Francisco Rivera Rosario tradujo este artículo.
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En 2025, el International Brain Lab (IBL) publicó un estudio histórico en Nature que detalla un mapa de actividad neuronal a gran escala de todo el cerebro en ratones. El mapa —que incluye más de 600,000 neuronas, registradas en 12 laboratorios distintos, en animales que realizaban la misma tarea de comportamiento— ofrece una de las evaluaciones más completas de la computación neuronal en el cerebro.
Cuando los investigadores uruguayos Matías Cavelli y Joaquín González analizaron el mapa, pensaron que podría beneficiarse de la incorporación de una variable fisiológica importante que habían estado estudiando en los últimos años —la respiración. Agregarla al conjunto de datos del IBL ayudaría a los investigadores a comprender mejor cómo la respiración modula la toma de decisiones o la percepción, señala Cavelli, profesor asistente en la Universidad de la República.
Para lograrlo, Cavelli y González están desarrollando herramientas computacionales para decodificar la respiración a partir de grabaciones de videos orofaciales de ratones, recopiladas durante la tarea conductual del IBL. “Construir sobre estos datos para decodificar la respiración a partir de video permitiría a la comunidad científica investigar preguntas importantes sobre cómo la respiración impacta directamente la función neuronal en distintos contextos”, dice Vani Pariyadath, directora ejecutiva del IBL. “Esta línea de trabajo también mejorará las herramientas para eliminar los factores de confusión relacionados con la respiración en los datos neuronales. Por eso se espera que este proyecto tenga un impacto amplio”.
El proyecto es uno de los siete IBL Partner Projects inaugurales que se suman este año al consorcio de 22 laboratorios. Todos los proyectos se basan en los conjuntos de datos del IBL, con apoyo técnico de sus ingenieros y su infraestructura de investigación. “Espero que esto ayude a establecer a mi laboratorio —y a Uruguay en un sentido más amplio— como un centro regional de neurociencia abierta”, dice Cavelli.
Más allá de los hallazgos científicos que sus herramientas puedan hacer posibles, ambos esperan que su trabajo inspire a otros investigadores de América Latina adoptar la neurociencia abierta. “Las barreras económicas y geográficas que enfrentamos como continente nos obligan a pensar la ciencia desde esta perspectiva”, dice González, becario posdoctoral en el laboratorio de Gyorgy Buzsaki en New York University. “Quiero volver a Uruguay para tener mi propio laboratorio, como Matías. Proyectos de neurociencia abierta como este me hacen creer que es posible”.
The Transmitter conversó con Cavelli y González sobre cómo desarrollaron el proyecto, qué esperan aprender y por qué los neurocientíficos latinoamericanos necesitan adoptar la neurociencia abierta.
Esta entrevista ha sido editada para mayor brevedad y claridad.
The Transmitter: ¿Cómo empezaron con el proyecto? ¿Cómo se involucraron con el International Brain Lab?
Matías Cavelli: En los últimos años, Joaquín y yo hemos formado parte de un grupo de investigadores realmente interesados en cómo el acto sensorimotor de respirar afecta el comportamiento y la actividad neuronal de todo el cerebro. Se ha vuelto cada vez más claro que la respiración nasal y oral modula la actividad en casi todas las partes del cerebro. Por ejemplo, el ciclo respiratorio puede modular una variedad de interacciones neuronales entre la neocorteza y el hipocampo, algunas de las cuales sabemos que desempeñan un papel fundamental en la consolidación de la memoria durante el sueño. Pero todavía quedan muchas preguntas abiertas. Pensamos que desarrollar herramientas para integrar el mapa de actividad neuronal del IBL con la respiración sería útil, ya que permitiría ver cómo esta modula la toma de decisiones o la percepción. Cuando vimos que el IBL había lanzado una convocatoria para nuevos socios que trabajaran con sus conjuntos de datos, Joaquín y yo presentamos una propuesta para el proyecto.
Más allá de la motivación científica, conectarnos con el IBL a través de esta colaboración también es muy importante para traer estas configuraciones estandarizadas y prácticas de gestión de bases de datos a mi laboratorio y a Uruguay en general.
Joaquín González: La primera persona a la que escuché hablar sobre la respiración y cómo modula las señales cerebrales fue justamente Matías, quien seguía el trabajo de Adriano Tort (un investigador brasileño radicado en Natal que más tarde se convirtió en mi director de tesis). El proyecto surgió como un intento de ver si podíamos medir la respiración a través de señales de vídeo. Queremos desarrollar una herramienta que nos ayude a responder una serie de preguntas que me parecen bastante importantes, como si la fase de la respiración realmente modula la toma de decisiones, y qué tan global es en realidad esta modulación cerebral por parte de la respiración.
Nuestro objetivo es usar herramientas de aprendizaje automático para construir un modelo que pueda decodificar estas variables a partir de estos experimentos. Creo que en los próximos años la neurociencia necesita avanzar en esta dirección para llevar a cabo experimentos que sean, en cierto sentido, “vivos”, donde siempre se puedan seguir agregando variables y obteniendo nueva información.
TT: ¿Qué tan avanzados están en el proyecto?
JG: Estamos en la fase de prueba de concepto, demostrando que efectivamente podemos decodificar la respiración —es decir, la señal de la forma de onda respiratoria— a partir de la actividad neuronal usando una configuración de grabación de video. Nuestros datos preliminares ya muestran que básicamente somos capaces de hacerlo. En general, vemos que cuando el animal respira, se producen cambios en la postura corporal —se puede observar a través de la actividad del pecho, cómo se infla y desinfla, y también se ven cambios en el movimiento de los bigotes y la nariz. El desafío surge cuando el animal cambia su comportamiento (olfatear versus quedarse quieto, o cuando se queda dormido), porque la respiración se vuelve más irregular. Los patrones motores también parecen cambiar durante esos períodos.
TT: ¿Cuál es el valor de proyectos de neurociencia abierta como este para Latinoamérica?
MC: Creo que tiene un enorme potencial. Gracias al mapa cerebral completo y a toda esta iniciativa de ciencia abierta, uno puede simplemente ir y analizar estos datos desde su computadora en Uruguay, Brasil, Chile o Argentina, para hacer preguntas interesantes. Eso nos permite reducir los costos de construir esta tecnología en Sudamérica, donde el financiamiento para nuestros proyectos es mucho menor.
A veces la parte más difícil es visualizar que es posible. Creo que ese es un desafío para la neurociencia en Latinoamérica: Joaquín y yo quisiéramos ser un ejemplo y empezar a difundir la práctica y adopción de la ciencia abierta a otras personas.
JG: Llevo años pensando en cómo construir una carrera fértil desde Latinoamérica, dadas las limitaciones que eso tiene. Necesitamos más proyectos de ciencia abierta y un intercambio más fluido de personas e ideas dentro de la comunidad de la región. Al habernos anclado en un proyecto internacional, esperamos atraer a más personas de la región para hacer neurociencia en Uruguay.
MC: También creo que necesitamos cambiar la forma de pensar sobre cómo se hace ciencia y ayudar a la comunidad a entender el valor de la neurociencia abierta. Por ejemplo, Joaquín publicó recientemente un artículo sobre cómo las oscilaciones gamma en la corteza olfatoria surgen de la inhibición por retroalimentación local durante la respiración, trabajando enteramente con una base de datos abierta. Antes de que lo enviara, algunos colegas le advirtieron que los revisores podrían verlo como una debilidad, ya que Joaquín no había recolectado los datos él mismo. Y sin embargo, el artículo terminó siendo destacado por la revista y más tarde recibió el premio Ben Barres Spotlight Award. Es un cambio generacional. Necesitamos romper ciertos dogmas que tenemos, de que la ciencia debe hacerse de determinadas maneras simplemente porque así se ha hecho históricamente.
TT: ¿Tienen algún consejo para investigadores en Latinoamérica sobre cómo desarrollar alianzas de ciencia abierta?
JG: Busquenlas, en primer lugar; puede que ya existan oportunidades disponibles, pero las comunidades locales no siempre están al tanto. Traten de mantenerse actualizados sobre lo que sucede en el mundo. No se desanimen si las cosas no funcionan la primera o segunda vez; sigan insistiendo, hay sesgos locales y globales que necesitamos superar.
MC: Mi consejo es superar el miedo a colaborar abiertamente. Las preguntas que la neurociencia intenta responder son cada vez más grandes y complejas, lo que hace que sea cada vez más difícil abordarlas en solitario. Muchas veces tenemos miedo de perder nuestras ideas o el crédito por ellas, pero la ciencia se vuelve más fuerte cuando compartimos el conocimiento de manera transparente y construimos confianza.
TT: ¿Está Latinoamérica bien preparada para desarrollar proyectos de ciencia abierta?
MC: Puede que Latinoamérica todavía no esté del todo preparada para desarrollar proyectos de ciencia abierta, pero la ciencia abierta se adapta particularmente bien a nuestras necesidades. Nos da acceso a datos y recursos que antes estaban limitados a un pequeño número de laboratorios, y necesitamos aprovechar esta oportunidad mientras desarrollamos la capacidad de aportar nuestros propios datos y herramientas.
