Interview with Dr. James T Murray

“Autophagy is involved, in Type 2 diabetes, in neurodegenerative processes, in cancer… incidentally, many diseases that affect us as we age.”

Dr. James T Murray, from the School of Biochemistry and Immunology at the Trinity College in Dublin, gave a seminar at our Institute last month. It was a very interesting talk, mainly about how autophagy is involved in Parkinson’s disease. Just before the talk we had the chance to ask him a few questions…

  1. What is autophagy?

Cells get damaged. It is like a car: you have to service it; you have to put fuel into it, clean it, otherwise it doesn’t work as well. The autophagy pathway is a little bit like the servicing system for the cell. There are damaged materials, damaged organelles, misfolded proteins, and physiological stressors that cells must deal with. Autophagy is the mechanism by which the damage is removed before it becomes detrimental to cell viability. All eukaryotic cells have it so that they can be protected against environmental stress.

  1. How does it work?

It is similar to the endocytic pathway: a cellular structure is formed around the damaged material, to enclose it, that will eventually merge with a lysosome for the contents to be degraded. What is different, though, so the cell doesn’t get confused, is that in the autophagy pathway the vesicle has a double membrane, whereas in the endocytic pathway it is single. This double membrane vesicle that forms is called the autophagosome, and is usually spherical in shape. After the autophagosome finds and fuses with a lysosome, lysosomal enzymes begin to chop everything up, obtaining free fatty acids, amino acids, etc., and all the damaging materials are recycled.

  1. Why is it that we get old if our cells are recycling themselves to become new all the time?

My thinking is because the autophagy pathway becomes less profficient when we get older. This is because either the signals that control the autophagy pathway become less able to stimulate the response, the ability to package up damaged material is less efficient, or the amount of damage that needs clearing becomes too great for utophagy to cope with.

What I find fascinating is there is a little and very interesting organism, a salamander type creature that is called the olm, which lives in caves and can live for more than a hundred years. There is no natural light; there are no natural toxins, nor any predators in their environment. Once removed from normal physiological stresses they have adapted to a very long life span, for several reasons. I wonder whether there is anything special about their autophagy. If I had the opportunity, I would study the Olm.

  1. Aubrey de Grey is a British gerontologist who claims that, when we are able to fix the damage that we accumulate in our cells during our lives, humans will live for more than 1000 years…

No. I doubt we will ever live to 1000. We will get killed before that, we will probably be hit by a car! (Laughs) Theoretically I suppose yes, because if you can limit the amount of damage that occurs in tissues and organs, then there is no reason why cells, tissues and thus organisms can’t last for much longer periods of time, but to get to that point we would need a much greater understanding of ageing at a systemic level to be able to make the kinds of advances required to live so long.

  1. How can a cell know that it must recycle a specific organelle?

Well, I will use the example of the mitochondria. When this organelle works properly, a protein called PINK1 is constantly moved from the outside of the mitochondria, to the inside, where it is processed, then degraded. However, when mitochondrial function is compromised, PINK1 accumulates on the surface of the mitochondria, and this generates a signal that makes another protein, Parkin, functional. Parkin then activates other surface molecules, and these molecules act as signalling clues for destruction leading to selective autophagy of mitochondria, which is called mitophagy.

  1. What happens if the autophagy mechanism is not working properly?

Any fluctuations in normal autophagy have detrimental effects: both underactivity or the over-activity, and can lead to disease. Autophagy is involved, in Type 2 diabetes, in neurodegenerative processes, in cancer… incidentally, many diseases that affect us as we age.

  1. What happens in cancer?

It is complex: depending on the stage of the disease, autophagy is increased or decreased. In early stages of neoplastic diseases, autophagy is attenuated: there is an accumulation of damage that will produce the genetic lesions to activate oncogenes. This makes sense, because autophagy normally functions to eliminate damage, and so has what we consider tumour suppressor function. Then, when the primary tumour mass is forming, tumour cells and the surrounding normal tissue increase autophagy activity to provide nutrients for tumour cell growth and proliferation. Then, later, whenever tumours break away and tumour cells arrive at distant micrometastatic lesions through the circulation, autophagy comes into play again… It comes in waves that are complicit in cancer progression.

  1. And is any of the therapies used nowadays to treat cancer using the autophagy mechanism as their target?

One of the key responses to current chemotherapeutic drugs is chemotherapy resistance: patients become resistant to their first line treatment. In these chemoresistant tissues, the autophagy pathway frequently becomes activated, which is not surprising: you are insulting a tumour with a very large quantity of a toxic compound, so it will mobilize the autophagy pathway to try to limit damage. A new therapeutic strategy that is being explored is to deliver a combination treatment with standard chemotherapy agents and a drug that block the autophagy pathway, which currently are drugs that block lysosome activity. Drugs that are more selective for autophagy inhibition are still in the early stages of research development. We are also not certain of the long-term secondary effects of using specific autophagy inhibitors as drugs. So, yes: autophagy can be a very good druggable target, but it is unlikely that this strategy will work well enough on its own; modern oncology is tending towards multidrug cocktails.

  1. Today you are going to talk about autophagy in Parkinson’s disease. What is the relation between them?

Autophagy is essential for most aspects of the physiology of Parkinson’s disease. It is a multifactorial disease, which can be produced for many different kinds of protein mutations: in α–synuclein, in LRRK2, in PINK1, etc. These mutations can produce mitochondrial damage, which can eventually lead to an energy stress that can overwhelm and poison the autophagy pathway.

  1. What are you team currently working on?

Oh GOD, we work on a lot of different things!

Basically, we are interested in protein kinases and cell signalling processes that regulate autophagy. We study how these processes are involved in Parkinson’s disease, cancer, Alzheimer’s disease, type 2-diabetes, and also a rare disease called cystinosis. Well, and we also have a project on microglial function…the key point though is that much of the signals are common and so we can use our expertise to understand autophagy signaling in different contexts.

  1. If there was fire, and you could just safe one of your papers, which one would it be?

This is a hard one…! I think my first paper, as a PhD student. It was not a very spectacular publication, but it was my first. It was about kinases in macrophages, and I was very very proud of that work because I was able to mix enzymology, protein biochemistry and cell biology. That paper has really been the template approach I have tried to apply throughout my research career.

 By: Roser Bastida

Entrevista al Dr. Carlos Barcia

“La neuroinflamación tiene un papel importantísimo en la muerte neuronal progresiva que sucede en la enfermedad de Parkinson”

El Dr. Carlos Barcia es el líder del grupo de investigación en Neuro-immunidad. Estudia la Neuro-inflamación en el Sistema Nervioso Central y su implicación en los procesos neurodegenerativos. En esta entrevista nos habla de la respuesta immune cerebral en la enfermedad de Parkinson:

  1. ¿Qué es la enfermedad de Parkinson?

Como James Parkinson la definió, es un síndrome neurológico que engloba una serie de síntomas. Principalmente, la enfermedad se define por una falta de movimiento (acinesia) o un enlentecimiento de los movimientos (bradicinesia), pero también pueden aparecer otras alteraciones. Es muy característico y muy conocido el temblor generalizado, pero no siempre se da. También pueden aparecer trastornos posturales, típicamente que el paciente se muestra encorvado, además de otras alteraciones no motoras. Los síntomas no motores son menos conocidos pero también son problemáticos para el paciente: alteraciones ortostáticas, depresión, o incluso, en estados avanzados, alteraciones cognitivas. Fundamentalmente, todas estas manifestaciones clínicas están causadas por una falta de dopamina en el cuerpo estriado del cerebro, debida a la muerte de un tipo de neuronas de la sustancia negra del mesencéfalo. Estas neuronas se mueren, pero no sabemos por qué…

  1. ¿Hay sospechas?

Hay hipótesis. Hay algunas familias que desarrollan parkinsonismo que tienen alteraciones genéticas muy claras, pero no todos los enfermos de Parkinson tienen estas mutaciones.

Se piensa, también, que hay factores ambientales, como la exposición a algunos pesticidas, que podrían alterar las estructuras celulares, a diferentes niveles, y causar la muerte neuronal dopaminérgica. Estos pesticidas, tipo rotenona, se parecen a los agentes neurotóxicos que nosotros utilizamos en experimentación para causar una enfermedad de Parkinson de forma artificial. Pensamos que algunos pacientes podrían haber estado expuestos a estos pesticidas y haber desarrollado la enfermedad de Parkinson. Sin embargo, todavía no se ha podido demostrar una causa-efecto: no es que cuando aparecieron los pesticidas apareció la enfermedad de Parkinson, o que donde haya estos pesticidas haya más casos. Sin embargo, podrían ser un desencadenante en individuos con alguna predisposición.

  1. ¿Cómo ha evolucionado la investigación de esta enfermedad?

En las últimas dos décadas ha habido progresos muy importantes a la hora de entenderla. Ha habido un gran avance en la información, desde muchos puntos de vista: bioquímico, genético, molecular, celular… Pero, realmente, no sabemos todavía el origen.

  1. ¿Y en los tratamientos?

En los años 60 se descubrió la L-Dopa, un fármaco que una vez llega al cerebro, se convierte en dopamina y, así, compensa la dopamina que se deja de generar tras la muerte de las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra. Este hallazgo fue un punto de inflexión muy importante, porque permitió tratar los síntomas de la enfermedad.

Hoy en día todavía se usa la L-dopa, u otros fármacos análogos a la dopamina, generalmente en combinación con otros compuestos que alargan el tiempo de acción de estos medicamentos. Los pacientes tienen una calidad de vida bastante aceptable, pero, a pesar de que el tratamiento es bueno, el proceso degenerativo sigue avanzando.

Otra opción terapéutica es la cirugía, la llamada estimulación cerebral profunda. La muerte neuronal dopaminérgica produce, en distintas áreas cerebrales, unas lesiones o alteraciones en cadena, que hacen que haya zonas que se hiperactiven. La cirugía trata de poner un electrodo intracraneal, con un cable conectado, para dormir los núcleos hiperactivados. Los resultados son muy espectaculares, porque realmente la mejoría es muy visible, pero esta terapia solamente se hace en algunos pacientes de elección, que cumplen una serie de condiciones.

  1. ¿Cuáles son los obstáculos o retos que se encuentran en la investigación?

Yo creo que el primer reto es encontrar el origen de la enfermedad.  A pesar de que hay muchos grupos en el mundo que estudiamos este síndrome, todavía desconocemos cuál es el origen.

Otro reto sería diagnosticar la enfermedad de forma precoz: cuando el paciente llega a la clínica es porque empieza a notar los síntomas y, en este momento, ya se han muerto alrededor del 70 % de las neuronas de la sustancia negra. Llegados a este punto, sería muy difícil poder hacer algún tratamiento curativo, porque el proceso neurodegenerativo ya está muy avanzado. Igualmente, hoy por hoy, no existe ningún tratamiento que pueda revertir el daño neuronal producido por la enfermedad: suponiendo el caso ideal de que llegara a la clínica una persona que supiéramos 100% seguro que iba a tener la enfermedad de Parkinson, ¿qué podríamos ofrecerle? Ahora mismo, nada. Este sería el tercer reto.

  1. ¿Qué tipo de investigación estáis realizando en vuestro equipo?

Básicamente, encontrar agentes terapéuticos que modifiquen el transcurso de la enfermedad. Nuestra hipótesis es que la neuroinflamación tiene un papel importantísimo en la muerte neuronal progresiva.

En modelos de la enfermedad de Parkinson, se ha visto que hay unas células del sistema nervioso central, las células microgliales, que están activadas de forma exacerbada. Estas células se encargan de las primeras fases de la respuesta inmunológica en el sistema nervioso, actuando como macrófagos cuando reciben señales neuronales que las activan.

Nuestra teoría es que estas señales están exageradas en los enfermos de Parkinson, y que esto produce la fagocitosis masiva de las neuronas dopaminérgicas. Creemos  que, si bloqueáramos estos mensajes, podríamos reducir el daño en el cerebro y, por eso, estamos trabajando en diferentes moléculas y encargadas de la motilidad microglial y de los receptores que se encargan de esa fagocitosis.

  1. ¿Hay alguna otra enfermedad que también esté relacionada con la neuroinflamación?

Sí, la neuroinflamación aparece prácticamente en cualquier lesión del tejido nervioso.  Por ejemplo, también está relacionada con el daño que se produce después de un traumatismo craneal: tras una lesión de este tipo, algunas neuronas se mueren al momento, pero hay otras que, aunque en un principio no estaban dañadas y eran viables, también son eliminadas por la microglía. Esto sucede porque la señalización que se produce va más allá de lo que debe. Algo similar a lo que ocurre en nuestros modelos de neurodegeneración. Así, si podemos evitar que esto suceda, reduciremos el daño, y esto ha sido probado con éxito en ratones. Ahora se trata de probar un tratamiento similar en modelos de enfermedad de Parkinson, que es en lo que estamos trabajando en este momento.

By: Amelia-Kate Larkins

Entrevista a la Dra. Rosario Moratalla

“Seguramente, cuando descubramos qué es lo inicia la muerte neuronal en el Parkinson, tendremos la cura de la enfermedad”

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El primer seminario del año lo hizo la Dra. Rosario Moratalla, del Instituto Cajal de Madrid- CSIC. Su grupo de investigación se dedica, principalmente, a estudiar la dopamina y su implicación en la enfermedad de Parkinson. Tuvimos el placer de poder hacerle esta entrevista:

  1. ¿Qué es exactamente la dopamina?

La dopamina es un neurotransmisor, una molécula química que se sirve para transmitir una información entre neuronas u otras células del sistema nervioso.

  1. ¿Qué relación tiene con la enfermedad de Parkinson?

El Parkinson se produce, fundamentalmente, porque un tipo de las neuronas que producen dopamina se mueren: las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra, parte compacta. Estas neuronas proyectan sus fibras nerviosas al cuerpo estriado, que se encarga de la planificación, organización y ejecución de los movimientos voluntarios. Entonces, al morir las neuronas de la sustancia negra parte compacta, la falta de dopamina en el estriado produce los síntomas motores del Parkinson, temblor y bradicinesia e inestabilidad postural, principalmente.

  1. ¿Y por qué se produce esta muerte?

Esa es la pregunta del millón. Esta respuesta es la que los investigadores clínicos y básicos estamos buscando… No sabemos todavía qué es lo que la inicia. Hay muchas teorías y, seguramente, cuando lo descubramos, tendremos la cura de la enfermedad de Parkinson.

  1. ¿Qué tratamientos son los más eficaces hoy día para tratar esta enfermedad?

Hoy en día, igual que hace 60 años, el tratamiento de elección es la L-Dopa. Se trata de un fármaco que, cuando llega al cerebro, se transforma en dopamina. En todos estos años no se ha encontrado ningún otro medicamento que sea más eficaz. Hay otros tratamientos farmacológicos, como los inhibidores del metabolismo de la dopamina o los agonistas dopaminérgicos, pero no son tan eficientes.

Otros tipos de terapias son la estimulación cerebral profunda, que se está aplicando hoy en día, y las terapias génica y celular, que se están investigando; pero ninguno de estos tratamientos cura, hoy por hoy, la enfermedad.

  1. ¿La terapia celular sería introducir células nuevas en el cerebro?

Sí, es una estrategia que se está estudiando. Consiste en trasplantar en el cuerpo estriado del cerebro células capaces de sintetizar dopamina. Sin embargo, parece ser que estas células, aunque están sanas, cuando se trasplantan en un hábitat parkinsoniano, acaban adquiriendo señales de daño y por tanto también están en riesgo de muerte celular. Aunque hay que admitir que esto se ha visto después de 10-15 años del trasplante.  Se está trabajando muy activamente en esta línea de investigación para establecer protocolos seguros que eliminen estos defectos y conseguir una mejor integración de las células en el tejido huésped.

  1. ¿Cuántos años pasan desde que empieza el proceso de Parkinson y la persona siente los síntomas?

Pueden pasar, tranquilamente, unos 5-10 años, porque hasta que no se han muerto alrededor del 60% de las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra, no aparecen los síntomas motores de la enfermedad. Esto nos da una idea de la increíble capacidad del sistema dopaminérgico para compensar la falta de dopamina. Nuestro organismo está preparado para producir mucha más de la que necesitamos.

  1. Y, aparte de controlar el movimiento, ¿qué otras funciones tiene la dopamina en el cuerpo?

La dopamina es uno de los neurotransmisores principales y está implicada en multitud de funciones. Entre otras, en los procesos de aprendizaje y memoria, en regular el estado de ánimo, en la toma de decisiones y en las adicciones. De esto se ocupan las neuronas dopaminérgicas del sistema límbico, que son un poco diferentes de las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra.

  1. ¿Qué tiene que ver la dopamina con el placer?

¡Tiene que ver todo! Porque es uno de los neurotransmisores más importantes del sistema de recompensa. Liberamos dopamina, por ejemplo, cuando estamos hambrientos y comemos, cuando tenemos sed y bebemos. La dopamina juega un papel esencial en la continuidad de las especies, porque, en el sistema límbico, la segregamos cuando hacemos cosas que hacen que los individuos sobrevivamos y la especie continúe, como mantener relaciones sexuales o alimentarnos. Por eso sentimos placer cuando hacemos estas actividades.

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  1. ¿Y esto puede verse afectado por el tratamiento con L-Dopa?

Claro, cuando administramos L-Dopa, el fármaco va a todos los sistemas dopaminérgicos, no solamente a la sustancia negra. En el circuito límbico, el tratamiento con L-Dopa puede producir el síndrome de desregulación dopaminérgica, en el que los pacientes se pueden hacer adictos al tratamiento, presentar hipersexualidad, compras compulsivas, ludopatía, conductas de riesgo, etc.

  1. Vuestro grupo también trabajaba estudiando cómo algunas drogas de abuso, como la cocaína o el éxtasis, actúan sobre los circuitos dopaminérgicos. ¿A qué conclusiones estáis llegando en este campo?

Hace años, trabajábamos estudiando qué hacía la cocaína en el sistema nervioso. Lo que vimos fue que tanto sus efectos placenteros como los motores se producen porque actúa sobre los receptores dopaminérgicos D1.

Más recientemente, ya en el Instituto Cajal, trabajamos estudiando los efectos neurodegenerativos del éxtasis y de las anfetaminas. Estas sustancias ocasionan la pérdida del 80% de los axones de las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra, y también pueden provocar la muerte de estas células. Los axones pueden recuperarse a largo plazo, pero las neuronas de la sustancia negra que se han muerto no se recuperan nunca.

  1. ¿En qué estáis trabajando ahora en tu grupo de investigación?

Estamos trabajando en varias líneas de investigación.

La primera es en el estudio de los mecanismos moleculares que producen uno de los efectos secundarios más incapacitantes del tratamiento con L-Dopa: las disquinesias. Es una alteración por la que los pacientes tienen movimientos involuntarios anormales que no pueden o les es difícil parar aparte de las distonías del tronco y de las extremidades. Si consiguiéramos inhibir las disquinesias sin reducir los efectos terapéuticos de la L-DOPA, mejoraríamos mucho la calidad de vida de estas personas.

En otra línea de investigación, estamos explorando distintas terapias alternativas, como la estimulación magnética transcraneal, que ya ha dado resultados muy prometedores en otros trastornos cerebrales como la depresión.

También estamos desarrollando nuevos radiotrazadores con el objetivo de identificar sujetos de riesgo para el diagnóstico precoz de la enfermedad de Parkinson y prevenir el proceso degenerativo sin tener que esperar a que aparezcan los síntomas motores para poder hacer el diagnóstico.

Finalmente, estamos estudiando los mecanismos celulares y moleculares de la degeneración de las neuronas dopaminérgicas en células y neuronas derivadas de pacientes parkinsonianos. Buscamos identificar las causas de esta degeneración y ver si podemos, mediante ingeniería genética, revertirlas y detener el proceso. Dentro de esta línea, también estamos investigando el trasplante de neuronas dopaminérgicas derivadas de células madre, para proporcionar una solución a largo plazo para los síntomas motores del Parkinson. Este proyecto lo estamos llevando a cabo en colaboración con el Dr. Vicario, del Instituto Cajal.

  1. ¿Cuáles piensas que serán las estrategias terapéuticas de futuro para tratar la enfermedad de Parkinson?

Se basarán en detectar sujetos de riesgo en estadios muy tempranos de la enfermedad, mediante trazadores o biomarcadores, para prevenir o detener el desarrollo del proceso degenerativo mediante la intervención clínica temprana. Tampoco descarto la terapia génica ni la celular, que proporcionarían remedios duraderos para esta patología.

  1. Y ya para acabar, si pudieras salvar solamente uno de tus artículos de un incendio, ¿cuál elegirías y por qué?

Es difícil elegir cuando todos los artículos se han hecho con mucho esfuerzo e ilusión, pero, si lo tengo que hacer, elegiría el artículo en el que establecimos la activación de ERK y FosB y la necesidad de la falta extrema de dopamina en el núcleo caudado-putamen para la aparición de las disquinesias inducidas por L-DOPA. Estos resultados han sido replicados en otros laboratorios y, además, abrieron nuevas líneas de investigación básica y ampliaron el abanico de terapias alternativas.  Este artículo que publicamos en el 2006, tuvo y sigue teniendo un gran impacto en el campo en nuestra área de investigación.

¡Muchas gracias, Rosario!

 

By: Roser Bastida

Entrevista al Dr. Jaume del Valle

“Vaig deixar d’anar a classe per anar al laboratori”

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Fa uns dies vam tornar a començar un cicle d’entrevistes als nostres investigadors i investigadores. El Dr. Jaume del Valle, post-doc del grup de recerca en Neuroplasticitat i Neuroregeneració, investiga com persones que han patit lesions a les extremitats poden recuperar la mobilitat i la sensibilitat. En aquesta entrevista ens explica en què consisteix la seva recerca i com van ser els seus inicis.

1) Tu treballes perquè persones que han patit lesions a les seves extremitats puguin recuperar la funcionalitat d’aquestes extremitats. Què passa a nivell del sistema nerviós perifèric quan, per exemple, en un accident, una persona es fa un tall molt profund al braç?

En el braç, a part de tots els vasos sanguinis, ossos, músculs i demés que ens permeten el moviment, també hi ha els nervis perifèrics que envien informació del cervell als músculs i informació sensorial de les extremitats cap al cervell. Si ens fem un tall que afecta un nervi no només perdem el control de la maquinària (músculs i tendons) sinó que també perdem les vies de comunicació de les extremitats cap al cervell. Llavors, tenim mà i braç però la comunicació no arriba i aquestes parts no funcionen: ni es poden moure ni poden detectar correctament el que passa a l’exterior. No notaríem el dolor si ens pessiguessin o si ens creméssim, per exemple.

2) I què es pot fer perquè aquest nervi es torni a fer de nou?

Els axons dels nervis perifèrics, a diferència del que passa al sistema nerviós central, sí que regeneren de manera relativament fàcil. El que passa és que pot ser que la reconnexió després sigui errònia: pot ser que uns axons que abans innervaven tacte ara innervin dolor i quan toqui una taula en comptes de notar tacte noti dolor, per exemple. O potser que la lesió sigui tan gran que aquesta reconnexió no es pugui fer. El que es fa llavors es cosir, com quan ens fem un trau, ja sigui posant els dos nervis junts o posant materials entremig per ajudar a que els axons es reconnectin.

3) I en el cas d’una persona que amputada que es posi una pròtesi, com es poden connectar els nervis biològics amb els cables d’un braç robòtic?

La informació que viatja del cervell a les dianes distals viatja en forma de potencials d’acció, que són impulsos elèctrics. Els elèctrodes o sensors poden captar aquesta informació i traduir-la a un llenguatge que una mà robòtica entengui. A més, ara els enginyers estan aconseguint una altra cosa: posar sensors a la mà robòtica i fer que la informació també pugui viatjar en l’altre sentit. La persona podria notar textures o graduar la força que fa a l’agafar un objecte, per exemple.

4) Abans de treballar en el camp de la neuroregeneració, feies recerca en la malaltia d’Alzheimer a la Universitat de Barcelona. T’agradaria tornar a treballar el camp de les malalties neurodegeneratives?

Home, ara m’ho passo molt bé fent el que faig. Però és veritat que segueixo amb interès els avenços que es fan en el camp de les neurodegeneratives. Ara estic molt bé però no descarto tornar-hi. Poden semblar dos camps oposats però no ho són tant: jo ara estudio com fer que el nerviós recuperi i abans estudiava com fer que no mori.

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5) De tots els articles que t’han publicat, quin salvaries d’un incendi?

Si t’hagués de contestar ràpid et diria: l’últim! Però recordo amb molt de carinyo el primer que vaig fer com a primer autor. Recordo molt l’experimental, les reunions amb els meus directors de tesi… Vam estar un any mirant per què no ens sortia, ho vam provar de totes les maneres, i el dia que se’ns va obrir el cel i vam aconseguir injectar el ratolí amb el traçador i se’ns va tenyir tot de blau, ens vam posar tots a riure de l’alegria i dels nervis que havíem passat. De fet quan em vaig doctorar em van regalar un barrufet perquè fèiem la broma que els nostres ratolins eren barrufets! Aquell no és el millor però el recordo amb molt de carinyo!

6) I era sobre malaltia d’Alzheimer?

Era sobre barrera hematoencefàlica perquè el nostre projecte de recerca era buscar el nexe d’unió entre alteracions a la barrera hematoencefàlica i envelliment o Alzheimer. Mirar si era causa, si era conseqüència… si era abans l’ou o la gallina.

7) T’agradaria anar a investigar a un altre país?

Hi ha moltes coses que s’han de posar a la balança. Ara estic molt bé i m’ho estic passant molt bé. A la tesi vaig passar un temps a Alemanya i després vaig tornar. Aquí he estat en diferents grups de recerca i cadascun treballava d’una manera molt diferent. No cal anar a un altre país per veure maneres de treballar molt diferents… Com a experiència de vida no et dic que no, però no és una meta.

8) Sempre vas voler ser científic?

L’altre dia li explicava a la meva filla que jo de petit volia ser escombriaire perquè em fascinava el camió i les llums…

Jo crec que va ser a segon-tercer de carrera, que vaig veure que jo volia saber més i no volia parar d’aprendre. M’ho passava molt bé al laboratori. De fet, que els estudiants no m’escoltin però vaig deixar d’anar a classe per anar al laboratori. Aprens de primera mà i veus l’aplicació de les coses. És quan dius ‘ha de ser genial ser capaç de generar coneixements per fer avançar la ciència i aquest món’.

9) Als estudiants que es volen dedicar a la neurociència, què els recomanaries?

Cadascú és diferent… que s’ho passin bé i que no els hi faci por treballar! Que no es tanquin en el seu tema i que gaudeixin! Jo el món dels elèctrodes ni m’imaginava que podria acabar interessant-me. Recordo quan feia el màster vaig haver de fer un journal club d’electrofisiologia i vaig passar una setmana dels nervis. Pensava ‘que jo vinc del món bio, que no sóc enginyer’… I mira ara! Tot té el seu encant!

Roser Bastida

Entrevista al Dr. Andrés Ozaita

“Podríamos prevenir los efectos negativos del cannabis sobre la memoria”

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El pasado viernes 18 de diciembre vino a dar un seminario en nuestro Instituto el Dr. Andrés Ozaita, del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud de la Universitat Pompeu Fabra. Está especializado en estudiar el sistema endocannabinoide y los efectos del cannabis en nuestro cerebro.

  1. ¿Qué es el sistema endocannabinoide?

Es un sistema neuromodulador de la neurotransmisión que controla muchos aspectos fisiológicos del día a día. Está formado por los receptores, que son los paracannabinoides; los ligandos que se unen a estos receptores, que son los endocannabinoides, y las enzimas que sintetizan y degradan estos ligandos.

  1. ¿Para qué sirve?

Está ampliamente distribuido por todo el organismo y en cada parte del cuerpo tiene sus funciones. En las neuronas permite la homeostasia sináptica: hace de freno cuando hay mucha actividad sináptica, tanto en el caso de neurotransmisores activadores como de neurotransmisores inhibidores.

  1. ¿Qué tiene que ver este sistema con el cánnabis?

El cannabis actúa sobre los receptores de este sistema. De hecho, así se descubrió: estudiando los efectos que producían los compuestos cannabinoides del Cannabis sativa en el cuerpo.

  1. Algunos de vuestros estudios están enfocados a entender qué provoca el consumo de cannabis en el cerebro humano. ¿Qué habéis descubierto?

Hemos detectado algunas de las vías de señalización que son activadas por el THC, que es el compuesto psicoactivo del cannabis. Estas vías de señalización son las responsables del deterioro cognitivo que produce el cannabis y, bloqueando algunas de ellas, podríamos prevenir los efectos negativos del cannabis sobre la memoria.

  1. ¿Los endocannabinoides actúan sobre estas mismas vías de señalización?

Sí, los endocannabinoides activan las mismas vías pero su acción es muy diferente: el cannabis actúa sobre todo el cerebro cuando la persona lo consume y, en cambio, los endocannabinoides sólo se sintetizan cuando hay una sinapsis que está muy activada y actúan concretamente sobre ella.

  1. ¿Los endocannabinoides también pueden alterar la memoria?

Sí. Hemos hecho experimentos en los que aumentábamos el nivel de endocannabinoides, inhibiendo las enzimas que los degradan, y veíamos que había déficits de memoria. Esto a nivel fisiológico sucede en situaciones de estrés. El estrés hace que aumenten los endocannabinoides en ciertas áreas del cerebro, como en el hipocampo, y esto causa problemas en la consolidación de ciertos recuerdos.

  1. En algunos estados de Estados Unidos se ha legalizado recientemente el uso recreativo de marihuana y Barcelona cuenta con más de 200 clubes de cannabis ¿qué opinión te merece esta legalización?

Todo lo que tenga que ver con el uso recreativo no lo comparto. Me parece que es jugar con fuego. Sobretodo el consumo en la adolescencia, que se está viendo que está muy relacionado con consecuencias en la edad adulta: psicosis, etc.

Otra cosa es el uso medicinal. Los cannabinoides tienen efectos terapéuticos y en las patologías en que no hay alternativas mejores estoy de acuerdo en que se pueda utilizar, pero siempre bajo la supervisión de un equipo médico.

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  1. ¿En qué estáis trabajando ahora con tu grupo de investigación?

Por un lado estudiamos los efectos del cannabis sobre el cerebro, sobre todo los efectos negativos, como los déficits de memoria y de coordinación motora. También estudiamos cómo a nivel fisiológico el sistema endocannabinoide modula la memoria en situaciones de estrés -entre otras cosas estamos mirando si el sistema endocannabinoide podría ser una diana terapéutica en el tratamiento de estrés post-traumático. Y por otra parte, nos hemos interesando por algunas enfermedades que cursan con discapacidad intelectual en las que el tratamiento se podría enfocar hacia el sistema endocannabinoide.

  1. ¿Qué relación hay entre el sistema endocannabinoide y estas enfermedades mentales?

Hemos visto que modular el sistema endocannabinoide en algunas patologías mentales, como el Síndrome de X Frágil, tiene consecuencias positivas en modelos animales de la enfermedad, pero de momento no hemos visto que el sistema endocannabinoide esté alterado en estos casos.

Por ahora lo que sabemos es que puede funcionar como herramienta para modular la sintomatología.

  1. ¿Hay alguna relación entre los síntomas que padecen las personas que sufren alguna de estas enfermedades mentales y las consecuencias del consumo habitual de cánnabis?

Alguna cosa comparten. Por ejemplo: circuitos neuronales y algunas vías de señalización sobreactivados, menor sensibilidad al dolor…

  1. Y ¿cómo es que os pusisteis a estudiar estas enfermedades mentales? ¿Casualidad?

Bueno, uno siempre intenta llevar la investigación a los temas que uno cree que pueden ser más relevantes. Lo que habíamos hecho de base estudiando los efectos del cannabis, y viendo los puntos en común, nos sirvió para hacer el link…

  1. ¿Si solamente pudiéramos leer uno de todos los papers que has publicado, cuál nos recomendarías?

Mmmm… Está todavía por ser publicado (risas).

Roser Bastida

Entrevista al Dr Gonzalo de Polavieja

“De la interacción pueden salir cosas horrorosas, como que todo el mundo piense lo mismo, o puede ser algo estupendo porque entre todos tenemos más conocimiento que de forma aislada.”

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El pasado viernes 25 de noviembre vino a nuestro Instituto el Dr Gonzalo de Polavieja, de la Champalimaud Foundation (Portugal), que se dedica al estudio del comportamiento de los humanos y animales al interaccionar con otros individuos en un colectivo. Hablamos de redes sociales, de ser influenciables, de la manipulación, de Google, del futuro…

  1. Si tenemos que elegir entre ir a cenar a un restaurante lleno o a uno vacío, ¿por qué elegimos siempre entrar al lleno?

Si no tenemos ninguna otra información vamos a asumir que quienes eligieron antes lo hicieron por algo. Cuanta más gente haya en un sitio, más probable es que ese sitio sea bueno. No es cierto siempre, pero lo que hacemos es asumir que los demás tienen más información que nosotros.

  1. ¿La opinión de un colectivo es la suma de las opiniones de cada individuo del colectivo?

No creo que sea la suma, las operaciones son mucho más complejas. De hecho mi programa de investigación es descubrir qué operaciones matemáticas describen la visión del grupo.

  1. Hay personas más influenciables que otras. ¿De qué depende?

Depende de muchas cosas. Una de ellas es que tengan menos información que el promedio de la gente. Alguien que tenga menos información va a ser más influenciable. También donde estés en una jerarquía, de qué dependa tu sueldo, etc.

  1. ¿Ser susceptibles a las opiniones de los demás tiene alguna utilidad evolutiva?

Creo que sí: la información que cada individuo tiene disponible es normalmente muy baja, y es ventajoso tener en cuenta la información de los demás para tener mejores soluciones en general.

  1. Twitter, por ejemplo, donde vemos constantemente las opiniones de los demás, ¿no puede servir para homogeneizar el pensamiento de la sociedad?

Me temo que sí. Nosotros hemos hecho experimentos con Youtube en los que hemos manipulado los comentarios de videos, y la manipulación de los comentarios hace que la gente tenga una opinión subjetiva (si les gusta o no les gusta) diferente. Lo que hace es tender a homogeneizar, a seguir a la mayoría. Eso es un poco raro porque no es una opinión objetiva sobre si algo es verdad o no, y sin embargo utilizamos mecanismos muy parecidos para saber si algo es verdad o no que para saber si es bueno o malo. Así que me temo que sí… que sí que ocurre.

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  1. ¿Qué piensas de la frase de Bruce Schneier sobre Facebook: “tú no eres el cliente, eres el producto”?

Hay muchas empresas que han empleado sus páginas para obtener información de cómo funcionamos. Tanto Google, como Facebook, como Twitter o Amazon, parte de la gracia del negocio es averiguar los patrones de comportamiento de los humanos y utilizarlos para tener más ganancias. La mayor parte del negocio de Google no es a través de ofrecerte un servicio de búsqueda sino aprender lo que nos gusta o no nos gusta y usar esa información.

  1. ¿Sólo la usan? ¿No la manipulan?

Es difícil saberlo. No les haría falta manipularla para obtener muchísima información de valor económico. Hay controversia sobre cuánta manipulación puede haber. De hecho incluso decidir qué es una manipulación es difícil, porque hay veces que sin saberlo, solamente aplicando ciertos algoritmos, ocurre cierta manipulación. Es inevitable al trabajar con los datos que tienen. Por ejemplo ahora hay controversia sobre si las noticias en Facebook habrían favorecido a Trump, porque el algoritmo daba más importancia a las noticias más votadas y eso puede hacer que las noticias más sorprendentes suban. ¿Eso es manipulación? Pues depende de lo que quiso hacer el que hizo el algoritmo, pero en principio no, simplemente se tratan las noticias de una manera que generan sesgos.

  1. ¿Pensamos lo que quieren que pensemos entidades con claros intereses económicos?

No lo escribiría así. No creo que haya un señor sentado en una mesa pensando “voy hacer que todos piensen como yo quiero”, no me hace falta creer que eso sea verdad para que haya algo muy parecido. Tú en el manejo de datos o en cómo presentas los productos trabajas en cómo funcionan los humanos, sabes sus puntos débiles. No hace falta creer en el mal, es simplemente que el beneficio económico usa patrones de comportamiento humano. Esto se lleva usando desde el principio de los tiempos, lo que pasa es que ahora el acceso a los datos de comportamiento humano es masivo y la calidad de ese conocimiento es muy alta. Tu móvil te va a decir mejor que tú mismo qué películas te gustan, qué artículos de investigación te interesan…

  1. ¿Cómo la democracia podría aislarse al máximo de este sesgo?

No lo sé. Hay un problema intrínseco que es que el acceso al conocimiento depende de la interacción entre humanos. Nadie sabe todo. Hay que interaccionar y la propia interacción tiene la capacidad de desviarte a zonas que pueden ser manipulación. Es muy difícil que la interacción sea pura. De la interacción pueden salir cosas horrorosas, como que todo el mundo piense lo mismo, o puede ser algo estupendo porque entre todos tenemos más conocimiento que de forma aislada.

  1. Pero ¿se podría educar a la gente para que no fuera tan influenciable?

Es que la influencia no es mala. ¿Por qué sabes que la Tierra gira alrededor del Sol? Es por influencia, no porque tú lo hayas averiguado. Habría que tener pensamiento crítico, saber de dónde viene la evidencia que apoya algo y discriminar a partir de esta evidencia. El problema es que muchas veces la evidencia es muy baja y entonces la distinción entre manipulación e información es muy baja.

  1. Imagina el mundo en 2500, ¿cómo crees que será?

Si tuviera que apostar yo diría que el mundo estará gobernado por la inteligencia artificial, no por los humanos. Esta inteligencia será muy superior a la de los humanos y no sé cómo quedaremos las personas: si podremos controlarla o si seremos como los perros son ahora para nosotros, para las máquinas. La inteligencia artificial será más creativa que nosotros y nos gustará. Podrán hacer creaciones estudiadas para que el sentimiento de los humanos sea el máximo posible.

  1. ¿En qué estáis trabajando ahora con tu grupo de investigación?

Somos un poco dispersos. Por un lado, averiguar las reglas de interacción en animales y humanos que nos llevan a tomar decisiones, cómo esas reglas afectan el aprendizaje… También estamos usando inteligencia artificial, porque en algunas cosas en nuestra investigación es mejor que nosotros. De hecho a mis estudiantes les digo medio en broma medio en serio “cuando acabéis de desarrollar esta tecnología os rescindo el contrato”, por lo que hablábamos antes. También usamos realidad virtual para manipular en humanos las interacciones sociales. Estudiamos influencia social en internet… En general estudiamos las interacciones sociales en grupo e intentamos acercarnos al problema desde diferentes perspectivas, siempre a través de las matemáticas.

  1. Tú estudiaste ciencias básicas pero ahora te dedicas a estudiar comportamiento… ¿cambiaste de rumbo porque había más gente en el bar de neurociencias que en el de química y pensaste que tenía que ser por algo?

El comportamiento es una ciencia básica. Es menos dura o matematizada que la física o la química, pero yo lo veo como veía la química o la física y por eso le aplico matemáticas. ¿Por qué comportamiento? Pues entre otras razones porque en los problemas en biología, generalmente, se pueden dar resultados en una escala temporal de meses, mientras que en física es más difícil hacer predicciones testeables en experimentos a esa escala temporal. Bueno y sobretodo porque me parece súper interesante…

Roser Bastida

 

Interview with Dr Joan Josep Guinovart

“We need to make people aware that they have to donate money for their universities, research centres, hospitals, etc.”

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Last Friday, October 14th, Dr Joan Josep Guinovart, Director of the Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona (IRB), gave the Inaugural Lecture of the Official Master of Neuroscience at the Institute.

The Laia Acarin room was full of students and researchers of all ages listening to Dr Guinovart’s latest discoveries and research, which are focused on the negative consequences of the glycogen accumulation in neurons.

1- You are the director of the IRB and also the president of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology. How can you reconcile the laboratory work with the management position?

This is the normal career for many people: first you are a student, then you are a post-doc researcher, after that you become a junior researcher of a leader, then if you are lucky they promote you, you get some leadership and management functions… and sometimes life make you assume big responsibilities.

I do go to the laboratory, but in the future I think I will like to be able to spend more time doing research. There is a moment in which you can leave responsibilities and come back to the start: it is like a cycle that it takes off and then suddenly descends.

2- Before you funded the IRB, an independent research centre, you were a researcher for a public university. Why did you decide not to do research from the university?

The decision was not made based on not doing research from the university, but rather the idea that I wanted to do research in a more interdisciplinary work environment. The university has the problem of being organized for teaching: colleges, departments, etc. Luckily nowadays this is in the process of being solved, because these separations in which researchers are working only with people of the same background are not good for research.

3- In what country would you like to do your research?

At my homeland, I’m completely ok about being here. I think that my whole life has been pulling and fighting for the research in Catalonia: to make it of international quality as it is nowadays.

4- Statistics shows that a few women have leadership positions in science. Do you think you would had more difficulties in your career if you had been a woman?

Sure! And I am so committed to change it. The problem is that it is not only depending of one thing, for which you can make a law or a general rule. The specific responsibility is not clear because it is something for the society at large. We have to change social attitudes, gender roles, men selfishness …

But I am so positive about it. It is changing so fast: around 100 years ago the society considered not appropriated for a woman to study medicine, and nowadays 70% of the medicine students are women. With management positions will be the same. Women are currently studying bachelor degrees, master degrees, PhD programs… the problem comes when they have to combine family and motherhood with science. We have to create the proper environments to make it possible. And I do not have any doubt that we will see it in just one generation. We have come a long way to reach to this point and we only need one step forward.

5- Two years ago IRB made a video in which scientists danced to raise funds. How is IRB funded?

The basic costs, such as turning on the lights or opening the doors, are supported by the Generalitat (The local Government of Catalonia), but research is funded by competitive Grant calls. We have quite a few European grants from the ERC and H2020 programs. However, what we need is more implication from philanthropy.

The big difference between our competitors, in the USA, and us is that, besides they receive more public funds, they also have a strong contribution from philanthropy and private funds. Here we need to make people aware that they have to donate money, not only for La Marató de TV3 (A very successful telethon organized for the local TV in Catalonia), but also for their universities, research centres, hospitals, etc.

The general complain is that the fiscal return is too little… But I don’t agree with that. You can donate up to 150 euros with a 75% fiscal return. And if everybody donated 150 euros it would be a lot!

6- So far the video has had more than one million visits…

Yes and apart for fundraising it has been very useful to make people know the IRB and to create a good attitude towards research, which benefits everybody.

7- Which of your qualities do you think that is the most important for being a good scientist?

The passion. You do research for two reasons: to escape from the distress of not knowing and for the pleasure of learning.

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8- Your research is focussed on the metabolism of glycogen. What is glycogen?

It is a glucose store to be used when we may need it.

9- And what does glycogen have to do with nervous system diseases?

It was thought that Glycogen did not have an important role in the nervous system but then it was discovered its presence in neurons and astrocytes. Neurons have an active metabolism of glycogen but they try not to accumulate it because it is harmful and may cause diseases.

10- In your opinion, what is the most promising therapeutic field?

It is the antibodies era. We are living the boom of therapeutic antibodies. Antibodies against molecules in the blood, against some specific receptors in specific cell types, etc. Antibodies bring the possibility of being very selective for a therapeutic target.

11- We read that your family had a cinema when you were a child and you spent many hours there. In that moment, what did you want to be when you grew up?

Well, look; one of my problems is that I do not know if I have reached my goals in life because I do not know what they were. I do not remember. And this makes me feel really frustrated… (Laughs)

Roser Bastida

1 minuto y medio: el Alzheimer

¿Qué es la enfermedad de Alzheimer ?

El Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa que, en general, afecta a personas mayores de 70 años, y que está caracterizada por pérdida progresiva de las capacidades cognitivas , especialmente la memoria.

¿Por qué se produce pérdida de memoria en la enfermedad de Alzheimer ?

Los pacientes afectados por la enfermedad presentan una pérdida funcional y muerte de neuronas en regiones del cerebro cuya función, entre otras, es el de procesar y almacenar la memoria.

 

El test del reloj se usa para evaluar las capacidades cognitivas de un paciente. Consiste en hacer que la persona dibuje un reloj marcando una hora determinada. Esta tarea implica el uso de diferentes áreas cognitivas (organización visual y motora, planificación y ejecución de la tarea encomendada, memoria), por lo que se puede ver si estas areas del cerebro funcionan correctamente.

¿La enfermedad de Alzheimer es hereditaria ?

La forma más común de la enfermedad, aquella que afecta a personas mayores de 65-70 años, no es hereditaria. Sin embargo, existen algunas alteraciones genéticas que afectan a personas jóvenes.

¿Se puede curar la enfermedad ?

Actualmente no existe un tratamiento curativo o que revierta los efectos de la enfermedad. Sin embargo, algunos tratamientos farmacológicos o de estimulación cognitiva retrasan y alivian ligeramente los síntomas de la enfermedad.

¿Se curará la enfermedad en el futuro?

Los nuevos tratamientos experimentales actuales intentan reducir la patología observada en el cerebro de los pacientes y estimular la función de las neuronas afectadas en la enfermedad. En el futuro, será necesario la combinación de tratamientos farmacológicos junto con terapias alternativas más precisas para combatirla enfermedad.

Interview with Dr Jaume Ferrer

“Exercise prepares the whole organism to respond more efficiently to stimuli that cause anxiety”

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Jaume Ferrer Lalanza (age 29)- Research Support Technician

1.- Jaume, tell us about your career until now.

I studied Psychology and during my last year of degree, I was captivated by the fact that it was possible to mimic and understand human behavior by using animal models. This led me to do my practicum at the Institut de Neurociències. Then, I continued with this research topic in my master degree and later on with my PhD project. During my PhD, I also had the chance of doing an international internship in Vancouver (Canada), where I learned different histological techniques, which I did not know well at that time. But the deeper I explored the histological aspect the more I realized that I preferred to dedicate myself to the behavioral aspect of neuroscience. Then, one year after my PhD dissertation, I got this position of supporting technician at the INc.

2.- Given your academic training, do you think that both disciplines, Psychology and Neurosciences, are integrated enough in your research?

That integration is very important, but it is not easy to implement. For me, although basic neuroscience allows understanding many of the mechanisms of the brain processing, it is also critical to know how those changes affect behavior. Especially, because understanding these behavioral outcomes are an increasing concern for our society.

3.- During you thesis studies, what kind of research did you perform?

Mainly, we tried to simulate people’s life styles in animal models. Particularly, we studied how physical exercise and fast food consumption contributes to obesity, and we evaluated its psychological effects, monitoring all the possible variables.

4.- What do you mean exactly with fast food?

It is the unhealthy food that we usually consume in some bars or fast food restaurants: such as hot dogs, bacon, muffins, cream cheese, etc. It was surprising to observe that although this diet was clearly harmful in many physiological aspects, it had however some beneficial effects: For example, anxiety in these animals decreased and, intriguingly, their sociability was improved. We hypothesized that these positive psychological effects could be one of the reasons why these types of diets are alarmingly increasing in our society.

5.- Do you think that this research with animal models can be transferred to the human behavior?

We think that we can extrapolate many of the data. In fact, our study was based on human routines (for example, the classical recommendation of 30 minutes of exercise) that we adapt to an animal model but minimizing the variables -rats don’t go to the movies, they don’t have problems at work, or they don’t discuss about who has to wash the dishes-. Then, with the results obtained in rat models, it is interesting to go back to the human scenario and use these data to revisit the recommendations that we take about diets and exercise.

6.- What did you discover about physical exercise?

The most relevant finding was the fact that exercise provided a benefit regarding the release of particular stress hormones. Exercise prepares the whole organism to respond more efficiently to stimuli that cause anxiety.

7.- Vindicate your job as a technician. What is the technician role in a research group?

Mainly, we give technical support in very important aspects of the research, specially when other researchers do not have the right time to dedicate to specific tasks, or providing the expertise of techniques in which they do not feel confident enough to do by themselves etc. I think that is a very important role and I believe that every research group has to integrate people with different profiles, including specialized technicians.

8.- Enlighten a little the present socioeconomic pessimism. What would you recommend to students that want to initiate a career in neuroscience?

I would recommend finding the right group in which they feel comfortable. Sometimes working on research is hard and, for me, the most important aspect is to feel motivated and supported by your group. I may say that this aspect cold be even more important than to find your favorite research subject; if it’s closely related to your essential goals, you will enjoy it as well.

I also recommend participating in all kind of activities: poster presentations in meetings; give scientific talks, participate in dissemination activities etc. Everything counts when you need to apply for scholarships. In my case, I didn’t get a post-doc scholarship for a few scoring points and, therefore, I would encourage everyone to participate in these kind of activities.

Listen to the whole interview here.

Josep Maria Calverol