La Neurociencia

Las neurociencias son un conjunto de disciplinas científicas que estudian la estructura y la función, el desarrollo de la bioquímica, la farmacología, y la patología del sistema nervioso y de cómo sus diferentes elementos interactúan, dando lugar a las bases biológicas de la conducta. En si, se puede decir que las neurociencias se encargan del estudio del cerebro y todas sus reacciones e interacciones, lo que genera las actitudes, emociones y por supuesto la conducta de todo ser humano. Las neurociencias ofrecen un apoyo al psicoanálisis con la finalidad de entender mejor la complejidad del funcionamiento mental, puesto que en el cerebro es donde se generan las actuaciones personales. La tarea central de las neurociencias es la de intentar explicar como funcionan millones de células nerviosas en el encéfalo para producir la conducta y como a su vez estas células están influidas por el medio ambiente. Tratando de desentrañar la manera de cómo la actividad del cerebro se relaciona con la psiquis y el comportamiento, revolucionando la manera de entender nuestras conductas y lo que es más importante aún: cómo aprende, cómo guarda información nuestro cerebro, y cuáles son los procesos biológicos que facilitan el aprendizaje.

                                                           

El hombre se ha interesado por los procesos neurofisiológicos y psíquicos que originan el funcionamiento cerebral, al igual que su estructura y capacidades; ha sido su preocupación permanente indagar y explicarse muchas interrogantes en relación al encéfalo y sus, hoy reconocidos, tres componentes estructurales principales: el Cerebro (formado por los dos hemisferios), el Cerebelo (que actúa en la coordinación y mantenimiento del equilibrio) y el cerebro Límbico (donde se originan las emociones). Se ha determinado que el cerebro, en vez de ser una única estructura, se haya dividido en dos mitades o hemisferios con funciones específicas especializadas aún cuando se encuentran íntimamente envueltas en el cráneo y ligadas por distintos haces de fibras nerviosas que actúan como canales de comunicación. 

                        Historias y Teorías de las Neurociencias

         

                                        

La historia alrededor de las neurociencias, cómo se generó y sus puntos de interés es muy amplia, podemos encontrar teorías muy antiguas y variadas cobre el cerebro y el comportamiento humano. El primer escrito conocido sobre el cerebro se encuentra en un papiro comprado por Edwing Smith en 1885. Data de una antigüedad de 3000 años y es el escrito más antiguo sobre neurociencias del que se tienen pruebas hasta la fecha, se enfoca en las alteraciones sobre el sistema nervioso, cuyo autor fue posiblemente el arquitecto y médico Imhotep. Describe dicho papiro, entre otras cosas, el diagnóstico, tratamiento y pronóstico de una serie de pacientes con heridas en la cabeza y el cuello. Se habla de trepanaciones porque se pensaba que algunos males venían de unos humores o gases que se acumulan en esa zona y que con los orificios ya salían al exterior. Pero la mayoría de ellos morían.

Demócrito aporta dos ideas fundamentales al situar el pensamiento en el cerebro y establecer la idea de que existe una actividad nerviosa de comunicación. Demócrito dice que el cerebro es quien controla las funciones superiores y también habla de actividad nerviosa.

Hacia el año 400 a.c. Hipócrates vino a enriquecer las ideas de Demócrito. Era un médico de la época, tenía una amplia observación clínica. Esto le permite distinguir entre enfermedades neurológicas y mentales. Decía que el cerebro era el lugar del intelecto y el órgano que controlaba la conducta. Entre otras cosas, describió la epilepsia, describió lesiones del hemisferio izquierdo con sus manifestaciones en el hemicuerpo derecho, relacionó el pensamiento, la inteligencia y las emociones con el cerebro y llegó a diferenciar ente enfermedad neurológica y enfermedad mental.

Platón, ya en la época de los filósofos, sitúa el intelecto en la cabeza. Comparte la opinión de Hipócrates de ver en el cerebro la parte “más noble” del cuerpo humano. Distinguió tres partes en el alma y relacionó a cada una de ellas con un órgano determinado: las pasiones más bajas como la codicia y el deseo pertenecían al hígado; las pasiones superiores como el orgullo, el valor, la furia o el miedo pertenecían al corazón. Pero el entendimiento competía al cerebro en exclusiva.

Para Aristóteles, hacia el 350 a.c. el cerebro sólo refrigera el organismo. Para él, sin haber practicado observaciones sobre cadáveres, las funciones: sensaciones, pasiones e inteligencia, residen en el corazón. Esto fue un parón para las neurociencias de siglos porque se estudiaba el corazón y no el cerebro.

Por su parte la medicina griega intentó seguir estudiando el cerebro:

Herófilo, conocido como el padre de la anatomía, progresó en nuestro conocimiento del sistema nervioso al diseccionar cadáveres tanto de personas como de animales. Entre otras cosas, Herófilo localizó el recorrido de los nervios motores distinguiéndolos de los sensoriales, describió los ventrículos cerebrales y habló de estructuras en el sistema nervioso.

Ya en el siglo II d.c. Galeno, a menudo citado como el padre de la Medicina trató heridas de gladiadores y diseccionó algunos animales. También describió los ventrículos y los distinguió de la masa encefálica además de aportar dibujos de la organización del cerebro. Entendió asimismo que el cerebro era el órgano central de la percepción. Pero situó las funciones en los ventrículos, en lugar de en el masa encefálica.

Durante la Edad Media se desarrolló la doctrina de Galeno hasta que la investigación anatómica en el hombre fue prohibida por la doctrina cristiana.

Ya en el Renacimiento,es menester mencionar a Leonardo Da Vinci (1472-1519) no sólo por sus dibujos del sistema nervioso, sino por su investigación con cadáveres. Incluso investigó cráneos y en sus dibujos nos deja comentarios del funcionamiento, centrando las funciones en la “sustancia” (masa encefálica). De hecho realizó el primer dibujo realista que conocemos de los ventrículos cerebrales. También destaca Miguel Ángel.

Descartes (1596-1650) escribió en 1633 su libro Sobre los Hombres, intentó relacionar en el ser humano, la mente con el cuerpo, y buscó una estructura que fuese única en el hombre y encontró la glándula pineal, situada entre los dos hemisferios y el cerebelo y consideró que controlaba todas las funciones y que en ese punto era donde mente y cuerpo contactaban. El problema es que Descartes creía, erróneamente, que la glándula pineal sólo existe en los seres humanos y no en los animales, al igual que el alma o conciencia. Sin embargo, hay animales como la lagartija que también la poseen. Para Descartes sólo tenemos un pensamiento de una misma cosa a la vez. Esta noción de dualismo mente/cuerpo fue un tema ampliamente difundido.

Thomas Willis (1621-1675) publicó su anatomía del cerebro. Estudia sistemáticamente los trastornos del cerebro. Consideraba el cerebro como el órgano que coordina y controla la conducta.

No fue hasta el siglo XIX cuando las personas cultas del mundo occidental aceptaron finalmente que el cerebro era el órgano que coordina y controla la conducta. Una idea popular del siglo XIX fue la frenología, de la cual Gall fue el máximo representante.

Franz Joseph Gall centró todas las funciones en el cerebro lo cual es un punto a su favor, pero sostenía que la corteza cerebral consistía en unidades funcionales u “órganos” independientes, cada uno de los cuales era responsable de una facultad conductual determinada (el amor a la familia, la curiosidad, la percepción del color, etc.). Así mismo, sostenía que el cráneo reflejaba directamente la superficie del cerebro de modo que, palpando la cabeza de una persona se podría saber qué facultades tenía más desarrolladas y cuáles menos. La mayoría de los investigadores que eran contrarios a la idea de Gall rechazaron el concepto de localización de la función cerebral en su totalidad. Insistían en que el cerebro, igual que la mente, funciona como un todo.

Marie-Jean-Pierre Flourens (1794-1867) realizó ablaciones en el cerebro de animales de una gran variedad de especies, y llegó a la conclusión de que el daño conductual producido por la lesión no dependía de la zona concreta que se extirpase sino de la cantidad de masa encefálica lesionada.

Paul Broca (1824-1880) se involucró en acaloradas discusiones sobre la relación entre lenguaje y cerebro. Afirmaba que la capacidad del lenguaje no era una propiedad del conjunto del cerebro sino que más bien estaba localizada en una región cerebral restringida. Llegó a esta conclusión mediante estudios post-mortem de los cerebros de sujetos como el señor “Tan”, que en vida habían tenido problemas para hablar. Los hallazgos de las autopsias realizadas por Broca revelaron la destrucción de una región en el lóbulo frontal izquierdo, que recibió el nombre de “área de Broca”.

William James introdujo la revolución en 1890 con las ideas darvinianas aplicadas a las funciones del sistema nervioso. Da un punto de vista evolucionista a la psicología que tarda mucho en llegar a Europa. Publicó el libro Principios de Psicología, obra muy citada sobre todo por parte de los neurocientíficos cognitivos.

El final del siglo XIX y el principio del siglo XX trajeron consigo muchos progresos importantes en Psicología Biológica.

Hermann Ebbinghauss en 1885 mide el aprendizaje y la memoria en humanos.

Edward L. Thorndike en 1898 mide el aprendizaje y la memoria en animales.

Korbinian Brodmann en 1909 desarrolló el mapa cerebral con 52 partes, de las cuales algunas se vinieron abajo y otras se mantienen. Es el máximo localizacionista. Su terminología se emplea en la clínica.

Ivan P. Pavlov también estudio el reflejo condicionado en animales que intentaba relacionar el sistema nervioso con una función fisiológica.

El psicológo americano Shepard I. Franz (1902) buscó el lugar del aprendizaje y la memoria en el cerebro combinando los métodos de entrenamiento y aprendizaje de Thorndike con lesiones localizadas en cerebros animales. Este trabajo inició una búsqueda del rastro de la experiencia en el cerebro, del lugar en el que el sistema nervioso almacena la información. Kart S. Lashley (1890-1958) se refirió a esto como la “búsqueda del engrama”. Lashley estudió con Franz y se hizo cargo del problema de investigar las localizaciones y los mecanismos de las funciones de la memoria en el cerebro. Su enfoque era ante todo anatómico y centró su atención en evaluar los efectos conductuales de lesiones cerebrales.

La psicología biológica actual lleva la influencia del psicólogo canadiense Donald O. Hebb (1904-1985) que fue el primero que hace la interpretación de que cuando un sujeto aprende se están produciendo cambios en el cerebro a nivel de sinapsis. Es decir, que la comunicación entre dos neuronas no queda determinada de una vez para siempre, sino que es modificable a través de la experiencia.

Desde el campo de la anatomía también se fueron produciendo grandes avances a partir de la invención del microscopio. Van Leeuwenhoek (1674) lleva a cabo la descripción de protozoos y bacterias así como del sistema nervioso, aunque era una descripción muy pobre debido a la falta de mejores lentes. Él mismo hacía las lentes para realizar observaciones.

En 1838 Schleiden y Schwann propusieron la teoría celular que dice que estamos formados por células.

En 1857 Kölliker describió las mitocondrias de las células musculares.

En 1879 Flemming describe el comportamiento de los cromosomas en la mitosis.

En 1886 Zeiss construye lentes con resolución en el límite de la luz visible.

Los primeros medios de tinción para la investigación del sistema nervioso fueron introducidos por Joseph von Gerlach, líder del reticularismo, y eran el carmín, el añil y el cloruro de oro.

Más tarde, Golgi (1898) introdujo la impregnación argéntica (nitrato de plata) o tinción de Golgi, que le ayudó a descubrir el orgánulo que lleva su nombre. Las imágenes obtenidas hacían pensar que las neuronas estaban interconectadas en forma de red, esto dio lugar a la teoría reticularista, que habla de un continuo de neuronas sin espacio alguno entre ellas.

Ramón y Cajal (1857-1952) hizo una variación en la tinción de Golgi que le permitió ver que las neuronas no formaban una red sino que eran independientes unas de otras. A partir de aquí desarrolla, en contraposición a la teoría reticularista, la teoría del neuronismo que plantea la neurona como una unidad independiente. Introduce así, Cajal, la idea de sinapsis. Habría que decir que quien propuso el término “neurona” no fue Ramón y Cajal sino Waldeyer.

Al mismo tiempo, el fisiólogo C.S. Sherrington (1857-1952) demuestra la existencia de sinapsis y tráfico de sustancias entre neuronas, aunque hubo que esperar a la aparición del microscopio electrónico para poder verlo.

Fue Palade en 1955 quien realizó las primeras observaciones ultraestructurales de las sinapsis y sacó la primera imagen de una de ellas. Confirma la teoría de Ramón y Cajal y Sherrington.

A partir de entonces se intentó saber por ejemplo, que sustancias se intercambian las neuronas. Y se usaron cromatógrafos para medir esas cantidades tan pequeñas. También podemos usar la radiación para determinadas moléculas y estructuras dentro de la membrana de una sinapsis. Ahora que ya tenemos tantos aparatos se trata de interpretar los datos. Se va conociendo como es la química del cerebro:

Galvani descubre la “electricidad” animal mediante el reflejo patelar (reflejo de la pata en la rana). Descubre que los nervios son excitables eléctricamente. El sistema nervioso funciona a través de una electricidad que el propio animal genera.

Caton (1875) fue el primero en registrar la actividad eléctrica espontánea del cerebro. Y Matteucci (1938) registra por primera vez la producción de la corriente eléctrica en una neurona gracias a un aparato dotado de suficiente sensibilidad. Estimulaba la neurona y registraba la corriente eléctrica que ésta generaba.

Neher y Sakmann (1991) desarrollan la técnica del “Match Clamp” consistente en coger trozos de membrana de una neurona y determinar sus cambios iónicos. Descubre sus canales iónicos, nadie lo ha visto pero hay pruebas de que sí existen.