Dra. Maria Geffen
Translated by Inge Guerrero
Profesora Universidad de Pensilvania Perelman, Facultad de Medicina
Investigadora Postdoctoral Universidad Rockefeller
PhD Universidad de Harvard
Para la Dra. Maria Geffen, la neurociencia computacional representó la combinación perfecta entre un largo interés por la psicología y una pasión igualmente profunda por las matemáticas y las ciencias de la computación. Maria ya se había interesado superficialmente a la investigación en psicología durante los veranos de la escuela secundaria, pero no fue hasta sus estudios de pregrado cuando de verdad descubrió este campo, que parecía hecho a la medida de sus intereses y habilidades. Rápidamente identificó y comenzó a investigar una pregunta fundamental: ¿cuáles son los principios computacionales que utiliza el cerebro para guiar la percepción? Esta es una pregunta que continúa explorando hasta el día de hoy. Actualmente, Maria es una figura destacada en los campos de la neurociencia computacional, de sistemas y auditiva, y es profesora en la Universidad de Pensilvania en los departamentos de Otorrinolaringología, Neurociencia y Neurología.
Maria conoció la neurociencia computacional gracias al Dr. John Hopfield, su profesor en Princeton y uno de los fundadores reconocidos de este campo. Cambió su especialización de psicología a biología molecular, con una subespecialización en biofísica, y comenzó a realizar investigación de pregrado en su laboratorio. Ella y el Dr. Hopfield estaban estudiando las respuestas neuronales a los movimientos de los bigotes (de roedores) cuando Maria hizo una observación clave: no todos los bigotes tenían la misma longitud. Comenzaron a reflexionar sobre las propiedades mecánicas de estos bigotes y cómo sus diferentes longitudes debían conferirles distintas frecuencias de resonancia, es decir, las frecuencias en las que naturalmente oscilarían o vibrarían con la mayor intensidad. Aunque desarrollaron teorías y modelos computacionales sobre cómo el cerebro podría utilizar esta información de resonancia, no fue sino hasta que Maria inició sus estudios de doctorado en el programa de biofísica de Harvard cuando tuvo la oportunidad de poner a prueba esas ideas. El Dr. Chris Moore, un nuevo profesor asistente en MIT que también estudiaba el sistema de los bigotes en roedores, quedó impresionado y muy interesado en el trabajo de investigación que Maria había realizado durante el pregrado. Maria trabajó con Chris y con otro estudiante de doctorado para medir las respuestas neuronales de los bigotes cuando eran estimulados externamente a diferentes frecuencias de resonancia. Observó una marcada selectividad hacia estas frecuencias en la corteza somatosensorial, así como una amplificación por resonancia del contacto suave de los bigotes, resultados que fueron consistentes con los modelos teóricos que había desarrollado durante sus estudios de pregrado.
María apenas había comenzado sus estudios de doctorado cuando ya había causado un impacto significativo en el campo de la neurociencia computacional, pero aquello era solo el comienzo. Posteriormente, realizó su investigación doctoral en el laboratorio del Dr. Markus Meister, quien estudia los principios computacionales del procesamiento visual en la retina. La retina ofrece muchas ventajas prácticas para estudiar las etapas tempranas de la visión, ya que puede extraerse, fijarse en una cámara de registro y analizarse mediante técnicas electrofisiológicas mientras se presentan estímulos visuales. Por ejemplo, Maria podía simular sacadas, los rápidos movimientos oculares que desplazan la mirada, cambiando rápidamente los estímulos presentados a la retina ex vivo. Durante estas "pseudo-sacadas", Maria realizó un descubrimiento sorprendente: una población de células ganglionares de la retina cambia temporalmente de responder a disminuciones en la luz a responder a incrementos en la luz; es decir, pasaban de ser "células apagadas (OFF)" a "células encendidas (ON)", lo que les permitía detectar con mayor facilidad los cambios en las escenas visuales.
Después de haberse aventurado en la somatosensación y la visión, Maria dio el siguiente paso en su trayectoria científica al dedicarse al estudio de la audición como becaria en el Centro de Física y Biología de la Universidad Rockefeller. En lugar de trabajar en un solo laboratorio, como ocurre en un posdoctorado tradicional, esta posición le permitió colaborar ampliamente con distintos investigadores para desarrollar sus propias ideas científicas. Debido a su interés por el procesamiento auditivo, trabajó principalmente con el Dr. Marcelo Magnasco para realizar estudios psicofísicos y desarrollar modelos computacionales sobre las propiedades perceptuales de los sonidos naturales. Por ejemplo, identificó diversas características que hacen que un sonido, como el del agua corriendo, sea percibido como "natural" o "no natural".
Con una experiencia tan amplia y diversa en los sistemas sensoriales y la neurociencia computacional, Maria estaba preparada y entusiasmada para establecer su propio laboratorio en la Universidad de Pensilvania, donde estudia los principios computacionales de la codificación auditiva. Uno de los principales enfoques de su laboratorio es el procesamiento predictivo en la audición y la evaluación de la teoría de la codificación eficiente, la cual propone que el cerebro mantiene un equilibrio entre codificar los estímulos importantes y conservar la sensibilidad ante estímulos inesperados o conductualmente relevantes. En un estudio reciente, su grupo demostró por primera vez que la codificación eficiente en la corteza auditiva facilita la percepción y el comportamiento. Para ello, evaluaron la capacidad de ratones para detectar estímulos sonoros con diferentes niveles de ruido de fondo mientras registraban la actividad de la corteza auditiva. A través de este trabajo, descubrieron que las neuronas ajustaban la escala de su actividad de disparo de acuerdo con los distintos niveles de contraste de su entorno auditivo; por ejemplo, una biblioteca en comparación con un concierto de rock, de una manera consistente con las predicciones teóricas derivadas de su modelo de codificación eficiente. Otra de las múltiples líneas de investigación de su laboratorio se centra en el procesamiento multimodal, como la integración de señales auditivas con señales visuales o somatosensoriales. Maria se muestra especialmente entusiasmada con esta línea de investigación porque le permite aprovechar su amplia experiencia en múltiples sistemas sensoriales.
Aunque la formación científica de Maria estuvo marcada, sin duda, por numerosos éxitos desde etapas tempranas de su carrera, su trayectoria no ha estado exenta de dificultades. Al pasar de formarse en laboratorios consolidados a establecer su propio laboratorio desde cero, comenzó a recibir más evaluaciones negativas de artículos y propuestas de financiamiento, con frecuencia redactadas en un tono agresivo o despectivo que rara vez había experimentado anteriormente. Esto fue, comprensiblemente, desalentador y frustrante para Maria, además de estresante, ya que las publicaciones y el financiamiento son esenciales para el buen funcionamiento de un laboratorio. Asimismo, como mujer en los campos de la neurociencia de sistemas y la neurociencia computacional, tradicionalmente dominados por hombres, Maria con frecuencia se encontró siendo la única mujer presente en la sala. Le tomó tiempo aprender a hacerse escuchar, a no dejarse intimidar y a participar en las discusiones en igualdad de condiciones. Como ella misma reflexiona: “eso no fue algo fácil para mí”. Maria atribuye gran parte de su progreso en ambos aspectos a los esfuerzos concretos que realizó para establecer su posición dentro del campo, como asistir y organizar congresos científicos. Además, destaca que el simple hecho de reconocer los sesgos y los desequilibrios presentes en el sistema académico puede convertirse en una herramienta poderosa para evitar interiorizar esos sentimientos.
Aun frente a estos desafíos, Maria se ha mantenido firme en su propósito de descifrar los cálculos neuronales que subyacen a la percepción y el comportamiento. Desde el momento en que descubrió que podía integrar sus intereses por las matemáticas y el cerebro, no ha mirado atrás. “Me encanta la idea de que puedas escribir una ecuación y luego comprobar realmente si el cerebro utiliza esa información de manera cuantitativa”. En efecto, Maria y su laboratorio son reconocidos por formular ecuaciones y ponerlas a prueba experimentalmente. Gracias a un trabajo innovador que integra teoría y experimentación, Maria se ha consolidado como una líder en sus campos de investigación.
