Albert Cardona: “Entre el que fem a Barcelona i el que es pot arribar a fer en recerca hi ha un abisme”

  • Entrevista a un dels científics que ha reconstruït per primera vegada un cervell, el d’una larva de mosca, neurona per neurona

VilaWeb
Ot Bou Costa
10.03.2023 - 21:40
Actualització: 11.03.2023 - 13:38

Albert Cardona (Tarragona, 1978) és un dels investigadors que, durant deu anys, han cartografiat un cervell com no s’havia fet mai, amb un mapa neurona per neurona i totes les connexions. La protagonista és la Drosophila melanogaster, la mosca de la fruita, però ja treballen en cervells d’altres animals. El resultat s’ha publicat aquesta setmana a la revista Science. Cardona viu al Regne Unit i continua fent recerca a la Universitat de Cambridge, després d’haver voltat pel món. Té un bloc a VilaWeb on explica, amb la mateixa pedagogia intel·ligent i agradable que fa servir quan parla, les novetats del seu camp. Diu que dedica la publicació a Rafa Romero, el professor de la Universitat de Barcelona que li va il·luminar el camí.

Un cervell neurona per neurona: una investigació de deu anys crea el mapa més complex fet mai

Per què és important, el vostre descobriment?
—És una descripció completa del cervell d’un animal que viu autònomament. En el seu entorn natural, les larves de mosca han de trobar menjar, s’han d’escapar dels depredadors, han de trobar un ambient amb prou oxigen. Segueixen gradients d’olors. Han de saber on són, quina postura té el seu cos, com controlar-lo. Aquí tenim una descripció completa. Totes les neurones sensorials: olfactives, visuals, gustatives. Totes les connexions que arriben al cervell. I, després, totes les dades que hi ha al cervell, incloses les que envien els axons als sistemes motors per a dirigir com es mou l’animal.

Per tant, no és tan sols un mapa de neurones, una al costat d’una altra, sinó una reproducció de com funcionen?
—No ben bé. Deixeu-m’ho afinar. Imaginem-nos el plànol del metro de Barcelona. Tenim totes les estacions i totes les línies. Al punt on una línia de metro connecta amb una altra, hi ha una estació d’enllaç. Aquí hem descrit totes les neurones, que serien les línies de metro, i totes les sinapsis, que serien les estacions d’enllaç. Podem dir: si volem anar de mar a muntanya, quantes rutes hi ha? A la banda de mar hi tenim la Barceloneta, la Zona Franca, Badalona. Imaginem-nos que cadascuna d’aquestes zones és el sistema visual, l’olfactiu, l’auditiu. Des d’aquests tres punts, com podem arribar al Parc Güell? Nosaltres hem descrit cada neurona i cada sinapsi, com transmeten les senyals les unes a les altres. Això ha estat la primera part, molt difícil de fer. Hem trigat vora deu anys.

I la segona?
—Tenim el circuit, molt bé. Però, per a què serveix? Com funciona? Com està estructurat? Seguint l’analogia del metro, seria com dir: quines opcions hi ha per a anar de la Facultat de Biologia, a Palau Reial, fins a Arc de Triomf? Hi ha dues maneres o tres, una de més llarga, una altra de més curta. Quina ens interessa? Depèn. La curta potser t’interessa a tu, però a mi m’interessa la llarga perquè he de passar un moment per casa dels meus pares. Es tracta d’entendre com es combina la informació. Si la mosca busca menjar, el sistema visual és important, perquè té línies rectes. Veus una cosa lluny i saps que hi és. L’olfactiu funciona amb nuvolets, com el fum que surt d’una xemeneia. El visual et diu: “Allà hi ha una cosa que sembla allò que vols”. Però l’olfactiu et diu: “Aquesta és la mena de menjar que necessites”. Combinant-los, superes les deficiències de cadascun.

Treballeu per reconstruir el cervell d’un animal més gran?
—Sí, podem fer el mapatge d’un cervell més interessant. D’una persona, no. Per a reconstruir un cervell humà amb aquesta resolució no parlaríem de terabytes, ni de petabytes, ni d’exabytes. Aniríem a zettabytes o alguna cosa absurda. Necessitaríem potser tots els centres de dades de tot el món.

Però serà possible, un dia?
—I tant. D’això se’n diu la Moore’s Law, en computació. Fa molts anys, un senyor que es deia Gordon Moore es va adonar que la densitat de transistors a les CPU, les unitats centrals de processament dels xips, es duplicava cada divuit mesos. Com en una cursa d’armament. Va dir: “Coses que ara ens costen de fer, d’aquí a divuit mesos seran més fàcils, perquè les mateixes CPU tindran el doble de capacitat”. I després del doble, el quàdruple, i després vuit vegades, setze, trenta-dues. Fa quinze anys, els ordinadors eren limitats. Ara el telèfon mòbil que tenim a les mans és segurament molt més potent que aquell ordinador. Amb aquesta tendència, podrem fer moltes més coses.

Dèieu que sí que treballeu amb cervells d’animals més grans. Quins?
—Ara treballem amb un calamar petit, amb un cervell de 20.000 neurones. El de la larva de mosca en té prop de 3.000. D’aquí a un mes me’n vaig a Grenoble, al sincrotró. Farem unes imatges de tot el calamar sencer a uns 100 nanòmetres de resolució. Espectacular. Agafarem el cervell, el posarem a vuit nanòmetres i el podrem reconstruir sencer. Així en podré seguir tots els nervis, tots els cromatòfors de la pell, els muscles, tot. També treballem amb un llangardaix, que és especialment interessant.

Per què?
—N’hi ha una mena, els Gecko, que són petits i fàcils de disseccionar. Per què un llangardaix? Perquè un llangardaix i nosaltres, del punt de vista evolutiu, som el mateix. Són amniotes i el cervell té tot d’estructures reconeixibles. L’hipocamp, l’escorça cerebral… estructures que tenim nosaltres. Hi ha moltes diferències, però l’essència de l’arquitectura del cervell és la mateixa. Tenen un cervell d’entre 1 i 2 mil·límetres cúbics. Molt més que el cervell de la larva. És a l’abast, i per primera vegada ens donaria la descripció completa del cervell d’un amniota. És com estudiar Venus. No és com la Terra, però són semblants, i amb l’un pots aprendre moltes coses de l’altre.

Un altre de molt interessant és el de l’abella de la mel, dieu. Per què?
—Un milió de neurones. Calen tècniques més automatitzades. La larva de la mosca l’he feta a mà. És una feinada espectacular, però ens ha servit per a desenvolupar molts algorismes que ja ens permeten de reconstruir neurones i sinapsis de manera automàtica. Les abelles de la mel són molt interessants perquè viuen en colònies, es comuniquen entre si, parlen. Una abella de la mel surt, explora un paisatge, troba unes flors, hi veu un nèctar que li interessa, torna en línia recta fins a casa seva i és capaç de traduir el vector de direcció i distància a les altres abelles. Els ho explica! Heu d’anar en aquella direcció a tants quilòmetres i trobareu aquelles flors que he trobat jo, i aquí teniu un tast del pol·len i el nèctar, guardats al meu pap, que us puc deixar provar perquè em cregueu.

Aquest grau de coneixement dels cervells ens podria ajudar a desxifrar la consciència d’un ésser viu, entendre què pensa en aquell moment? O això és ciència-ficció?
—No, no és ciència-ficció. Però cal tenir en compte què mesurem. Nosaltres treballem amb animals morts. Els fixo, els deshidrato, els tinc en resina, i són com insectes en ambre del Juràssic. Allò que podem llegir en el cablejat són les memòries d’aquell animal. El sistema de memòria és una estructura cerebral que té forma de bolet. Les neurones d’aquesta estructura fan combinacions que es modifiquen gràcies a la dopamina, que s’allibera si hi ha un premi o un càstig, per una associació dolenta. Amb una cosa amarga, per exemple. Això són circuits paral·lels que convergeixen allí. Quan jo ho llegeixo per a fer la reconstrucció, veig que allà hi ha una associació escrita. La puc detectar. L’empremta de la memòria en les estructures neuronals és física perquè canvia el circuit. Canvia els pesos de la xarxa neuronal.

És a dir, podem llegir hàbits. Podem desxifrar si un gos tenia por cada vegada que sentia una olor concreta.
—Sí, exacte. La memòria associativa. En canvi, la memòria episòdica, de les coses que has fet i els llocs on has estat, en els insectes ha d’existir, però encara ningú no ha identificat on del cervell. Això és un estudi que es podria fer en l’abella de la mel, per exemple. En un humà, conceptualment, ara mateix no sabria exactament on llegir aquesta memòria episòdica. És un problema que tenim: podem adquirir dades més de pressa que no podem entendre-les. No estem limitats només per la tecnologia. També ho estem per la falta d’imaginació. De coneixement. De no saber ni tan sols quina és la pregunta correcta per a poder fer el següent pas.

Aquests avenços com poden ajudar la intel·ligència artificial? Què impliquen?
—D’aquest cervell de 3.000 neurones que publiquem ara, ja n’hi ha 600 de publicades. Només aquests articles ja han servit d’inspiració per a informàtics per a dissenyar xarxes neuronals segons els principis d’organització que hi han trobat. Seguint-ne els patrons, han aconseguit fer una xarxa neuronal cinquanta vegades més petita, que s’entrena dues vegades més ràpid que l’artificial convencional i té la mateixa capacitat. Quan li ensenyes a reconèixer el corpus de dades de dígits escrits a mà en el servei postal americà, per exemple, el resultat és igual de correcte. Tu li ensenyes a llegir les cartes automàticament i és capaç de resoldre els dígits amb la mateixa efectivitat. Com ho han fet? S’han inspirat en les xarxes que nosaltres vam publicar. Ara que publiquem el cervell sencer, molts investigadors ho volen estudiar.

Parlem de vós. D’on sou?
—Vaig néixer a Tarragona. D’una família catalanoparlant. Sempre he parlat català a casa. I sempre hi he sentit històries de la guerra civil i dels problemes que els meus avis hi van tenir. Els meus avis van ser supervivents de la batalla de l’Ebre, d’un munt de coses. De gran, mirant enrere, veig que la guerra civil ha condicionat les nostres vides enormement. Amb una profunditat espectacular. Miro com era la meva família abans de la guerra i després i veig que ha costat tres generacions tornar a un nivell socioeconòmic i cultural equivalent. És una bestiesa. Tres generacions. Bé: vaig anar a l’escola Pax de Tarragona, a l’institut públic.

I després vau estudiar biologia a la Universitat de Barcelona.
—Al cap d’un any i mig de fer biologia, se’m feia avorrit. Tot eren classes i pensava: “Hi ha d’haver alguna cosa més. No pot ser només el que m’expliquen aquests professors”. I aleshores vaig començar a treballar en un laboratori de genètica, amb el professor Rafa Romero, amb qui després també vaig fer el doctorat. L’estiu del segon any de carrera ja vaig anar-me-n’hi a fer recerca. I això va ser com obrir una finestra. Fer preguntes que no tenen resposta, que ningú no ha explorat mai. El sentiment d’explorador: “El doctor Livingstone, suposo”. El capità Cook, Magallanes. Tenia aquesta dèria: “On és l’horitzó del coneixement i com podem anar més enllà?” I aquesta pregunta es transforma en unes altres. En això, l’educació que vaig rebre del Rafa Romero va ser excepcional.

Quan us en vau anar de Catalunya i per què ?
—Ara m’adono que no hauria d’haver fet la carrera a Catalunya. Hi ha molts centres a Europa, més punters, amb més recursos i professors molt més bons, on podria haver rebut una educació molt més forta. Però d’això, quan tens divuit anys, no en tens ni idea. Quan vaig començar a fer el doctorat, vaig tenir molta sort de rebre una beca del Ministeri d’Educació i Ciència en què hi havia una borsa de viatge. No pensava fer-la servir, però un altre professor del departament, l’Emili Saló, em va dir: “M’ha escrit un professor de Los Angeles, de la UCLA, Volker Hartenstein, que busca algú que treballi en això que treballes”. I vaig dir: “Per què no?”

I allà vau agafar perspectiva.
—Quan hi vaig anar, vaig tenir un xoc al·lucinant. Vaig dir: “Entre el que fem a Barcelona i el que es pot arribar a fer en recerca hi ha un abisme”. Per capacitat, per qualitat, per finançament, per les instal·lacions. Gràcies a l’experiència a Los Angeles em vaig poder comprar un portàtil. Vaig ser la primera persona del meu departament a la UB que tenia un portàtil propi, l’any 2001. I a partir d’aquí, se’m va plantar una llavor. Tots els meus professors havien fet un postdoctorat fora. I me’n vaig tornar a Los Angeles. Tot sigui dit, el doctorat a Barcelona em va donar molta llibertat. Em va donar accés a una biblioteca fantàstica, i pràcticament recursos infinits.

Després us en vau anar a Suïssa.
—Al final del doctorat vaig rebre un correu electrònic d’un professor de la Universitat de Zuric, que em va dir: “Això que fas és molt interessant. Jo voldria que ho fessis però més gran, per a servir aquest camp de coneixement de la descripció de les xarxes neuronals del cervell”. Vaig pensar: “Qui és aquest senyor i què vol, jo faig una altra cosa”. Però vaig agafar el tren, de nit, i quan vaig arribar a Zuric vaig dir: “Si Los Angeles era l’hòstia, això encara és millor”. I pensava: “Jo què hi he fet, a Barcelona, tots aquests anys, si hauria tingut accés a tots aquests centres de recerca només d’haver sabut que existien?”

I finalment, la mosca, la Drosophila, a Los Angeles una altra vegada. Al Howard Hughes Medical Institute.
—Van organitzar la primera conferència sobre neurobiologia de la Drosophila al febrer o el març del 2007. De resultes d’allò, vaig fer-me visitant d’aquell institut i hi vaig fer imatges en microscopia electrònica de manera automàtica de la part equivalent a l’espina dorsal de la mosca. M’ho van acceptar. Vaig instal·lar un software als microscopis i hi vaig fer un volum de microscopia electrònica, el primer que s’havia fet mai en aquell institut. Quan l’institut el va veure, van canviar la direcció de la recerca. Van dir: “Això vol dir que podem fer tot el sistema nerviós sencer en tants mesos. Fem-ho.” I ho van fer.

Quins problemes té el sistema de recerca català?
—Quan estudiava el doctorat, el Rafa Romero va demanar una subvenció, és a dir, la partida pressupostària que t’envia, en aquell moment, el Ministeri d’Educació i Ciència espanyol. Era per a tres anys. 8 milions de pessetes, una mica més de 40.000 euros, que havien de pagar només el material. Recordo que mirava els catàlegs de les farmacèutiques i hi havia un lot que valia 800 euros. Una barbaritat. Era el que jo cobrava cada mes. No pot ser. Hi havia una altra opció per a comprar el mateix lot per 30 euros o 40. Molt bé. Però, què havia de fer, aleshores? Estar-me tres setmanes buscant la combinació precisa perquè em donés la reacció adequada. El meu temps no comptava, com qui diu. Aquí, a Cambridge o a Suïssa, això és impensable. Compres el lot car i pregunta següent.

El problema principal són els diners, doncs.
—A Barcelona falten diners. Molts diners. Aquesta subvenció era per a tres anys, però la van donar tres mesos tard. Sí, ja fa quatre anys que l’anunci de la següent data límit per a acceptar projectes surt tres mesos més tard. Al cap de tres períodes de tres anys, s’havien estalviat un any sencer de pressuposts de recerca. L’administració tenia trucs per a estalviar-se diners. Per no voler dir que no tenim diners, ho endarrerim. Això és fer perdre el temps a la gent. Prendre el pèl. I el problema no és aquest i prou, sinó que tres anys és poc i la quantitat és una misèria. Al meu laboratori de Suïssa, quan hi vaig arribar l’any 2008 em van dir: “Aquí tens un despatx i un salari de 95.000 francs”. L’equivalent eren uns 80.000 euros. Me’n gastava un 20% de lloguer i un 20% en imposts. El 60% era per a fer el que em donés la gana. Si tens fills, si tens uns pares als qui has d’enviar diners, com a científic ho pots fer. Compara-ho amb Barcelona. Quan a mi em van donar aquest salari a Suïssa, aquí pagaven 2.000 o 2.500 euros el mes. La meitat se te’n va en lloguer. L’altra meitat en menjar, transport… Vius però no vius.

Però a Catalunya hi ha molt de talent científic.
—No et dic que no. A Catalunya hi ha molt de talent científic, però no els pagueu. I com que no els pagueu, han de fer ximpleries. Han de fer consulting, això o allò. Coses que no necessiten fer només per a guanyar una mica més de diners i poder fer un viatge a l’estiu amb els nens. I per què has de viure amargat si pots viure bé al país del costat? No hi ha diners per als salaris, ni per als pressuposts. Un altre exemple: el Parc Científic de Barcelona. Fantàstic. Tinc col·legues que hi treballen, equipament molt bo. Van convidar-hi Juan Carlos Izpisúa, del Salk Institute, perquè en fos el director. Va venir, tot molt bé, però quan van parlar de pressupost li van dir que només en tenia per a un any. Un any? No pot ser, un any! Un any no és res! Tal com va arribar, se’n va anar. Un home molt punter en l’estudi de les cèl·lules mare i qüestions genètiques. Hauria estat una meravella tenir-lo a Barcelona. Doncs no. Falta pensament a llarg termini.

Poseu-me un exemple de bon funcionament en el finançament.
—Als Estats Units, el Howard Hughes Medical Institute és una entitat sense ànim de lucre amb una dotació de vora vint mil milions de dòlars. Tenen un pacte amb el govern nord-americà, que els diu: “Us n’heu de gastar un 5% cada any, perquè, si no, us el cobrarem d’imposts”. Aquests vint mil milions no són aparcats en un banc. Els inverteixen. I en treuen un rèdit d’un 8% o un 9%. En anys dolents, d’un 3% o un 4%, però normalment molt més alt que el 5% que s’han de gastar per llei. Què vol dir? Que cada any fan créixer la dotació que tenen i, a més a més, tenen molts diners per a finançar recerca. Cadascun dels investigadors que se’n beneficien té un milió de dòlars l’any, durant cinc anys renovables. És a dir, tenen un horitzó de deu anys amb milió de dòlars per any. Són els millors investigadors que hi ha als Estats Units i fan una feina extraordinària. Perquè tenen estabilitat. Poden dir: “Començaré una cosa que trigaré set anys a fer-la però no passa res. Ho tinc garantit”.

Amb aquesta estabilitat, la cosa important són els resultats, és clar.
—Sí, i hi ha un principi de confiança en l’investigador que aquí no hi és. “Sabem que et gastaràs els diners per assolir els teus objectius, no per perdre el temps o regalar un ordinador al teu fill”. Nosaltres no som els diputats del congrés, a Madrid, que els han de dir que només es poden comprar un iPad cada any. Aquesta confiança és molt important. Has de tenir confiança en els teus investigadors. Si són mala gent ho sabràs de seguida, i aleshores els fas fora.

L’última entrada del bloc que teniu a VilaWeb es diu “Com mor ma llengua”. Hi expliqueu com us frustra quan veniu a Catalunya amb els fills. Ells tenen un català resguardat d’interferències del castellà, perquè viuen a l’estranger. Els nens d’aquí, en canvi, veieu que fan servir una pila de calcs que espanta.
—Sí. L’estiu passat vam anar a Planoles, a caminar per la muntanya, i cap problema. A Ribes de Freser, també molt bé. Però baixes a ciutat, a Tarragona, i ostres. Fins i tot els meus nebots. Jo els anava corregint. “Però què feu, amb aquest català? Que no veus que això que em dius és una castellanada?” I em deien: “És lo normal”. Un vocabulari empobrit. Pensava: “T’entenc perquè sé castellà. Si no en sabés, no t’entendria”.

De l’estranger estant, com vau viure el referèndum i el clímax del procés?
—Amb molta il·lusió, francament. La comunitat internacional científica tendeix a ser més d’esquerres que no de dretes. Això de veure un munt de policies apallissant la gent els feia venir a donar-me el condol. “Però què és aquesta bestiesa que surt per televisió?” Tothom, tret dels col·legues espanyols. Això ho comentàvem amb altres investigadors catalans a l’estranger. “En lloc d’estar avergonyits, no diuen res. Silenciosos, callats”. Feia vergonya. Se sentien dividits. Segur que tots ells voten el PSOE, però alhora no volen la independència de Catalunya, i els semblava malament la pallissa dels policies però no t’ho deien. En canvi, els alemanys, els americans, tots deien: “Apa! Però què és aquesta barbàrie?” Per primera vegada em vaig dir: “Jo sóc català i no sóc espanyol. Perquè reacciono diferent dels fets que estic veient.” No havia estat mai independentista, era científic, havia sortit del país i m’importava un rave. Votava amb els peus. Però em vaig adonar que tenia unes arrels, una cultura, i que n’hi havia una altra que no la respectava. A mi em va obrir els ulls. És quan em vaig subscriure a VilaWeb i em vaig implicar en unes quantes associacions catalanes. Jo vull que es promoguin la cultura i la llengua catalanes. I, per tant, els dono suport econòmic.

Recomanem

La premsa lliure no la paga el govern. La paguem els lectors.

Fes-te de VilaWeb, fem-nos lliures.

Fer-me'n subscriptor
des de 75€ l'any