que Harnett no necesariamente se imaginó trabajando cuando comenzó su carrera en la facultad, pero naturalmente surgieron del enfoque amplio que quería adoptar para estudiar la corteza. Con ese fin, buscó traer al laboratorio a personas que quisieran trabajar en diferentes niveles, desde la fisiología molecular hasta el comportamiento y el modelado computacional. Como posdoctorado en electrofisiología, Harnett pasó la mayor parte de su tiempo trabajando solo con su dispositivo de pinza de parche y su microscopio de dos fotones. Si bien ese tipo de trabajo todavía se lleva a cabo en su laboratorio, el ambiente general es mucho más colaborativo y agradable, y como mentor, le gusta dar a sus estudiantes un amplio margen de maniobra para que elaboren sus propios proyectos que encajen con la misión general del laboratorio. "Tengo este grupo increíble y dinámico con el que ha sido genial trabajar. Adoptamos un enfoque amplio para estudiar la corteza, y creo que eso es lo que lo hace divertido", dice. "Trabajar con las personas que he podido reclutar (estudiantes de posgrado, técnicos, estudiantes universitarios y posdoctorados) es probablemente lo que más me importa".