HARVEY RIVADENEIRA GALIANO: NEUROCIENCIA

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:

el neurodesarrollo
la neuroanatomía
la neurociencia aplicada
la neurociencia cognitiva
la neurociencia computacional
la neuroeconomía
la neurofisiología
la neurolingüística
la neurología
la neuropsicología
la neuropsiquiatría
la neurotecnología
la psicofarmacología
la neurogenética
la neurocirugía
la neuronegocio

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.