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Herederos de Cajal
En el centenario del Premio Nobel a Santiago Ramón Cajal,
la ciencia es capaz de visualizar el cerebro en funcionamiento y asociarlo
a funciones físicas y emocionales

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.

ANGELA BOTO
25 de mayo de 2006

Llenando
huecos

©
Herederos de Santiago Ramón y
Cajal

«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.

Perfil plagado de éxitos

Santiago Ramón y Cajal (1852-1934, Petilla
de Aragón, Navarra) consta como el padre de las neurociencia
moderna por sus aportaciones al conocimiento del sistema
nervioso central. Cursó la carrera de Medicina en Zaragoza, a
donde toda su familia se trasladó en 1870. Consiguió un puesto
en la sanidad militar y en 1874 fue destinado a Cuba, donde se
contagió de paludismo y de disentería, regresando a España en
1875. En 1877 es investido doctor en Madrid, donde obtiene la
plaza de Director de Museos Anatómicos y se casa con Silveria
Frañás García, con la que tendría siete hijos.

En 1887 se traslada a Barcelona para ocupar la cátedra de
Histología creada en la Facultad de Medicina de la Universidad
de esta ciudad. En el año 1888 descubre los mecanismos que
gobiernan la morfología y los procesos conectivos de las
células nerviosas de la materia gris del sistema nervioso
cerebroespinal. Su teoría se acepta en 1889, en el Congreso de
la Sociedad Anatómica Alemana, celebrado en Berlín. En ella
describe el esquema estructural del sistema nervioso como un
aglomerado de unidades independientes y definidas que pasó a
conocerse como «doctrina de la neurona». Posteriormente se
traslada a Madrid, donde ocupa diversos cargos hasta la
creación, en 1922, del Instituto Cajal.

Durante el período comprendido entre 1897 y 1904 publicó en
forma de fascículos su obra magna Histología del sistema
nervioso del hombre y de los vertebrados. Su aportación a
la neurociencia se verá reconocido en 1906, con la concesión
del Premio Nobel de Fisiología y Medicina.

El
cableado del comportamiento

Demencia
precoz según Cajal en 1926 © Instituto Cajal
(CSIC)

Beatriz
Rico, del Instituto de Neurociencias de Alicante, también estudia el
desarrollo cerebral, pero en su laboratorio tratan de determinar los
mecanismos de cableado. «Cajal descubrió que las neuronas no están
unidas y nosotros queremos ver cómo se establecen las conexiones en
los espacios celulares, cómo maduran y se intercambia la
información», dice.

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».

¿Dónde está Dios?

Un neurocientífico en el cerebro ve
células, conexiones y circuitos que forman una tupida red que
va moldeándose con el tiempo. La orden de formar la red la dan
los genes, asegura Pasko Racic, pero las conexiones y su
complejidad dependen del ambiente, según ha visto en modelos
animales.

Si la búsqueda de equivalencias genéticas en modelos
animales puede resultar crucial para entender enfermedades del
cerebro, también lo son las neuronas y los circuitos. Robert
Bishop, ingeniero informático en Mountain View, California,
las busca mediante el uso de ordenadores para imitar la
inteligencia y la conciencia. Pero «no entendemos la
conciencia», por lo que imitarla es problemático. Tal vez
podría hacerse mediante circuitos y procesadores mezclados con
materia viva. «Nos acercaríamos así a la conciencia
artificial», opina.

¿Y en ese híbrido habría espacio para Dios? Rakic se
muestra ajeno a este debate. «Dios no tiene nada que ver con
la ciencia». «Hoy por hoy Dios es poco más que un circuito
neuronal», remacha Javier De Felipe. Idan Segev pone el punto
intermedio: «si fuera capaz de construir un robot con un
cerebro tan complejo como el mío, seguro que creería en Dios»,
dice. Rakic responde: «Muy probablemente, el robot acabará
pensando que su constructor es Dios».

Cerebro
en acción

©Instituto
Cajal
(CSIC)

Todos
los trabajos mencionados hasta el momento hubieran sido sin duda
alguna un sueño para Cajal, pero seguramente se hubiera sentido en
una especie de paraíso científico si hubiera podido estudiar lo que
pasa en el cerebro en acción. Precisamente eso es lo que hace José
María Delgado, director de la división de neurociencias de la
Universidad Pablo de Olavide (Sevilla) y presidente de la Sociedad
Española de Neurociencias. «Era una especie de sueño tecnológico que
ahora se puede hacer», asegura.

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.

Lo que ocurre en el
cerebro

En el estudio del cerebro se dan todavía
muchas más preguntas que respuestas. Tal vez, como señala
Pasko Rakic, de la Universidad de Yale, porque «es tan
complejo como el universo» y el conocimiento acumulado
demasiado fragmentado. Pero algo se sabe ya de los procesos
fundamentales de la actividad cerebral. En particular, los que
se dan en la corteza, la estructura «más humana», la que más
diferencia a los humanos de otros animales.

Plasticidad y estabilidad; complejidad y conectividad. Esas
son las piezas clave para entender el aprendizaje y la
memoria. Pero hay más: neuronas que dependen de la influencia
de los genes y del ambiente. La combinación permite
visualizar, ni que sea intuitivamente, cómo se
almacena el conocimiento, cómo se genera el pensamiento
superior o qué mecanismos participan de las emociones o del
movimiento. Es decir, casi todo lo que es capaz de hacer
nuestro cerebro salvo una cosa, de dónde emana la conciencia.

«Nuestro cerebro es la historia de nuestra vida», resume
Javier De Felipe. Es «plástico y moldeable» pero, como matiza
Idan Segev, con neuronas que se comportan como un microchip
del que emerge un «código de barras» en forma de lenguaje
eléctrico con el que el cerebro «representa un rostro,
una letra o una emoción». La verificación de estos mecanismos
está permitiendo ver cómo se activan partes específicas del
cerebro en respuesta a estímulos externos fundamentales, como
el movimiento, la percepción o los sentimientos, pero también
internos, como los modulados por el sistema hormonal.

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