Parece claro que el siglo XXI será el del florecimiento de las neurociencias. Que finalmente sea así va a deberse del cerebro de un investigador español que, en contra de las ideas imperantes en su época, sentó las bases de la neurociencia moderna. Hace cien años Santiago Ramón y Cajal recibió el premio Nobel de Medicina por sus descubrimientos sobre el sistema nervioso central. Descubrimientos cargados de una fuerte dosis de intuición porque mirando a través de un sencillo microscopio y observando simplemente estructuras, elaboró teorías sobre el funcionamiento del cerebro que sólo pudieron ser confirmadas experimentalmente gracias a la llegada del microscopio electrónico en los años 50, cuando hacía ya veinte que el científico había fallecido.
Llenando huecos
«Lo que diferenció a [Santiago] Ramón y Cajal de los demás científicos es que veía las cosas de otra manera y las interpretaba de forma distinta», asegura Javier de Felipe, investigador del Instituto Cajal (CSIC) en Madrid y autor de numerosos escritos sobre la obra del Nobel. Y lo que es aún más sorprendente: cien años después sus hallazgos y sus teorías siguen estando vigentes y siendo una referencia para sus herederos científicos. Algo particularmente llamativo si se tiene en cuenta lo rápido que caduca la ciencia.
Si los neurocientíficos lo permiten, la aportación fundamental de Cajal se podría resumir de una forma sencilla como el descubrimiento de un hueco. Pero eso sí, un hueco donde se cocinan procesos que van desde la pura supervivencia hasta la creación de la más sublime obra de arte o del más complejo de los teoremas matemáticos. «Tú eres tus sinapsis, ellas son quien tú eres», escribía Joseph LeDoux, investigador de la Universidad de Nueva York. Sinapsis es el nombre que años más tarde se asignó al espacio que existe entre dos neuronas, el mencionado hueco.
Hasta la irrupción del investigador español en el panorama científico mundial se creía que las neuronas estaban unidas unas a otras formando una especie de malla o de retícula. Cuando en 1889 Cajal presentó ante sus colegas sus observaciones y la idea de que eran células independientes, se crearon dos grupos rivales: los defensores de la teoría reticular y los que apoyaban la teoría neuronal. Las aportaciones de Cajal abrieron una puerta con vistas a un universo de posibilidades. Sus herederos científicos se han lanzado a través de ella armados de avances tecnológicos que les han permitido adentrarse en terrenos que sólo eran una fantasía para su predecesor. Neurocientíficos de todo el mundo, entre ellos un buen número de españoles, han convertido en realidad lo que podría ser el sueño de Cajal.
Cajal describió por vez primera que las neuronas son células independientes y predijo la actual teoría neuronal
Cajal veía las estructuras nerviosas empleando el método de tinción descubierto por su compañero de Nobel, Camillo Golgi. «Ahora hacemos inyecciones intracelulares con sustancias fluorescentes, utilizamos anticuerpos y otras técnicas avanzadas con las que logramos ver las conexiones», explica De Felipe.
A pesar de lo rudimentario de su método comparado con los actuales, Cajal descubrió un elemento muy sutil y a la vez clave: las espinas dendríticas. Ellas son el sitio en el que se suman las conexiones sinápticas. Cada espina recibe una sinapsis. Las células piramidales son aparentemente idénticas en todas las especies, pero su microanatomía es muy distinta. En el ser humano estas neuronas tienen muchas más espinas y son de mayor tamaño que en el ratón. «Se considera que están asociadas al aprendizaje y a la memoria», cuenta de Felipe.
Cada mes se publica un trabajo sobre espinas y Cajal se hace más relevante porque no sólo descubrió las espinas, sino que les puso nombre y éste se tradujo al inglés. «Ahora hasta somos capaces de ver que las espinas se mueven», asegura De Felipe.
Con la capacidad predictiva del Nobel no hubiera sido extraño que dijera que las espinas se movían, pero no lo hizo. Sin embargo, sí que lo adivinó en el caso del cono de crecimiento neural. Se trata de una estructura que guía la migración de las neuronas durante el desarrollo desde el lugar en el que nacen hasta la zona en la que desempeñarán su función.
Cajal es el primero que describe un cono de crecimiento y aunque lo hace en preparaciones estáticas, afirma que se mueve y dice que es una estructura especializada en reconocer señales químicas. «Todo eso extraído de una preparación de hace más de cien años es bastante espectacular», explica Oscar Marín, investigador del Instituto de Neurociencias de Alicante. «Nosotros seguimos intentando traducir esa idea de Cajal en hechos». Y el hecho más relevante salido del laboratorio de Marín es precisamente el hallazgo del primer gen más claramente asociado con la susceptibilidad a la esquizofrenia.
El cableado del comportamiento
Se ha visto que cuando el cerebro se desarrolla extiende muchas más conexiones de las que son necesarias posteriormente en el órgano adulto. En la maduración se produce una poda de los circuitos que sobran y en ella tienen un papel clave una serie de proteínas que se encargan de orquestar el proceso. Sin embargo, lo más interesante es que se está viendo que las mencionadas proteínas también actúan en el cerebro adulto. «Hay un código de proteínas que da función a la neurona, que participa en la construcción del cerebro. Una vez que lo tengamos podremos determinar las alteraciones y empezar a resolver enfermedades como el Parkinson o la epilepsia». En un futuro más lejano «podremos abordar enfermedades más complejas como las neurodegenerativas», explica Rico.
Alberto Ferrús es uno de los más claros herederos de Cajal porque ocupa un puesto que inauguró el propio Nobel. Es director del Instituto Cajal (Madrid). En su laboratorio se buscan las conexiones entre dos fascinantes universos de la biología, la doble hélice de ADN y el comportamiento. «Básicamente lo que queremos saber es hasta que punto lo que hace un organismo está originado en su información genética».
El simple acto de percibir lo que ocurre en el entorno altera las conexiones neuronales, de modo que en algunas zonas del cerebro aumentan y en otras disminuyen
¿Variando el número de sinapsis se modifica el comportamiento? ¿El aprendizaje altera el número de conexiones? Ferrús y su equipo buscan estas y otras respuestas. Sus trabajos con Drosophila, la mosca más popular de los laboratorios de biología, ya les permiten afirmar que el simple acto de percibir lo que ocurre en el entorno altera las conexiones neuronales, en algunas zonas aumentan mientras que en otras disminuyen.
Y lo que Ferrús busca en Drosophila, Carmen Cavada, catedrática de Anatomía de la Universidad Autónoma de Madrid, lo hace en primates. «Me interesan las estructuras que son la base de funciones cerebrales superiores como la capacidad de planificación, la organización de conductas complejas a largo plazo, la relación social o la memoria».
En los últimos tiempos, los trabajos de Cavada están centrados en el tálamo, una estructura que está en el centro del cerebro y que permite la comunicación del mundo exterior (visión, tacto…) con la corteza. Recientemente la investigadora y su equipo han hecho un importante descubrimiento. «Hay un sistema anatómico nuevo que parece muy desarrollado en primates. Esto quiere decir que nuestro tálamo tiene mucha dopamina, un neurotransmisor involucrado en muchas patologías neurológicas y psiquiátricas».
El hallazgo de Cavada permite abordar enfermedades como el Parkinson desde una nueva perspectiva que explica síntomas y signos que hasta ahora eran un enigma. «Nosotros hemos empezado a apuntar que estos pacientes no sólo tendrán afectado el sistema nigro-estriado, sino también el tálamo».
Cerebro en acción
El equipo de Delgado ha puesto a punto una novedosa técnica que permite estudiar un gran número de funciones cerebrales simultáneamente y, lo que es más apasionante si cabe, ofrece la posibilidad de observar las redes neuronales a medida que se va produciendo el aprendizaje. «Hemos visto en vivo cómo el potencial eléctrico en la sinapsis [espacio entre neuronas] aumenta cuando se acumulan conocimientos y lo contrario, disminuye al olvidar».
Existen suficientes evidencias que demuestran que la educación y el entorno emocional esculpen el cerebro y modifican su forma de procesar la información
Pero la herencia y los herederos de Cajal traspasan los límites de la ciencia para adentrarse en terrenos más profundos. Muchos datos ya están sobre la mesa y los investigadores creen que es el momento de que comiencen a aplicarse a la vida diaria.
Existen suficientes evidencias que demuestran que la educación y el entorno emocional esculpen el cerebro y modifican su forma de procesar la información. «Se sabe que es fundamental para tener un cerebro sano, igual que se sabe que fumar produce daños; por eso deberían ser objetivos prioritarios en la política», afirma de Felipe. «Sería lógico que los padres perdieran los derechos si no proporcionan un entorno afectivo y pedagógico adecuado que garantice un correcto desarrollo de sus hijos», continúa.
Las transformaciones pueden ser mucho más radicales. Según Ferrús, «el sistema judicial debería escuchar a los neurobiólogos». En estos momentos, el concepto de libertad, o si se quiere de libre albedrío, ya está en entredicho en los laboratorios de todo el mundo.
Todo parece indicar que el cerebro se activa antes incluso de que decidamos hacer algo. Exactamente 80 milisegundos antes de ejercer lo que se consideran actos libres las redes neuronales ya se han puesto en marcha. ¿Quién decide pues? «Hay que evaluar muy bien lo que quiere decir hacer algo en plenas facultades y libremente. Los datos invitan a pensar que no existe tal cosa. Somos conscientes sólo de una pequeña parte de lo que ocurre en nuestro cerebro y no hay porque suponer que el cerebro es sólo el que es consciente», asegura Ferrús. Es más, «el mundo externo es la interpretación de nuestro cerebro», sintetiza de Felipe.
