“Las mariposas del alma” dijo Ramón y Cajal para referirse a determinadas neuronas de la corteza cerebral, donde creemos residen secretos que explican los aspectos más complejos de la mente.

Por: Dr. Alberto Reséndez Cahero.
Fotografía: Jaime Ávalos.

La curiosidad de nuestra mente, el deseo de comprender de dónde proceden las emociones, recuerdos y pensamientos, cómo se origina en esencia lo que nos hace humanos, es tan antiguo como la fascinación por las estrellas. Y su conocimiento tanto más misterioso, sin embargo el estudio de la conciencia y del cerebro jamás tuvo mayor efervescencia como el actual. Tras décadas apostando todas sus cartas a la exploración espacial y los fenómenos de la física, el ser humano ha cambiado su juego y hoy en día investigadores y gobiernos lanzan grandes proyectos y reclutan científicos para acometer la conquista del cerebro. Los actuales avances de la tecnología juegan un papel importante en favor de los investigadores y prometen aumentar cada día el poder de resolución en las observaciones. Vivimos al umbral de una nueva época que se habrá de llenar de nuevos descubrimientos. Ayudando a conectar y analizar los miles de datos a todos los niveles, desde el molecular y celular hasta el comportamiento.

Hasta hace algunos años la neurociencia era cosa de pequeños pasitos desde la época de científicos trabajando a solas tratando de descifrar poco a poco las piezas individuales del gran rompecabezas del cerebro. Desde Santiago Ramón y Cajal observando con técnicas de tinción las neuronas del cerebro con su microscopio a Alan Hodgkin y Andrew Huxley capturando diminutos campos eléctricos neuronales o David Hubel y Torsten Wiesel cartografiando las regiones cerebrales implicadas en la visión, años dedicados a estudios minuciosos, hasta la época más reciente de pequeños grupos trabajando aisladamente, que aunque no lograban ofrecer una explicación completa del funcionamiento del cerebro, aun así lograban abrir las puertas a nuevas preguntas y respuestas.

Cada avance dependía de las limitaciones tecnológicas de su momento. Durante mucho tiempo no existieron las herramientas necesarias, pese a que se han desarrollado en los últimos ciento cincuenta años. Y durante el renacimiento se llegó a pensar que las funciones mentales se localizaban en el corazón o el hígado. Leonardo da Vinci pensaba que las funciones mentales residían en los ventrículos cerebrales, un hueco interno del cerebro que actuaba como soporte estructural y químico; mientras que Renato Descartes localizaba la sustancia pensante en la glándula pineal, un núcleo de neuronas situado en el centro del cerebro. Hoy en día, sabemos que las funciones mentales involucran regiones cerebrales muy diversas, sin embargo, la inercia de estas propuestas, tuvieron una gran influencia, desviaron el estudio certero del cerebro y la mente. Por estas razones, el periodo anterior al siglo XX se considera la prehistoria de la neurociencia. Esta ha surgido como disciplina moderna entre finales del siglo XIX y principios del siglo XX.

 

Desde el siglo XIX la idea de que las funciones mentales residían en el cerebro ya estaba bastante asumida. También se sabía por los estudios de realizados por el científico británico Robert Hooke que todos los organismos estaban formados por células, hoy considerada la unidad mínima de la vida. Sin embargo aún no existe un acuerdo unánime acerca de la gran diversidad de células que pueblan el cerebro, incluso a pesar de que algunos tipos de neuronas han sido descritas como las células de Purkinje del cerebelo, anatomía de nervios y regiones cerebrales.

Debido al denso empaquetamiento de los componentes celulares y a su composición de agua se requería la tinción para contrastar de forma que fuese posible apreciar su organización tisular. Fue hasta 1873 que el médico Italiano Camilo Golgi inventó un método de tinción con cromato de plata que facilitó la observación de las células nerviosas  bajo el microscopio. Su técnica, semejante al revelado fotográfico, hoy en día aún se utiliza usando una mezcla de dicromato de potasio y nitrato de plata que reacciona formando microcristales de cromato de plata en el interior de las células. La peculiaridad de este método facilita al azar que un número reducido de neuronas se colorea completamente. Esto permitió a Ramón y Cajal planteara una nueva visión de las neuronas.

Ramón y Cajal quien escribiera “Los tónicos de la voluntad” al utilizar los métodos de Golgi detalló numerosas regiones del sistema nervioso y su evolución durante el desarrollo embrionario. Y lo más importante: descubrió la extraordinaria ramificación de las neuronas. “Las mariposas del alma” dijo para referirse a determinadas neuronas de la corteza cerebral, donde hoy seguimos sospechando residen muchos de los secretos que explican los aspectos más complejos de la mente.

Mediante estas observaciones, Cajal se percató que las neuronas eran unidades discretas, es decir, no estaban conectadas para formar un tejido, algo que Golgi creador de la técnica siempre pensó que las neuronas formaban una malla continua de tejido sin separaciones. En 1906, ambos recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en reconocimiento a su trabajo sobre la estructura del sistema nervioso. Así, la teoría reticular de Golgi, que sostenía que el tejido nervioso era una especie de matriz diáfana sin separaciones entre células; o la teoría neuronal de Cajal, que defendía la existencia de células en estrecha proximidad, pero separadas.

En aquella época aún no se podía confirmar la teoría de Cajal ya que la microscopía óptica no tenía aún suficiente resolución para distinguir con claridad las separaciones entre las neuronas. Hoy conocemos estas brechas como sinapsis, como fueran bautizadas por el neurofisiologo Charles Sherrington; pero Cajal sólo pudo intuir su existencia. Las bautizó poéticamente como besos protoplásmicos. Inaugurando una nueva era de la ciencia y más que las respuestas que ofrecía planteaba nuevas interrogantes. ¿Por qué las neuronas tienen una forma ramificada? ¿Acaso esas ramas recogen señales? tal como las hojas de los árboles recogen la luz del sol ¿De dónde proceden esas señales? ¿De otras neuronas? ¿En qué consisten esas señales?

Desde principios del siglo XX con el desarrollo de los microelectrodos y el osciloscopio, aparato que recoge y representa las señales eléctricas, es posible escuchar las señales neuronales. Amplificando estos mensajes íntimos del cerebro se conoce que estos chispazos indican que el cerebro trabaja con electricidad.

El componente esencial del lenguaje neuronal es el impulso nervioso. Un impulso eléctrico que en neurociencia se determina potencial de acción. Cada potencial de acción en computación representa una combinación de señales recibidas cuyo resultado es binario: o hay potencial o no lo hay: o hay impulso nervioso o no. Estas señales eléctricas son los mensajes que se trasmiten a lo largo del sistema nervioso para conectar esta gran red con todos los rincones de nuestro cuerpo.

Los estímulos sensoriales, como la temperatura, el tacto o la visión, son detectadas en nuestro cuerpo, por receptores especializados en la piel o los órganos, y trasmitidos al cerebro a lo largo de fibras nerviosas que ascienden de la médula espinal. Pero del mismo modo que el mensaje eléctrico originado por un pinchazo en un dedo informa al cerebro que sentimos dolor, este emite otro mensaje en sentido contrario para ordenar al dedo que se aparte de la causa del daño. Dentro del cerebro, las fibras nerviosas conectan las áreas sensoriales y motoras para que pueda establecerse esta comunicación de doble sentido, estímulo y respuesta.

Curiosamente, todas las fibras nerviosas emplean electricidad que se genera a partir de iones y la de la luz que ilumina nuestros hogares  es de electrones. Es de menor intensidad y viaja a una velocidad menor. Y esto se ignoraba en el pasado. En 1780, el científico Italiano Luigi Galvani intentó probar que los nervios y  músculos empleaban electricidad para funcionar. Usaba ancas de rana que engarzaba en un gancho de cobre colgado de una valla de hierro. Al contacto con la valla, la pata se contraía enérgicamente, lo que Galvani atribuyó a una forma de electricidad generada internamente por el tejido del animal. Sin embargo, su rival contemporáneo Alessandro Volta, inventor de la pila eléctrica, defendía otra interpretación: la pata cerraba el circuito entre dos metales con distinto potencial eléctrico, el cobre del gancho y el hierro de la valla, generando un flujo de corriente que activaba los músculos. Por aquel entonces no había instrumentos para medir la electricidad, por lo que no era posible demostrar si se generaba corriente en la propia pata.

Estas investigaciones fueron continuadas cuando los  fisiólogos y biofísicos británicos Alan Hodgkin y Andrew Huxley describieron la composición iónica del potencial de acción hacia 1952. Por aquel entonces ya se habían comenzado a registrar los pequeños cambios de voltaje que suceden durante el impulso nervioso. Determinándose que la velocidad de conducción del impulso nervioso a lo largo de una fibra nerviosa es de 27 metros/segundo y esto se debía a que en las células existen diversos iones de calcio, magnesio, potasio, sodio, cloro. Para que esto ocurra debe existir un potencial de reposo semejante al de una pila cuando se conecta a un circuito.