10 Carreras para estudiantes de Neurobiología

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Neurobiología para tontos

Por Frank Amthor

Si usted es estudiante de neurobiología o está pensando en obtener un doctorado en neurobiología, puede que se pregunte qué hace la gente con los doctorados después de graduarse. (Si no te lo estás preguntando tú mismo, puedes apostar a que tus padres sí.) Aquí tienes una lista de diez carreras para personas que han estudiado neurobiología.

Realización de investigaciones académicas

La mayoría de los estudiantes de postgrado en áreas relacionadas con la neurobiología se forman como investigadores académicos. La mayoría de los investigadores académicos son profesores universitarios que realizan investigaciones financiadas. Y la mayoría de ellos han hecho uno o dos post-doctorados (abreviatura de post-doctoral research associate, una especie de asistente de laboratorio profesional que trabaja bajo la tutela de un profesor).

Hoy en día, en muchos laboratorios, el jefe de laboratorio o investigador principal (IP) dedica gran parte de su tiempo a escribir sobre subvenciones, servir en comités y enseñar. El jefe del laboratorio puede delegar grandes porciones de ciertos proyectos a post-doctorados que, en virtud de su formación de doctorado, deberían ser capaces de llevar a cabo de forma independiente la mayoría de los experimentos y análisis de la parte del proyecto que les ha sido asignada. Típicamente se espera que un postdoctorado produzca dos artículos de revistas académicas al año en consulta con el director del laboratorio.

En neurobiología, hacer un postdoctorado es lo que típicamente separa la carrera profesional de un nuevo titular de un doctorado entre la investigación y la docencia. La capacitación adicional y las publicaciones obtenidas como postdoctorado, a menudo en más de un laboratorio, hacen que las personas sean mucho más competitivas para obtener fondos para apoyar un programa de investigación.

La mayoría de los programas de investigación en los Estados Unidos en áreas relacionadas con la neurobiología son financiados federalmente por los Institutos Nacionales de Salud (NIH) o la Fundación Nacional de Ciencias (NSF). Una subvención típica de un investigador individual de los NIH (R01) generalmente es de más de $200,000 por año durante tres a cinco años. Este dinero paga parte del salario del IP, el salario de los post-doctorados, y el estipendio y a veces la matrícula de los estudiantes graduados después de su primer año. También paga por el equipo y los suministros de laboratorio. La NSF tiene mucho menos dinero para neurobiología que los NIH. Concede muchos menos premios, y estos son típicamente menos de la mitad de la cantidad anual de premios de los NIH.

Algunos profesores obtienen dinero para la investigación de fundaciones que apoyan la investigación para curar enfermedades particulares. Además, es común al momento de contratar a un miembro de la facultad obtener un paquete inicial de equipo, salarios del personal y suministros durante varios años. Los paquetes de inicio en áreas relacionadas con la neurobiología pueden variar de $250,000 a $750,000. Las universidades tratan de recuperar algunos de estos costos de lo que se denominan costos indirectos otorgados con subvenciones. Aunque la tasa varía de una institución a otra, los costos indirectos son de alrededor del 50 por ciento en las universidades públicas y del 75 por ciento en las privadas. Esto significa que por cada $100,000 de apoyo financiero obtenido por un IP del NIH, se dan $50,000 a $75,000 adicionales a la universidad para”apoyar” la investigación del IP, tales como el pago por espacio de laboratorio, biblioteca e instalaciones para animales.

Los tiempos están cambiando rápidamente en cuanto a la forma en que se lleva a cabo la investigación de laboratorio. Antes de la Segunda Guerra Mundial, la investigación en Estados Unidos, al igual que en Europa y Japón, se concentraba en unas pocas universidades de élite como Harvard, MIT y Stanford. Desde finales de la década de 1950 hasta alrededor de 2004, los fondos federales para la investigación estallaron y la investigación patrocinada por el gobierno federal se llevó a cabo en casi todas las universidades importantes del país.

En la última década, sin embargo, el financiamiento de los NIH ha estado relativamente estancado, y las prioridades de los NIH han pasado de la investigación básica a la investigación en áreas asociadas con la curación de enfermedades. Esto ha concentrado la financiación en laboratorios más grandes de las 10 ó 20 universidades más importantes que pueden apoyar instalaciones básicas como secuenciadores de genes y otros costosos analizadores de biología molecular. Hace veinte años, un investigador, una vez establecido, podría esperar tener fondos durante 15 años o más para un laboratorio que consistiera de sí mismo y una mezcla de un postdoctorado, un estudiante graduado y un técnico. Ahora el tamaño promedio de un laboratorio de los NIH que posee subvenciones es de más de 25 personas, y la duración promedio de una subvención R01 es del orden de seis años. Los NIH están bajo una enorme presión para curar enfermedades rápidamente, dado el enorme y creciente porcentaje del presupuesto federal que se gasta en salud.

Trabajar en laboratorios industriales

Una alternativa a la investigación académica es la industria. Una fuente importante de carreras para los neurobiólogos doctores es la industria farmacéutica. La gran mayoría de los agentes farmacéuticos actúan sobre los neurotransmisores o receptores hormonales. Descubrir nuevos fármacos útiles que actúan sobre el sistema nervioso es un negocio urgente y rentable.

Todos los medicamentos tienen que pasar pruebas rigurosas de varias etapas para determinar su eficacia y seguridad. Los laboratorios de las compañías farmacéuticas prueban miles de medicamentos potenciales que se sintetizan o se encuentran en la naturaleza. Los medicamentos sintetizados pueden estar diseñados para tener formas que se ajustan a un receptor en particular, o son derivados de medicamentos que se sabe que activan los receptores. Los fármacos potenciales también se encuentran en toxinas naturales como el veneno de serpientes y arañas, que son cócteles de agonistas y antagonistas neurotransmisores, muchos de los cuales nunca han sido sintetizados.

Los compuestos sintetizados o naturales son primero purificados y analizados para determinar su estructura. Las pruebas iniciales normalmente buscan la eficacia. Los platos multipozo contienen compartimentos con células individuales que expresan diferentes receptores cuyas respuestas se miden automáticamente al fármaco potencial. Las pruebas de seguridad son más complejas porque un nuevo medicamento tiene que ser seguro para todos los tejidos del cuerpo. Las pruebas en ratones no garantizan la seguridad humana. Además, no todos los seres humanos son genéticamente idénticos y algunos medicamentos pueden tener efectos secundarios graves para un pequeño porcentaje de personas. Las pruebas de seguridad y eficacia pasan por una serie de ensayos clínicos cada vez más costosos, durante los cuales el medicamento podría fallar en cualquier momento.

La desventaja de trabajar en la industria farmacéutica en comparación con el mundo académico es que hay mucha menos independencia. Los investigadores farmacéuticos se encargan de inventar y evaluar nuevos fármacos o dispositivos que sean rentables para la empresa. Por otro lado, una gran ventaja de esta carrera es que no depende tanto de las becas de escritura. Los investigadores farmacéuticos generalmente trabajan en laboratorios que tienen una excelente y actualizada instrumentación y un buen apoyo de personal. Si se puede trabajar dentro de los límites de las directrices de la empresa y la necesidad de rendición de cuentas, el ambiente de trabajo puede ser excelente, y es posible cierta independencia en la investigación, incluida la publicación en revistas académicas.

La enseñanza, desde la escuela primaria hasta la escuela de postgrado

En los Estados Unidos, la mayoría de los titulares de doctorados son profesores y no investigadores financiados con fondos federales. Enseñan principalmente en colegios y universidades, pero también pueden enseñar en escuelas primarias y secundarias. La enseñanza es esencial para la misión general de la ciencia, tanto para crear la próxima generación de investigadores y profesores como para difundir los resultados de la investigación científica a la comunidad en general.

El hecho de que alguien sea principalmente un profesor no significa que la investigación esté fuera de lugar. Por lo general, sólo tiene que hacerse con un presupuesto menor. Muchas cuestiones importantes de investigación pueden abordarse con un equipo de laboratorio y tiempo modestos. Se han hecho grandes avances en neurobiología utilizando preparados de invertebrados, algunos de los cuales han dado lugar a grandes avances en neurobiología o en el desarrollo de importantes fármacos.

Una nota prometedora es que muchas universidades están ahora dotando de “cátedras” a un mayor porcentaje del profesorado. Dotar una cátedra significa obtener una suma global de dinero, alrededor de 2 millones de dólares, generalmente de un donante, y utilizar los intereses para pagar la mayor parte del salario de los miembros de la facultad y proporcionar un presupuesto modesto para la investigación. Algunos estipendios para graduados están dotados de la misma manera. Este método puede pagarse fácilmente por sí mismo haciendo que el miembro de la facultad sea más competitivo para obtener dinero federal.

Mucha gente cree que el sistema educativo de los Estados Unidos debe enfatizar las materias STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) mucho antes en la educación. Puede ser apropiado contratar más doctores en ciencias para enseñar en la escuela secundaria y enseñar y dirigir escuelas primarias. Si quiere que sus estudiantes aprendan un poco de neurobiología, ¿preferiría que se las enseñara un neurobiólogo o un especialista en educación?

Redacción y edición

Hay otras carreras involucradas en la difusión del conocimiento neurobiológico además de la enseñanza en el aula. Escribir sobre ciencia y medicina incluye de todo, desde monografías académicas hasta libros de texto de pregrado, pasando por blogs y libros populares.

Otra función importante que se asocia con la escritura científica es la edición de revistas profesionales. El proceso de edición es esencial para filtrar la redacción de los datos de los artículos arbitrados que se ponen a disposición de otros investigadores en el campo. La ciencia depende absolutamente de la difusión arbitrada de los resultados y de la reproducción de los mismos basada en métodos publicados para todo su progreso.

Utilización de los conocimientos neurobiológicos en la empresa

La economía de Estados Unidos gira cada vez más en torno a la adquisición, el procesamiento y la extracción de información. La neurobiología ha impactado en el comercio de inteligencia artificial y robótica, y este impacto está creciendo.

Las primeras simulaciones de inteligencia artificial podrían funcionar bien en dominios muy limitados como la demostración de teoremas de geometría y el juego de damas. Más tarde, las redes neurales artificiales y los conjuntos difusos asumieron funciones de control complejas. Recientemente, los sistemas informáticos juegan al ajedrez de campeón, ganan en Jeopardy, y pueden ser capaces de conducir coches. Los robots de fábrica que antes sólo realizaban movimientos programados, simples y repetitivos, ahora son capaces de adaptarse a circunstancias imprevistas.

Estos ejemplos muestran que el conocimiento neurobiológico ha impactado el negocio a muchos niveles, desde la lógica cerebral, a las redes que utilizan elementos similares a las neuronas, a los robots con controladores jerárquicos similares a los de la médula espinal, a los intentos actuales con memristores para modelar sinapsis neuronales. Google tiene muchos científicos básicos entre sus empleados, por ejemplo.

Además, la publicidad se basa cada vez más en datos sobre las personas y sus preferencias y hábitos. La arquitectura y el urbanismo tienen en cuenta la forma en que los individuos y los grupos interactúan con su entorno. Los avatares y otros tipos de agentes pueden interactuar con las personas de manera más parecida a la de los humanos, utilizando el conocimiento neurobiológico sobre el cerebro y su funcionamiento.

Desarrollo de prótesis sensoriales

Muchas encuestas muestran que el miedo a perder un sentido importante -como la vista, el oído o el tacto- es uno de los mayores para muchas personas, al igual que el miedo a contraer cáncer. En la actualidad, sin embargo, sólo la sordera por fallo conductivo o muerte de las células ciliadas auditivas puede ser superada con cualquier tipo de implante.

La incapacidad de reemplazar la pérdida de la visión o somatosensorial no se debe principalmente a la falta de potencia de la computadora, sino más bien a la incapacidad de interconectar el procesamiento de la computadora con el sistema nervioso. La neurobiología será esencial para el desarrollo de prótesis sensoriales que puedan reemplazar los sentidos naturales perdidos. Tales prótesis requieren que aprendamos dónde colocar la interfaz cerebro-ordenador en el sistema nervioso, cómo comunicarnos con las neuronas allí, y qué mensajes enviar a las neuronas y recibir retroalimentación de ellas.

La estimulación del sistema nervioso tiene en la enfermedad de Parkinson y algunos tipos de depresión han demostrado ser más eficaces que los tratamientos farmacológicos. Algunos están llamando al nuevo campo de este tipo de estimulación neural electroceutica. La estimulación cerebral profunda (ECP) y la estimulación transcraneal magnética y de corriente directa (EMT y SCDT) se están utilizando para tratar una variedad de patologías y mejorar el aprendizaje y la función normales.

El trasplante de células madre, en particular de células propias convertidas en células madre, es también una tecnología prometedora para muchas enfermedades cerebrales y de otro tipo. El éxito con esta tecnología requerirá un conocimiento más avanzado de la genética y epigenética de las neuronas, los circuitos neuronales y la neurofarmacología.

Empresas como Medtronic están desarrollando dispositivos implantables que van desde marcapasos cardíacos hasta interfaces más complejas con el sistema nervioso. El uso de dispositivos implantables que afectan al sistema nervioso a través del registro y/o la inyección de corriente es llamado por algunos el campo de las “electroceuticas”.

Sustitución de la función del motor

Las lesiones de la médula espinal o del cerebro, los accidentes cerebrovasculares y los tumores son algunas de las posibles causas de la parálisis. Una persona puede perder una extremidad por una lesión o cáncer. El campo de la neurobiología puede hacer contribuciones importantes a la restauración de la función motora a través de la reparación/reemplazo de los circuitos neuronales de control central, o a través de la prótesis.

En las lesiones de la médula espinal en mamíferos, los axones que van desde la corteza motora hasta las neuronas motoras alfa que impulsan los músculos, y desde los receptores sensoriales hasta la corteza somatosensorial, se cortan y no vuelven a crecer. Se está llevando a cabo una considerable investigación de laboratorio sobre el entorno de la herida y los parámetros de crecimiento de los axones, pero por lo general no es posible restablecer la función cuando la columna vertebral está completamente seccionada. Comprender la neurobiología del crecimiento axonal, la adhesión celular y las sustancias de afinidad a la quimioterapia es un gran desafío para la generación actual de neurobiólogos.

La parálisis del daño cerebral central a veces se supera parcialmente activando vías alternativas. Los regímenes de entrenamiento como la terapia inducida por restricción (CIT) pueden facilitar esto. Actualmente no está claro si la plasticidad neuronal adicional en el cerebro podría ser inducida farmacológicamente, o con células madre o estimulación de corriente eléctrica.

Otro enfoque de la parálisis es conducir las extremidades artificialmente. Esto típicamente involucra el registro de una señal del cerebro o de un axón de la médula espinal que es transmitida a través de la lesión al músculo o a la neurona motora alfa que impulsa el músculo. Como en otros casos, la interfaz cerebro-computadora necesita trabajo. Los músculos son activados por diferentes tipos de neuronas reclutadas en un orden específico, disparando a diferentes velocidades dependiendo de la fuerza requerida y la duración necesaria. Una mala emulación de este control produce movimientos espasmódicos e inapropiados que no funcionan para caminar y equilibrar o para controlar adecuadamente los brazos y las manos.

Otra posibilidad, particularmente cuando falta una extremidad, es utilizar señales neurales centrales para controlar una extremidad artificial. Este es un problema difícil porque millones de neuronas en múltiples áreas del cerebro y la médula espinal están involucradas. Sin embargo, los robóticos que se ocupan de dotar a los robots de una destreza fina -como la destreza necesaria para recoger un huevo sin romperlo- se enfrentan a problemas de control similares y esos algoritmos pueden aplicarse a las prótesis.

Trabajar en la ética del cerebro y realizar estudios cerebrales de la experiencia religiosa

Los neuobiólogos también tienen contribuciones que hacer en campos que normalmente se consideran “artes liberales”. La espiritualidad y el arte son partes esenciales de la alta existencia humana. La ciencia cerebral puede contribuir a la búsqueda humana de la verdad y a la existencia de otros reinos porque la verdad y la belleza dependen del cerebro humano. Esto significa que el conocimiento de las ciencias del cerebro y de la neurobiología debe conducir a carreras en campos como la bioética, en los que la escritura y las conferencias sobre la relación entre el cerebro y la mente son esenciales.

Por ejemplo, durante miles de años, se ha sabido que la meditación y la oración alteran la conciencia de muchas maneras beneficiosas. Estos estados mentales, inducidos por procedimientos conductuales, producen cambios claros en la actividad cerebral que pueden ser estudiados científicamente. El conocimiento de cómo las prácticas meditativas cambian la actividad cerebral puede producir importantes beneficios de salud para tratar la depresión y mejorar el potencial humano normal.

Las experiencias religiosas pueden ser transformadoras, para bien o para mal. Incitan a una persona a mejorar su vida y a ser una mejor persona, o a convencer a una persona para que se dedique casi servilmente a un grupo como una secta. Es ciertamente, al menos en parte, una cuestión científica por qué algunos sentimientos religiosos producen un respeto universal por toda la vida, mientras que otros terminan con un desdén por ella.

Existe otra interfaz compleja entre la neurobiología y la ley y la ética. La sociedad humana y la ley se basan en ideas sobre el libre albedrío y la culpa. Pero la ley también reconoce la “locura temporal” y reconoce que algunas personas no son mentalmente capaces de entender las consecuencias de sus acciones. La sociedad debe ser capaz de basar sus juicios jurídicos en pruebas neurobiológicas sólidas.

Usando la ciencia del cerebro en la economía del comportamiento

Los seres humanos toman decisiones que son menos que racionales, y la economía conductual observa cómo estas decisiones entran en juego cuando se trata de asuntos financieros. La publicidad y el marketing son esfuerzos que se aprovechan de irracionalidades como asociar los coches con actores atractivos para hacer ventas. En el lado negativo, la adicción, el abuso de sustancias y los trastornos alimenticios son comportamientos que pueden ser potencialmente interrumpidos por programas específicos de refuerzo. El conocimiento neurobiológico se está aplicando cada vez más a los problemas clínicos, y los psicólogos y psiquiatras a menudo trabajan con los neurobiólogos en equipos de trabajo, atacando la adicción y otras conductas inadaptadas.

Consejería neural

Mientras que nuestros cuerpos viven más tiempo, nuestros cerebros no siempre pueden seguir el ritmo. Esto hace que sea difícil saber qué hacer por las personas con cuerpos relativamente sanos y cerebros que funcionan mal. Algunos bebés nacen con discapacidades intelectuales graves, mientras que muchas personas de edad avanzada pasan muy gradualmente de una función intelectual normal a una baja. ¿En qué momento las personas no son competentes para tomar decisiones sobre su propio bienestar?

Cuando las personas portan mutaciones genéticas que tienen un riesgo significativo de producir contracciones severamente deformadas o retardadas, la asesoría genética a menudo es útil.

La evaluación neuronal de la actividad cerebral intrínseca puede generalizarse en casos de deterioro cerebral, como en el caso de la enfermedad de Alzheimer, o cuando se produce una lesión cerebral grave. Investigaciones recientes sobre el síndrome de “enclaustramiento” mediante escáneres cerebrales indican que algunas personas que se cree que están en coma están realmente conscientes de su entorno, y otras no, sin que el personal de tratamiento pueda distinguir entre los dos estados de cualquier prueba estándar.

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