Durante años, observar la actividad del cerebro ha sido un ejercicio parecido a intentar seguir una conversación en una discoteca: hay señales valiosas, sí, pero también mucho “ruido” y un foco muy potente apuntando a la pista. La novedad que describe un equipo ligado a Brown University es un cambio de estrategia: en lugar de iluminar el tejido desde fuera, han conseguido que ciertas neuronas actúen como pequeñas bombillas vivas. La técnica se apoya en bioluminiscencia, el mismo fenómeno que hace brillar a algunas medusas o luciérnagas, adaptado con ingeniería molecular para convertir la actividad neuronal en luz visible.
La propuesta no nació ayer. El grupo liderado por Christopher Moore, investigador en ciencia cerebral, llevaba tiempo dándole vueltas a una pregunta simple y ambiciosa: ¿y si el cerebro pudiera “contarnos” lo que hace sin necesidad de dispararle luz desde fuera? Ese planteamiento, que suena casi poético, tiene consecuencias muy prácticas para laboratorios que trabajan con animales vivos y necesitan registrar actividad durante periodos largos sin degradar la señal ni dañar el tejido.
El problema de “mirar” con fluorescencia
La herramienta estándar en muchas áreas de neurociencia para seguir la actividad neuronal es la fluorescencia. En términos cotidianos, funciona como esas pegatinas reflectantes que se ven cuando les apuntas con una linterna: sin iluminación externa no dicen nada, con el haz adecuado devuelven luz en otra longitud de onda. En biología, esa “pegatina” suele ser una proteína diseñada para cambiar su brillo en función de la presencia de calcio dentro de la célula. Y aquí viene el punto clave: las neuronas usan pulsos de calcio como parte de su lenguaje interno, de modo que medir calcio es una forma útil de inferir actividad.
El inconveniente aparece cuando esa linterna se convierte en un foco muy intenso y sostenido. La exposición prolongada puede producir fototoxicidad, un daño celular derivado de la energía luminosa. También aparece la fotoblanqueo: las moléculas fluorescentes se degradan y dejan de brillar con la misma fuerza, como una camiseta que pierde color tras demasiados lavados. A esto se suma la complejidad del hardware. Para llevar luz a regiones profundas del cerebro se recurre a láseres, fibra óptica y configuraciones delicadas que no siempre son fáciles de mantener estables durante horas.
Para quien no esté metido en un laboratorio, una analogía útil sería grabar una escena nocturna: si dependes de un foco externo, iluminas lo que quieres ver, pero también encandilas, generas sombras raras y gastas batería. Si cada actor llevara una luz tenue propia que se enciende solo cuando habla, el rodaje sería distinto.
Por qué la bioluminiscencia cambia las reglas del juego
La bioluminiscencia hace justo eso: la luz se genera dentro. En términos bioquímicos, un enzima (una luciferasa) transforma un sustrato químico pequeño y produce fotones. El cerebro, por sí mismo, no es bioluminiscente, así que cuando las neuronas se modifican para emitir luz, destacan sobre un fondo oscuro. Nathan Shaner, de la University of California, San Diego, lo explica con una idea muy intuitiva: si no estás “metiendo” luz en el tejido, reduces el brillo de fondo y evitas parte de la dispersión que emborrona las imágenes. Es como mirar una ciudad desde un avión: distinguir faros en una carretera oscura es más fácil que distinguir reflejos cuando alguien te apunta con una linterna al parabrisas.
Esa oscuridad de fondo tiene otra ventaja: mejora el contraste, un factor decisivo cuando quieres identificar actividad a escala de células individuales o incluso en partes concretas de una sola neurona, como dendritas o espinas sinápticas.
El gran reto histórico era la intensidad. Durante décadas se habló de registrar actividad cerebral con bioluminiscencia, pero la luz producida era insuficiente para ver detalles finos con buena resolución temporal. Según el propio equipo, esa barrera es la que ahora se ha superado.
CaBLAM: un “monitor” de calcio que brilla
La pieza central del avance es CaBLAM (siglas de Ca2+ BioLuminescence Activity Monitor), descrito en una publicación de Nature Methods firmada por un consorcio amplio de autores y con fecha de diciembre de 2025. El nombre ya adelanta su función: es un sensor bioluminiscente sensible al calcio, pensado para convertir cambios de concentración de ese ion en cambios de luz.
Moore atribuye a Shaner el liderazgo en el diseño del “dispositivo molecular” que lo hace posible. No se trata solo de “poner una luciferasa” y listo: el sensor debe responder de manera fiable a variaciones de calcio, generar suficiente señal, mantener estabilidad durante horas y ser expresable en organismos vivos. El artículo indica que el sistema funciona en ratones y pez cebra, dos modelos clásicos en biomedicina por razones complementarias: el ratón por su cercanía fisiológica a humanos, el pez cebra por su transparencia en etapas tempranas y su utilidad para observar procesos en vivo.
Un dato particularmente llamativo del trabajo es la duración de las grabaciones: muestran registros continuos durante cinco horas. En experimentos de aprendizaje o conducta, esa escala temporal importa tanto como la resolución espacial. Aprender una tarea, habituarse a un estímulo o cambiar una estrategia no ocurre en un parpadeo; es más parecido a ver cómo alguien aprende a montar en bici: primero va inseguro, luego corrige, luego automatiza. Poder capturar ese “proceso completo” con menos intervención lumínica externa abre una puerta metodológica relevante.
El Bioluminescence Hub y la idea de compartir herramientas
CaBLAM no aparece aislado, sino dentro de un ecosistema de desarrollo tecnológico. En 2017 se lanzó oficialmente el Bioluminescence Hub en el Carney Institute for Brain Science de Brown University, impulsado por una gran subvención de la National Science Foundation. El objetivo, tal como se plantea desde el propio hub, es diseñar y compartir herramientas que permitan a células del sistema nervioso generar luz y, en algunos casos, responder a ella.
Aquí se ve un patrón típico de la ciencia contemporánea: ya no basta con publicar resultados; muchas veces el impacto real llega cuando se construyen “piezas” reutilizables, como si fueran bloques de LEGO biológicos. En este proyecto participaron decenas de investigadores de varias instituciones, entre ellas Brown, Central Michigan University, UC San Diego, UCLA y New York University. La financiación mencionada incluye apoyo de los National Institutes of Health, la National Science Foundation y la Paul G. Allen Family Foundation, lo que subraya que el desarrollo de herramientas suele requerir un esfuerzo sostenido y multidisciplinar.
Más allá de mirar: comunicación neuronal con luz
Una parte especialmente sugerente del programa del hub va un paso más allá de la observación. Moore ha descrito proyectos en los que una célula emite un destello detectable por otra célula cercana, creando una especie de “señalización óptica” entre neuronas. En lenguaje cotidiano, sería como pasar de usar una cámara para espiar una conversación a introducir un canal nuevo para que los participantes se envíen mensajes con una linterna codificada.
Este tipo de ideas se conecta con campos como la optogenética, pero con un matiz: si la luz la produce la propia célula, se reduce la dependencia de fuentes externas. También mencionan líneas de trabajo donde el calcio no solo se mide, sino que sirve para controlar comportamientos celulares. En ese contexto, sensores de calcio más brillantes y eficientes se vuelven el cuello de botella; por eso CaBLAM encaja como una pieza estratégica, no como un simple gadget experimental.
Qué podría significar para medicina y biología en general
El equipo sugiere que CaBLAM podría usarse fuera del cerebro para estudiar actividad en otros tejidos. La idea de “seguir señales” de forma prolongada sin fototoxicidad resulta atractiva para sistemas sensibles o para estudios que requieren simultanear varias regiones del cuerpo. Si la fluorescencia es como iluminar un escenario desde fuera, la bioluminiscencia se parece a darles a los actores micrófonos que emiten luz cuando hablan. Para investigar coordinación entre órganos, o dinámica celular lenta, esa metáfora se vuelve práctica.
Conviene mantener la mirada objetiva: una herramienta no es una respuesta automática a todas las preguntas. Habrá límites de profundidad, velocidad de señal, requisitos de entrega del sustrato químico y compatibilidad con distintos tipos celulares. La promesa realista está en ampliar el abanico de experimentos posibles y reducir fricciones técnicas que antes hacían inviable registrar durante horas con buena calidad.
Lo importante es que CaBLAM apunta a un cambio de enfoque: ver actividad biológica no siempre exige más potencia lumínica y más hardware; a veces la salida es construir sistemas que hablen en un idioma que el propio tejido tolera mejor. Si el cerebro es una ciudad nocturna, esta vez no se trata de iluminarla con un reflector desde el cielo, sino de observar sus farolas encendiéndose calle por calle.