En diversas conferencias filosóficas o de carácter cientista,
escuchamos con mucha frecuencia nombres y descubrimientos que encierran varias
ramas científicas que engloban la identidad humana en su diario vivir. Por ello
me ubico con este tema de mucha importancia en la vitalidad del pensamiento
humano en la actualidad.
Las neurociencias son un conjunto de disciplinas científicas
que estudian la estructura, 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.
Los hombres deben saber
que el cerebro es el responsable exclusivo de las alegrías, los placeres, la
risa y la diversión, y de la pena, la aflicción, el desaliento y las
lamentaciones. Y gracias al cerebro, de manera especial, adquirimos sabiduría y
conocimientos, y vemos, oímos y sabemos lo que es repugnante y lo que es bello,
lo que es malo y lo que es bueno, lo que es dulce y lo que es insípido.
Hipócrates
El estudio biológico del cerebro es un área multidisciplinar
que abarca muchos niveles de estudio, desde el puramente molecular hasta el
específicamente conductual y cognitivo, pasando por el nivel celular (neuronas
individuales), los ensambles y redes pequeñas de neuronas (como las columnas
corticales) y los ensambles grandes (como los propios de la percepción visual)
incluyendo sistemas como la corteza cerebral o el cerebelo, e incluso, el nivel
más alto del Sistema Nervioso.
En el nivel más alto, las neurociencias se combinan con la
psicología para crear la neurociencia cognitiva, una disciplina que al
principio fue dominada totalmente por psicólogos cognitivos. Hoy en día, la
neurociencia cognitiva proporciona una nueva manera de entender el cerebro y la
conciencia, pues se basa en un estudio científico que une disciplinas tales
como la neurobiología, la psicobiología o la propia psicología cognitiva, un
hecho que con seguridad cambiará la concepción actual que existe acerca de los
procesos mentales implicados en el comportamiento y sus bases biológicas.
……los humanos tenemos
la capacidad de metacognición, es decir, la capacidad para monitorear y
controlar nuestra propia mente y conducta. Esta última función nos ha permitido
dar un paso gigantesco en términos evolutivos: hemos logrado volvernos la
especie que se propone estudiarse a sí misma.
Facundo Manes y Mateo
Niro
Las neurociencias ofrecen un apoyo a la psicología con la
finalidad de entender mejor la complejidad del funcionamiento mental. La tarea
central de las neurociencias es la de intentar explicar cómo funcionan millones
de células nerviosas en el encéfalo para producir la conducta y cómo 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.
Algunos de los problemas aún no resueltos de la neurociencia
son:
Conciencia: ¿Cuál es la base neuronal de la experiencia
subjetiva, la cognición, la vigilia, el estado de alerta, la excitación y la
atención? ¿Cómo se resuelve el problema difícil de la conciencia(en)? ¿Cuál es
su función?
Percepción: ¿Cómo transfiere el cerebro información sensorial
en percepción interna coherente? ¿Cuáles son las normas por las cuales se
organiza la percepción? ¿Cuáles son las características que constituyen nuestra
experiencia perceptual de acontecimientos internos y externos? ¿Cómo están
integrados los sentidos? ¿Cuál es la relación entre la experiencia subjetiva y
el mundo físico?
Aprendizaje y memoria: ¿Dónde se almacenan los recuerdos y
cómo se recuperan de nuevo? ¿Cómo puede ser mejorado el aprendizaje? ¿Cuál es
la diferencia entre recuerdos explícitos e implícitos?
Neuroplasticidad: ¿Qué tan plástico es el cerebro maduro?
Desarrollo y evolución: ¿Cómo y por qué evolucionó el
cerebro? ¿Cuáles son las determinantes moleculares del desarrollo cerebral
individual?
Sueño: ¿Por qué soñamos? ¿Cuáles son los mecanismos
cerebrales subyacentes? ¿Cuál es su relación con la anestesia?
Cognición y decisiones: ¿Cómo y dónde evalúa el cerebro la
recompensa y el esfuerzo (costo) para modular el comportamiento? ¿Cómo la
experiencia previa modifica la percepción y el comportamiento? ¿Cuáles son las
contribuciones genéticas y ambientales para el funcionamiento del cerebro?
Idioma: ¿Cómo se implementa neuralmente? ¿Cuál es la base del
significado semántico?
Enfermedades: ¿Cuáles son las bases neurales (causas) de
enfermedades mentales como los trastornos psicóticos (por ejemplo, la manía, la
esquizofrenia), la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer o la
adicción? ¿Es posible recuperarse de la pérdida de la función motora o
sensorial?
Las neurociencias exploran campos tan diversos como:
la
operación de neurotransmisores en la sinapsis;
los
mecanismos biológicos responsables del aprendizaje;
el
control genético del desarrollo neuronal desde la concepción;
la
operación de redes neuronales;
la
estructura y funcionamiento de redes complejas involucradas en la memoria, la
percepción y el habla
Entre las áreas
relacionadas con la neurociencia se encuentran:
Aspectos históricos: la neurona.
Biólogo de Bolonia, Luigi Galvani
descubrió, en 1791, la existencia de actividad eléctrica en los animales. Había
colgado una pata de una rana en un gancho de cobre suspendido de un balcón de
hierro. La interacción entre los dos metales hacía que la pata se contrajera.
Hermann von Helmholtz descubrió que
la generación de electricidad por parte de los axones de las células nerviosas
no es un producto secundario de su actividad, sino un medio para transmitir
mensajes de un extremo a otro. Logró medir, en 1859, la velocidad de
propagación de tales mensajes, y llegó a la conclusión de que se propagan a 27
metros por segundo.
Camillo Golgi desarrolló un método de
tinción con cromato de plata, que permite colorear una neurona entre muchas
otras.3 Compartió el Premio Nobel de Medicina de 1906 con Santiago Ramón y
Cajal.
Santiago Ramón y Cajal dio a la
célula nerviosa el nombre de neurona, unidad elemental del sistema de señalización
del sistema nervioso. Descubre que el axón de una neurona sólo se comunica con
las dendritas de otra en regiones especializadas: las sinapsis. Además, una
neurona determinada sólo se comunica con ciertas células, y no con otras. En el
interior de la neurona, las señales fluyen en una dirección única. Este
principio permite determinar el flujo de la información en los circuitos
neurales. Encontró que existen tres tipos principales de neuronas: sensorial,
motora e interneurona.
Charles Sherrington estudió los
fundamentos neurales del comportamiento reflejo. Descubrió que es posible
inhibir las neuronas además de excitarlas, y que la integración de esas señales
determina la acción del sistema nervioso.
Edgar Adrian ideó métodos para
registrar los potenciales de acción, que son las señales eléctricas utilizadas
por las neuronas para la comunicación. Descubre que son señales de tipo todo o
nada, es decir, o bien se presentan completas o bien no se presentan en
absoluto. Compartió el Premio Nobel de Medicina con Charles Sherrington.
Julius Bernstein, discípulo de
Wilhelm Helmholtz, propuso en 1902 la hipótesis de la membrana porosa para
describir el proceso de conducción eléctrica en las neuronas. Dedujo que hay
una diferencia de potencial entre el interior y el exterior de la célula
nerviosa, incluso cuando la célula está en reposo.
Alan Hodgkin y Andrew Huxley
desarrollaron investigaciones sobre el axón gigante de las células nerviosas de
los calamares. Confirman la hipótesis de Julius Bernstein de que el potencial
de membrana en reposo se genera por el desplazamiento de iones de potasio hacia
el exterior de la célula y de iones de sodio hacia su interior. Compartieron el
Premio Nobel de Medicina de 1963 con John Eccles, por la investigación sobre
las bases iónicas de la transmisión nerviosa.
Henry Dale y Otto Loewi propusieron
la teoría química de la transmisión sináptica. Descubrieron, en forma
independiente, que cuando el potencial de acción de una neurona del sistema
nervioso autónomo llega a los terminales del axón, causa la liberación de una
sustancia química en la hendidura sináptica. Recibieron el Premio Nobel de
Medicina de 1936.
Edwin Furshpan y David Potter
descubrieron, en una langosta de río, que también es posible la transmisión
eléctrica entre dos células nerviosas, si bien la mayoría de las sinapsis son
de origen químico.
Bernard Katz descubrió que cuando un
potencial de acción ingresa en la terminal presináptica causa la apertura de
los canales de calcio, lo que permite la afluencia de este elemento químico al
interior de la célula. La abundancia de calcio, a su vez, determina la
liberación de los neurotransmisores en la hendidura sináptica. El
neurotransmisor se une a los receptores superficiales de la neurona
postsináptica, y las señales químicas se retraducen a señales eléctricas.
Compartió el Premio Nobel de Medicina de 1970 con Ulf von Euler y Julius
Axelrod por los estudios realizados sobre neurotransmisores.
Rodolfo Llinás cambió el dogma
establecido desde que Ramón y Cajal enunció su ley de la polarización sobre el
aspecto funcional de las neuronas. Rodolfo Llinás presentó el nuevo punto de
vista funcional sobre la neurona en su artículo "The Intrinsic
Electrophysiological Properties of Mammalian Neurons: Insights into Central
Nervous System Function".5 Rodolfo Llinás con sus colaboradores investigó
durante los años 80 el funcionamiento electrofisiológico de las neuronas en los
vertebrados, descubriendo las propiedades electrofisiológicas. Anteriormente se
habían observado propiedades intrínsecas en los invertebrados pero se pensaba
que éstas eran únicamente una cuestión relativa a esa línea, pero Llinás y sus
colaboradores demostraron que las neuronas de los vertebrados tienen
propiedades electrofisiológicas intrínsecas. El nuevo punto de vista funcional
sobre la neurona quedó resumido en lo que hoy es conocido por la Ley de Llinás.
Carlsson, Greengard y Eric Kandel.- El
descubrimiento de cada sustancia química considerada mediadora de la intercomunicación
neuronal aportaba nuevos elementos de conocimiento de la compleja red de
conexiones entre células nerviosas y de sus correspondientes características
funcionales. Eric Kandel esclareció el papel de los transmisores en el complejo
proceso de la memoria y el aprendizaje, estableciendo que la memoria es evocada
por cambios directos en los millones y millones de sinapsis que forman los
puntos de contacto entre las neuronas.
Antonio Alcalá Malavé consiguió en 2002
descubrir que las áreas cerebrales 17,18 y 19 de Brodman servían además de para
inducir el fenómeno físico y químico de la visión, para informar del riesgo
cardiovascular y algunas demencias. Ese "informe biológico" se traduzca
como fallo visual en la calidad, cantidad, color y contraste de las imágenes
que llegaban al cerebro o que eran procesadas por el mismo aunque ya aberradas.
Sus trabajos son verificables por campimetra computarizada y análisis computarizado
cromático.
Roderick MacKinnon obtuvo en 2004 la
primera imagen tridimensional de los átomos que forman la proteína de los dos
canales iónicos: un canal pasivo de potasio y un canal de potasio activado por
voltaje. Recibió el Premio Nobel de Química.
En 2014 los psicólogos y
neurocientíficos noruegos Edvard Moser y su esposa May-Britt Moser compartieron
con el británico John O’Keefe el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por sus
estudios sobre las células de lugar del hipocampo: una clase de neuronas que
codifica la ubicación espacial en la que se encuentran los mamíferos como las
ratas y los seres humanos, y les permiten orientarse en el espacio. Ciertos
grupos de neuronas hipocampales se activan o no, dependiendo del lugar de una
habitación en el que un sujeto se encuentre en un momento determinado.
Verdad que hemos aprendido a conocer
este vasto campo de investigación que permitiría a futuro identificar la
verdadera identidad del ser humano.
