“Soy un cerebro”

cajal

Santiago Ramón y Cajal (1)

I’m a brain, Watson. The rest of me is a mere appendix.

(Soy un cerebro, Watson. El resto es un mero apéndice).

La Neurociencia es una ciencia que no llegó a estar consolidada hasta la segunda mitad del siglo XIX, pues hasta entonces sólo se habían dado vagas pinceladas, tratando de definir la anatomía y fisiología del sistema nervioso. Dichas aportaciones vinieron de manos de científicos como Hipócrates (siglo V-IV a.C.), que lo asoció al pensamiento y la conducta humana, o el físico griego Galeno de Pérgamo (siglo II), que describió al cerebro como el “controlador de la contracción muscular”.

El nacimiento de la neurociencia

En 1808, Franz Joseph Gall dio un primer paso al establecer el localizacionismo, doctrina que considera que el cerebro es el responsable del control del resto del cuerpo, y que cada parte del cerebro se encarga de llevar a cabo una función corporal. Marie-Jean-Pierre Flourens intentó contrastar experimentalmente esta teoría, mediante la ablación (eliminación) de las distintas regiones del cerebro. Así pretendía determinar qué función se alteraba en cada caso, pero Flourens no pudo llegar a ninguna conclusión. No obstante, sí se obtuvieron algunos resultados que apoyaban esta teoría: Paul Broca detectó un área cerebral, conocida como “área de Broca”, cuya degeneración supone un defecto en el habla. Para ello, Broca ejerció de “forense” y estudió de forma post-mortem el cerebro de pacientes afectados por afasia expresiva, viendo la misma afectación en el lóbulo frontal (la mencionada área de Broca) de todos ellos.

Jack Nicholson

Terapia electroconvulsiva en la película “Alguien voló sobre el nido del cuco” (4)

En 1838, Theodor Schwann postula la teoría celular, según la cual todos los organismos están constituidos por células, pero esto seguía sin estar claro en el caso del cerebro. Posteriormente, se produjo un descubrimiento que marcó un antes y un después en la historia de la neurociencia: la descripción de la neurona como célula formadora del sistema nervioso (término acuñado por Wilhelm von Waldeyer y descritas por Santiago Ramón y Cajal, en 1888). Esta visión celular del cerebro se acercaba ya más a la Neurociencia actual. Sin embargo, el desconocimiento seguía siendo patente. Antes de la segunda mitad del siglo XX, los únicos tratamientos para las enfermedades nerviosas eran la terapia electroconvulsiva, la hipnosis o las lobotomías llevadas a cabo por científicos como Jean-Martin Charcot, Sigmund Freud, Egas Moniz (Nobel en 1949, por la técnica quirúrgica lobotomía), Walter Freeman o Ugo Cerletti.

Desde este momento la neurociencia se bifurca en dos caminos que se entrecruzan repetidas veces a lo largo de la historia. Estos dos caminos son el de la psicología y psiquiatría y la biología celular y molecular.

Psicología

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Esquema de condicionamiento clásico o pavloviano (5)

Dentro de la psicología, destaca en primer lugar Ivan Pavlov, psicólogo ruso, que se dedicó al estudio del sistema digestivo de los perros, mediante vivisección. Recibió el Nobel en 1904 gracias a un experimento en el que conseguía hacer salivar a un perro con el sonar de una campana, y que era una muestra de condicionamiento clásico o pavloviano.

Más tarde llegaron el psicólogo Alfred Binet y el psiquiatra Theodore Simone creadores del primer test de inteligencia en 1905. Estos científicos querían que sus sujetos fuesen niños con un aprendizaje lento, para proveerles con una atención especial, pero no intentaron dar con las causas de tal déficit. Binet y Simone dieron pues con una de las primeras aplicaciones sociales de la neurociencia, más allá del trato patológico.

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Experimento Pequeño Albert (6)

Eugen Bleuer siguió los pasos de Freud y otorgó un componente inconsciente a los desórdenes mentales, describiendo trastornos como la esquizofrenia o el autismo, para los que busca un tratamiento hipnótico. Por otra parte, a raíz del condicionamiento pavloviano surge el conductismo con J.B. Watson, quien lleva a cabo el experimento Little Albert  (Pequeño Albert, 1913). En este experimento se condiciona a un niño de 11 meses a sentir miedo (expresado en llanto) ante una rata blanca. El bebé en principio no temía al animal, pero se le empezó a mostrar la rata al mismo tiempo que sonaba  un fuerte chasquido metálico, y esto le hizo desarrollar miedo a la rata. Esta fue la demostración de que las emociones pueden ser respuestas condicionadas.

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Caja de Skinner para condicionamiento animal (7)

Este tipo de experimentos son continuados por B.F. Skinner y su famosa caja, que se usa para modular la conducta en animales.

En 1950 el conocimiento de la memoria avanza un paso más, gracias a Karl Lashley y su libro In Search of the Engram (En Busca del Engrama), donde describe cómo fue incapaz de encontrar una región concreta del cerebro para el almacenamiento de la memoria (lo cual iba en contra de la teoría del localizacionismo). En consecuencia, el cerebro habría de funcionar como un todo, desarrollando una acción “en masa”. Sin embargo, ahora sabemos que esto no es del todo así, porque gracias a nuevas técnicas se han podido describir regiones del cerebro dedicadas a la memoria, concretamente en el hipocampo. Y es que en 1957 Brenda Milner encontró al paciente H.M., que era incapaz de memorizar, pues carecía de una parte del hipocampo.

Biología celular y molecular

La biología celular del sistema nervioso dio un nuevo salto en 1902 con Julius Bernstein, discípulo de Helmholtz, descubridor de que las señales nerviosas se transmiten en forma de electricidad. Bernstein propone la teoría de la membrana porosa, antecesora de los canales iónicos, proteínas que permiten que haya diferente voltaje (potencial eléctrico) a cada lado de la membrana de las neuronas. Esto fue apoyado por los procesos homeostáticos descritos por W.B. Cannon.

En 1906 el premio Nobel de Medicina y fisiología es concedido a Santiago Ramón y Cajal, por el descubrimiento de la principal unidad funcional del sistema nervioso, las neuronas; diciendo que éstas se comunican entre sí, y lo hacen de un modo específico. El mismo año, Alois Alzheimer describe la degeneración presenil o enfermedad de Alzheimer, y ayuda a su descripción histológica mediante tinción, lo cual abrió las puertas a nuevos estudios que continúan hoy en día para intentar tratar esta enfermedad. Hans Berger descubre las ondas alfa, y diseña un instrumento que registra la actividad eléctrica asociada a la función nerviosa, elecroencefalograma. De este modo se fue describiendo el carácter eléctrico del sistema nervioso, lo que valió el Nobel en 1932 a E.D. Adrian y C.S. Sherrington por el descubrimiento de los patrones discretos de los potenciales de acción y la existencia de señales inhibitorias en el sistema nervioso.

En 1986 el Nobel fue concedido a neuróloga Rita Levi-Montalcini, por su descubrimiento de los factores de crecimiento nerviosos, y su intervención en el desarrollo del sistema nervioso, abriendo una nueva puerta al estudio de este desde su inexistencia en el desarrollo.

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Rita Levi-Montalcini recibiendo el premio Nobel (8)

Limitación y progresión tecnológica

A pesar de los grandes avances observados, la falta de tecnología limitaba el progreso en el estudio del sistema nervioso. Esto llevó al desarrollo de nuevas técnicas como las pinzas de voltaje (voltage clamp), que hizo merecedores del Nobel a A.L. Hodgkin y A.F. Huxley en 1963. Las pinzas de voltaje permitían el estudio de las corrientes iónicas responsables de los potenciales de acción (señales eléctricas) en las neuronas. Esta metodología fue mejorada por E. Neher y B. Sakmann (Premio Nobel en 1991), que aplican la misma estrategia para el registro de un único canal iónico. En 1946 se inventa la resonancia magnética nuclear por Felix Bloch y Edward Mills Purcell (Premio Nobel de Física en 1952), que fue empleada por primera vez en ratones para su estudio anatómico en 1974. Estos avances tecnológicos precedieron a otras técnicas de imagen como el PET, o fMRI, con las que se puede medir la actividad cerebral sin necesidad de métodos invasivos. Esto último ha hecho posible el estudio de pacientes humanos sanos y, por tanto, un estudio fisiológico, y no patológico, del sistema nervioso.

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Gracias al nuevo conocimiento generado se puedo desarrollar el fármaco Prozac, como tratamiento antidepresivo, en 1987. Este compuesto funciona bloqueando la recaptura de un neurotransmisor (serotonina, también llamada la “hormona de la felicidad”) en la sinapsis nerviosa, lo que compensa la baja producción de esta molécula en los pacientes. Asimismo, los avances en genética condujeron a la identificación en 1933 del gen Huntingtina, causante de la Corea de Huntington, lo que impulsó la realización de numerosos estudios en este área.

Y aún queda camino por andar…

A pesar de los grandes avances que se han dado en el último siglo en el campo de la Neurociencia, todavía es largo el camino que queda por andar para entender el funcionamiento del cerebro. En la actualidad ambas sendas, la psicológica y la celular, se entrelazan cada vez más, porque los estudios más actuales ambicionan conocer desde el mecanismo molecular hasta el comportamiento, aprendizaje o memoria resultante. Para ello, es necesario que se desarrollen técnicas que permitan estudiar mapas de conexiones (conectoma) y las bases genéticas que rigen el cerebro, así como nuevas técnicas de imagen.

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Conexiones individuales en el cerebro (giro dentado) del raton “brainbow” (11)

Por último nos gustaría invitaros a reflexionar sobre las palabras de Ramón y Cajal:

Mientras el cerebro sea un misterio, el universo continuará siendo un misterio.

Y además…

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El vídeo anterior es una entrevista a Karl Frinston. Aquí tienes el enlace. (16)

En este vídeo se narra de forma muy amena cómo se establecieron las bases de la Neurociencia, ¡y dedica especial atención a Santiago Ramón y Cajal! Sólo necesitas saber un poquito de inglés… Enlace aquí. (17)

Bibliografía:

  1. Página del Premio Nobel – Santiago Ramón y Cajal [Internet]. Disponible en: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1906/cajal-bio.html [Consultado 1 Nov 2013]
  2. Sociedad Española de Neurociencias [Internet]. Disponible en: http://www.senc.es/ [Consltado 1 Nov 2013]
  3. Washington University – History of Neuroscience [Internet]. Disponible en: http://faculty.washington.edu/chudler/hist.html [Consultado 1 Nov 2013]
  4. The Masked AMPH – Electroconvulsive Therapy [Internet]. Disponible en: http://themaskedamhp.blogspot.com.es/2012/05/electroconvulsive-therapy-ect-and.html
  5. Proyecto 16:00 – Condicionamiento clásico [Internet]. Disponible en: http://proyecto1600.blogspot.com.es/2012/11/condicionamiento-clasico-el-perro-de.html [Consultado 1 Nov 2013]
  6. Advances in History of Psychology – Little Albert [Inernet[. Disponible en: http://ahp.apps01.yorku.ca/?tag=little-albert [Consultado 1 Nov 2013]
  7. RationalWiki – Skinner Box [Internet]. Disponible en: http://rationalwiki.org/w/images/5/59/Skinner_box.jpg [Consultado el 1 Nov 2013]
  8. Monitore Napoletano – Ritta Levi-Montalcini [Internt]. Disponible en: http://www.monitorenapoletano.it/sito/2012/dicembre/630-addio-a-rita-levi-montalcini.html [Consultado 1 Nov 2013]
  9. People and Discoveries – Prozac [Internet]. Disponible en: http://www.pbs.org/wgbh/aso/databank/entries/dh87pr.html [Consultado 1 Nov 2013]
  10. Buzznet [Iternet] Disponible en: http://aspazia.buzznet.com/photos/prozac/ [Consultado 1 Nov 2013]
  11. Jean Livet et al. Transgenic strategies for combinatorial expression of fluorescent proteins in the nervous system. Nature, 2007.
  12. Joseph B. Martin. The Integration of Neurology, Psychiatry, and Neuroscience in the 21st Century. Am J Psychiatry, 2002.
  13. Arthur Conan Doyle. The Adventure of the Mazarin Stone. 1921.
  14. John Deadman. The 20th Century Paradigm Shift in Science: Impact on Neuroscience and Psychiatry in the 21st Century.
  15. Principles of Neural Science, Eric R. Kandel, James H. Schwartz, Thomas M. Jessell, Steven A. Siegelbaum, A. J. Hudspeth. McGraw-Hill, 2011.
  16. Redes 111: La Fórmula del Cerebro [Vídeo-Internet] Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=ykW6C_uSghI [Consultado 1 Nov 2013]
  17. Nobel Prize – The Mystery of Memory [Vídeo-Internet] Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=4sWnkBf5V7s [Consultado 1 Nov 2013]