Llama Violeta

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MEMORIA NATURAL Y ARTIFICIAL
 
VI.EL CEREBRO Y LA MENTE 
 
La mente es la mas fina y pura
de todas las cosas.
 
 
ANAXÁGORAS, aprox. 500 a.C.
Los propósitos principales de todo sistema nervioso son el control centralizado de las funciones biológicas y el control de la interacción del organismo, como un todo, con el ambiente. En el primer grupo de funciones tenemos la regulación de procesos como el metabolismo, la respiración, el sistema cardiovascular, las funciones de emergencia, etcétera, los cuales se llevan a cabo mediante mecanismos fisiológicos innatos.
Por otro lado, la interacción del organismo con el medio incluye tareas muy diversas que van desde acciones elementales instintivas, hasta acciones muy complejas como el comportamiento social en los seres más desarrollados.

 

 
Figura 31. Esta figura muestra el tamaño relativo de los cerebros de algunos vertebrados, y su aumento en complejidad.
En organismos inferiores el sistema nervioso es muy rudimentario; por ejemplo, en los invertebrados el centro de aprendizaje (equivalente al cerebro) está formado tan solo por ganglios constituidos por agrupaciones de cuerpos celulares. Conforme avanzamos en la escala evolutiva nos encontramos con sistemas nerviosos más desarrollados, hasta llegar a los vertebrados, quienes poseen un órgano central llamado cerebro, el cual se encarga de controlar las funciones más complejas. En los mamíferos, y de manera muy particular en el hombre, el comportamiento social y las capacidades de aprendizaje tienen un grado de desarrollo muy grande (Figura 31).
De acuerdo con su estructura podríamos dividir al sistema nervioso en dos partes llamadas sistema nervioso central (SNC) y sistema nervioso periférico (SNP). El SNP se encarga de transmitir hacia el centro la información proveniente del interior y del exterior del organismo, y en sentido contrario. Por su parte, el SNC lleva a cabo el procesamiento de la información y emite señales como respuesta. El SNC está integrado por la médula espinal contenida en la columna vertebral, el tallo cerebral y el cerebro. El cerebro es el órgano maestro del sistema nervioso, y es allí donde se llevan a cabo las funciones más complejas.
El estudio del cerebro humano se ha llevado a cabo desde diferentes puntos de vista, en diversas disciplinas, y a diferentes niveles. Estos estudios podrían dividirse, a grosso modo en dos ramas principales que incluyen, respectivamente, los aspectos físicos y los llamados aspectos mentales del cerebro. Por otro lado, todos los conocimientos que tenemos acerca del cerebro se encuentran enmarcados por el conjunto de concepciones filosóficas que la sociedad tiene del hombre y de su relación con el resto del Universo.
Entre los aspectos físicos del cerebro tenemos todos aquellos relacionados con un punto de vista biológico, los cuales pueden reducirse a términos físicos y químicos. Por ejemplo, los puntos de vista anatómico, fisiológico, bioquímico, biofísico, embriológico, etcétera. Estas disciplinas describen al cerebro, ya sea desde su punto de vista morfológico, o con base en su funcionamiento desde el punto de vista de la operación de sus componentes a partir de primeros principios (leyes fundamentales de la naturaleza).
Por otro lado, tenemos que los aspectos mentales del cerebro son examinados por otras disciplinas como la psicología y la psiquiatría. La psicología estudia el comportamiento del hombre (y otros animales) y la manera de percibir, pensar, razonar, etcétera. Algunas corrientes de esta disciplina estudian el cerebro como si fuese una "caja negra", esto es, estudian su funcionamiento con base en el análisis de la conducta de los individuos. La psiquiatría estudia los fenómenos psíquicos o de la mente y las desviaciones conductuales de individuos con respecto al comportamiento del individuo promedio, etcétera. Por otro lado, la filosofía desempeña un papel muy importante, ya que examina críticamente las bases de las creencias fundamentales y analiza los conceptos básicos empleados en la expresión de tales creencias.
A continuación trataremos de dar una descripción acerca de los diversos puntos de vista presentes en el estudio del cerebro. Esta división es un tanto superficial y arbitrana, por lo cual el lector podrá apreciar que los puntos de vista a que hacemos mención poseen puntos en común y de contacto.
 
EL PUNTO DE VISTA FILOSÓFICO
 
El hombre, desde que adquirió la capacidad de razonar, ha tenido la inquietud de conocerse y ubicarse en el Universo, y se ha hecho preguntas acerca de su origen, naturaleza y fin. Esto le ha permitido formarse conceptos de sí mismo y del mundo que lo rodea, conceptos que a su vez han determinado su actitud frente a la vida. Podríamos decir que desde el punto de vista filosófico, el interés en conocer la mente es muy antiguo, y que la primera herramienta utilizada para inferir las características de su funcionamiento fue la introspección.
El interés filosófico en la percepción tiene su origen en las preguntas sobre la validez del conocimiento humano. Algunas personas incluso han dudado de la existencia del mundo físico con independencia de la experiencia humana. Ellos se han preguntado: aun en caso de existir el mundo físico, ¿cómo podemos saber qué propiedades tiene y qué tan verdaderas o precisas son?, ¿cómo desligar su existencia objetiva de la percepción que tenemos de él?
La actitud filosófica de una sociedad ante un problema es de gran importancia, ya que las ideas imperantes en un momento dado determinan las bases que sirven de marco a todo conocimiento y estudio, y proporcionan una referencia para la interpretación de los resultados observados. Por ejemplo, al proponer la teoría de la evolución de las especies por medio de la selección natural, Charles Darwin tuvo que romper con la idea generalizada de que Dios creó al hombre a su imagen y semejanza, durante el sexto día de la creación. Para esto, primero necesitó tener la libertad de criterio necesaria para poder analizar, sin prejuicios, las evidencias colectadas en su viaje a las Islas Galápagos, y así poder interpretarlas de manera objetiva. En segundo lugar, tuvo que convencer al mundo de que su hipótesis era correcta. ¿Cómo convencer al mundo de que el hombre, "creado a imagen y semejanza de Dios, y centro de la creación", tiene ancestros comunes con otros seres inferiores como son los monos, reptiles, etc.?, ¿cómo hacerlo aceptar que nos hemos diferenciado del resto de los seres vivos, únicamente a través de un proceso evolutivo?
Las revoluciones importantes en el pensamiento han tenido como característica común haber ofrecido una explicación racional a ciertos aspectos de la naturaleza considerados en épocas anteriores como sobrenaturales, o inexplicables en términos racionales. De esta manera, para que estas revoluciones se puedan dar, han debido venir acompañadas de una ruptura epistemológica, esto es, de una ruptura con las ideas establecidas. Como otros ejemplos de esta ruptura con las ideas imperantes tenemos que Copérnico señaló que la Tierra no es el centro del Universo, que Einstein introdujo nuevas nociones del tiempo, del espacio, de la materia y la energía (Figura 32), y a Watson y Crick, quienes demostraron que la herencia biológica puede ser entendida en términos de procesos físicos y químicos. Creemos que ahora estamos cerca de explicar los mecanismos de la memoria y el aprendizaje, y que éstos van a cambiar nuestra concepción del mundo, y de nosotros mismos, de una manera importante. Asimismo creemos que estos conocimientos tendrán una repercusión importante en la tecnología de nuestra época.
Figura 32. "La mayoría de nosotros preferimos ver hacia fuera, en lugar de hacia adentro de nosotros mismos; ya que en el segundo caso no vemos sino un hoyo negro, lo cual significa: nada" (Einstein, 1933). Dibujo de la autora.
Como consecuencia de la gran correlación entre la postura filosófica y las teorías científicas de una época, tenemos que diferentes corrientes filosóficas se encuentran representadas por sus corrientes científicas correspondientes. Por consiguiente, quisiéramos hablar un poco acerca de la posición de algunas de las corrientes presentes en la filosofía occidental, frente a las facultades mentales del hombre. Como facultades mentales entenderemos capacidades como la posesión de intenciones, sensaciones, imágenes, sueños, emociones, memorias, creencias, expectativas, deseos, pensamientos, imaginaciones, etcétera. Facultades que parecen no estar localizadas en ningún lugar específico del cerebro.
Tradicionalmente, cuando hablamos del cerebro, hacemos una separación tajante entre las cuestiones físicas y mentales, ya que a menudo las consideramos cosas diferentes. Esta tendencia, muy arraigada en la filosofía occidental, tiene sus orígenes en tiempos muy antiguos. Platón, por ejemplo, creía que la mente (psyque) era un ente inmaterial, encargado del cuerpo y de la dirección de sus movimientos.
Por otro lado, desde entonces se sabe que la memoria humana opera utilizando principios asociativos. Estos principios han sido resumidos en leyes de contigüidad, que relacionan en tiempo y lugar unos objetos con otros, y leyes de refuerzo e interferencia, que nos indican que la presencia de estímulos positivos refuerza las conductas y la de estímulos negativos produce su extinción u olvido. De hecho, algunas de estas ideas son expuestas por Aristóteles, de manera cualitativa, en sus tratados acerca de la memoria y la remembranza.
Posteriormente, en el siglo XVII, nos encontramos con el dualismo, el cual es fuertemente influenciado por el platonismo. Esta teoría, encabezada por el filósofo y naturalista francés René Descartes, propone que mente y materia son dos tipos diferentes de substancia, de naturaleza opuesta, capaces de existir de manera independiente. Sin embargo les concede cierta capacidad de interacción.
Entre las corrientes actuales se encuentra la reduccionista, la cual supone que las percepciones corresponden a ciertos estados neurofisiológicos, por lo cual, al reproducirse un cierto estado neurofisiológico, se evoca la percepción correspondiente. De manera que sentir dolor es para el cerebro estar en un estado neurofisiológico determinado. Esta corriente es llamada en ocasiones teoría del paralelismo psicofísico de Spinoza o William James. Las imágenes ópticas virtuales se explican por el mismo principio: para crear una ilusión es suficiente reconstruir los planos de onda ópticos, los cuales son réplicas aproximadas de las imágenes originales.
 
EL PUNTO DE VISTA DE LA
PSICOLOGÍA Y LA PSIQUIATRÍA
 
Como dijimos en la sección anterior, la actitud filosófica determina en gran medida la actitud ante los problemas. Por lo anterior, los estudios psicológicos y psiquiátricos del cerebro están fuertemente ligados a la concepción que el hombre tiene del mundo que lo rodea.
Antiguamente, muchas enfermedades mentales eran consideradas como males de origen mágico o religioso. Se pensaba que éstas eran causadas por espíritus malignos que, de alguna manera, lograban entrar al cuerpo del enfermo. Fruto de esta creencia fue el hecho de que los egipcios utilizaran la trepanación con fines terapéuticos. Ellos creían que al hacer un orificio en el cráneo permitían a los espíritus malignos, causantes de la enfermedad, salir del cuerpo que los albergaba. También nos encontramos con ideas similares en el Nuevo Testamento de los cristianos, donde Jesús expulsa a los espíritus malignos y desempeña un papel similar al psicoterapeuta de nuestros días.
Tiempo después, surgen otros puntos de vista más materiales acerca de las enfermedades mentales. La actitud naturalista considera que las enfermedades mentales o bien son resultado de vivir bajo fuertes presiones de carácter social o psicológico, o tienen su origen en disfunciones orgánicas. La primera de estas ideas tuvo importantes consecuencias en el siglo XIX, cuando Josef Breuer y Sigmund Freud encontraron que existe una estrecha relación entre las experiencias traumáticas de la infancia y los desórdenes mentales. Estas ideas constituyen la base del psicoanálisis, el cual consiste en utilizar la asociación libre de ideas para explorar la personalidad de los pacientes. Este tratamiento ha tenido repercusiones trascendentales en la medicina y en la vida de nuestro tiempo.
Además de crear el psicoanálisis, Sigmund Freud dio un gran impulso a la psiquiatría al proponer una importante teoría que distingue tres zonas de la personalidad: el yo, formado a partir de la educación y la experiencia, el super yo, producto del ideal de perfección del individuo, y el ello, el cual constituye la parte innata de los individuos. Esta última zona está formada por los instintos y carece de inhibiciones y trabas de carácter moral, estético o social.
A mediados del siglo XIX, la idea de que las enfermedades mentales estaban ligadas a enfermedades orgánicas tuvo un gran auge. Esta idea tuvo muchas consecuencias negativas, ya que contribuyó a que los hospitales para enfermos mentales se transformasen en reclusorios, en los cuales únicamente se aislaba a los pacientes para darles un tratamiento que consistía exclusivamente en la administración de fármacos y descargas eléctricas. Cuando era necesario calmar a un paciente se administraban depresores del sistema nervioso; en cambio, si lo que se deseaba era sacar al enfermo de un estado de depresión, se le suministraban drogas útiles para excitarlo. Es de esperarse que un tratamiento de este tipo, sin el uso de ninguna terapia de índole psiquiátrica. Sólo contribuyese a empeorar el estado físico y mental del paciente, al descompensar la química de su organismo y producir farmacodependencia.
La psicología es una disciplina científica que estudia el comportamiento humano y de otros animales. Para esto, ignora el tipo de preguntas acerca de la validez de los conocimientos humanos y da por hecho la existencia del mundo físico. Una rama muy importante de la psicología se dedica al estudio del proceso por el cual la estimulación sensorial se traduce en experiencia organizada, esto es, en percepciones.
Al tratar de estudiar los procesos perceptuales, los psicólogos se encontraron frente a un serio problema: estos procesos no son directamente observables (excepto por el sujeto perceptor), por lo cual la validez de las teorías de la percepción únicamente puede ser comprobada de una manera indirecta. Originalmente, el estudio de la percepción tenía como herramienta básica la introspección, complementada por un relato de parte del sujeto de estudio, acerca de las "vivencias" obtenidas durante la experiencia de la percepción. De esta manera, estos estudios se reducían a observaciones subjetivas sin carácter general.
John Watson fue un severo crítico de este método, y sus observaciones lo llevaron a proponer el conductismo, el cual concibe los eventos perceptuales como meras inferencias. Por lo anterior, limita sus estudios a descripciones objetivas y mediciones del comportamiento observable, verbal y no verbal. Esta doctrina se basa en la idea de que existe una correspondencia entre términos mentales y conductuales, por lo cual afirma que la mente debe ser analizada en términos de su conducta. No prohíbe el uso de la introspección como fuente de hipótesis, pero sí como herramienta para comprobar la validez de éstas.
Durante el siglo XIX, encontramos otras teorías importantes que daban alguna explicación acerca de las capacidades mentales del hombre. En particular, la frenología fue una hipótesis fisiológica que se desarrolló de manera empírica y que tuvo un gran auge, aun hasta principios del siglo XX. Se basaba en cinco principios: i) el cerebro es el órgano de la mente; ii) todas las capacidades mentales son una combinación de un número definido de facultades independientes; iii) estas facultades son innatas, y cada una de ellas se localiza en una parte definida de la superficie cerebral; iv) el tamaño de cada una de estas regiones es proporcional a la importancia, en el carácter del individuo, de la facultad correspondiente; y v) el cráneo se adapta a la corteza cerebral, de manera que basta con hacer una inspección visual de la forma exterior de su cráneo para poder describir moral e intelectualmente a un individuo. En la figura 33 se muestra la localización y nomenclatura frenológica de Johann K. Spurzheim, quien dividió el cráneo en 35 secciones con diferentes atributos.
La hipótesis frenológica fue desechada científicamente, ya que las descripciones de individuos hechas a partir de la observación de sus protuberancias craneales no coincidían con la conducta que éstos manifestaban. Ahora sabemos que las facultades intelectuales, afectivas e instintivas no se encuentran localizadas en ningún lugar del cerebro. Por otro lado, hemos aprendido que sí existe un cierto tipo de localización, pero de un carácter esencialmente distinto. Como veremos más adelante, han sido identificadas algunas áreas funcionales de la corteza cerebral. La figura 34 muestra las áreas sensora y motora de la corteza.
 
LA PERCEPCIÓN
 
La capacidad de tener sensaciones es una capacidad innata. Esto es, nacemos con ella. Por otro lado, la percepción es una capacidad individual y de índole personal, ya que es fruto de un aprendizaje, y como tal, depende de las experiencias individuales, del entorno y de las características personales.
Como muestra de lo anterior podemos hablar de los siguientes experimentos. Se han hecho estudios en personas ciegas de nacimiento a causa de la presencia de cataratas, quienes en la edad adulta han obtenido el don de la vista. En un principio, cuando recién han adquirido sensibilidad a cambios de iluminación y color, en dichas personas se observa que aunque pueden decir cuándo hay una figura presente, no pueden discriminar aún entre formas simples. Después de varios meses de haber recobrado la vista, estas personas pueden diferenciar entre un cuadrado y un triángulo con sólo observarlos; antes de esto, necesitan contar las esquinas de las figuras para poder hacer la discriminación. Lo anterior nos indica que aunque estas personas poseen el concepto de las diferentes figuras geométricas, ya que las pueden identificar si cuentan las esquinas, ese concepto no lo tienen relacionado con las imágenes respectivas. Esto es, tienen que aprender a "percibir" imágenes visuales.
Figura 33. Mapa de Spurzheim, quien dividió el cráneo en 35 regiones con los siguientes atributos; 1) amatividad; 2) filogenitura; 3) habitatividad; 4) afeccionividad; 5) combatividad; 6) destructividad; 7) secretividad; 8) adquisitividad; 9) constructividad; 10) aprecio de sí mismo; 11) aprobatividad; 12) circunspección; 13) benevolencia; 14) veneración; 15) firmeza; 16) concienciosidad; 17) esperanza; 18) maravillosiadad; 19) idealoidad; 20) chistosidad; 21) imitación; 22) individualidad; 23) forma o configuración; 24) tamaño o extensión; 25) peso o resistencia; 26) colorido; 27) localidad; 28) cálculo numérico; 29) orden; 30) eventualidad; 31) tiempo o duración; 32) tonos; 33) lenguaje; 34) comparación; 35) casualidad.
Figura 34. Representación esquemática de los centros sensitivo-motores de la corteza cerebral del hombre.
De la misma manera, se ha encontrado que no existen conexiones innatas entre la identificación auditiva del sonido producido por un objeto y su identificación visual. Todas estas asociaciones de ideas deben establecerse a través de la experiencia y forman una parte importante del aprendizaje que se lleva a cabo en niños pequeños. De aquí la importancia de que los niños crezcan en ambientes enriquecidos, ya que la experiencia temprana tiene una gran importancia en el desarrollo perceptual, intelectual y emocional.
Más adelante expondremos la idea de que el proceso de desarrollo de la percepción, al igual que otros tipos de aprendizaje, está íntimamente relacionado con cambios físicos y funcionales en el organismo.
 
LOS FÍSICOS Y LA PERCEPCIÓN
 
Durante la segunda mitad del siglo XIX, algunos físicos de renombre trabajaron exitosamente en el campo interdisciplinario de la física y la psicobiología, e hicieron contribuciones importantes en este campo. Un ejemplo notable lo constituye el físico Jame C. Maxwell quien, por un lado, contribuyó de manera importante al desarrollo de la teoría electromagnética, y por otro, desarrolló una teoría tricromática del color. Por su lado Ernst Mach, gran pensador y físico, quien contribuyera con sus ideas a la formulación de la teoría de la relatividad, es famoso también por sus investigaciones en el campo de la visión. Por último, Hermann von Helmholtz, quien inició su carrera científica como médico, hizo contribuciones importantes a la física en los terrenos de la óptica y la acústica. Asimismo, contribuyó al desarrollo de teorías relacionadas con la percepción auditiva y visual. En este último terreno formuló una hipótesis llamada de inferencia inconsciente, según la cual las imágenes que percibimos están modificadas por la experiencia previa (Figura 35).
Figura 35. La serie de siluetas que aquí se muestran constituyen el test de Frenkel-Brunswik, utilizado para investigar la flexibilidad o rigidez mental de los niños. La primera silueta muestra a un gato; luego va perdiendo gradualmente sus características distintivas hasta convertirse en un perro. Cuando esta figuras se presentan en secuencia para su identificación, los sujetos rígidos se aferran a su primera respuesta, y continúan identificando como gato a las figuras ambiguas, hasta que al final de la prueba reconocen súbitamente al perro.
Grossber afirma que a finales del siglo XIX hubo un gran cisma entre la física y la psicología. Uno de los motivos principales de este rompimiento fue la revolución general del pensamiento ocurrida a principios del siglo XX. En esta época, todas las teorías físicas que se desarrollaron eran expresables de manera cuantitativa en términos de las matemáticas existentes en la época. Por ejemplo, cuando Einstein desarrolló su teoría general de la relatividad, se encontró con que necesitaba cierto tipo de matemáticas para expresarla. Para su fortuna, también se encontró con que la geometría de Bernhard Riemann, recién desarrollada, era una excelente herramienta para este propósito. Los físicos interesados en el estudio del cerebro y de la mente no fueron tan afortunados, y se vieron enfrentados a una disyuntiva debido a que las matemáticas de su tiempo no les servían para explicar los fenómenos psicológicos. Como consecuencia de esta crisis, abandonaron el estudio de la psicología y la neurobiología para dedicarse a desarrollar teorías de moda, pero no por eso menos valiosas, que pudiesen expresarse cuantitativamente utilizando las herramientas matemáticas existentes. Por otro lado, los psicólogos y los neurobiólogos devolvieron el favor, abandonando los conceptos físicos y las matemáticas, debido a que les resultaban impertinentes por inútiles.
Este rompimiento entre las dos ciencias fue tan profundo, que actualmente los profesionistas de la carrera de psicología no reciben un entrenamiento formal en la física y las matemáticas. Esto ha dificultado el trabajo interdisciplinario, ya que profesionistas de diferentes áreas no poseen un lenguaje y herramientas comunes.
 
EL PUNTO DE VISTA BIOLÓGICO
 
En este renglón17 [Nota 17]hablaremos acerca de los estudios del cerebro y sistema nervioso que suelen clasificarse bajo el nombre de neurociencias. Esto abarca aspectos que pueden reducirse a términos físicos y químicos e incluye disciplinas que estudian al cerebro desde sus puntos de vista morfológico y funcional, a diferentes niveles, que van desde el estudio integral de sus componentes hasta estudios de tejidos, o celulares. Todos estos aspectos son de importancia fundamental y son indispensables para comprender el funcionamiento del cerebro.
Desde finales del siglo XVII, el hombre tenía un conocimiento muy amplio acerca de la anatomía del cerebro y de sus diversas partes. Sin embargo, el conocimiento del sistema nervioso a nivel celular inició hasta principios de siglo. En parte esto fue una consecuencia natural de la falta de técnicas e instrumentos apropiados que permitiesen llevar a cabo ciertas observaciones y experimentos. A lo largo del siglo XX esta situación se ha ido modificando, y con ello las neurociencias han tenido un impulso muy importante. Entre el gran número de técnicas y tecnologías desarrolladas durante este tiempo tenemos la autorradiografía, la tomografía de emisión de positrones, y la resonancia magnética nuclear. Gracias a las nuevas técnicas18[Nota 18] podemos en la actualidad observar el cerebro en funcionamiento e identificar cuáles grupos de neuronas están activas mientras realizamos diversas actividades como hablar, escuchar, soñar, mover alguna parte de nuestro cuerpo, etcétera; lo cual ha permitido hacer mapas de las conexiones entre las neuronas y las diferentes partes del sistema nervioso.
Como un ejemplo de la forma en que funcionan estas técnicas tenemos la autorradiografía, la cual consiste en lo siguiente: se inyecta una substancia química radioactiva en alguna estructura del cerebro; esta substancia es absorbida por los cuerpos celulares y transmitida a lo largo de las terminales nerviosas hasta sus extremos (transporte anterógrado), o en sentido inverso, esto es, de los extremos hacia el cuerpo celular (transporte retrógrado). Si una emulsión fotográfica es puesta en contacto con un corte de tejido cerebral, ésta es afectada por la substancia radiactiva, dejando ver la trayectoria que siguen los axones.
Otra técnica que sirve para "marcar", a las neuronas que intervienen activamente en alguna función específica del cerebro, se basa en el uso del análogo radioactivo de la glucosa, ya que la glucosa es la fuente de energía de las neuronas y por tanto es requerida durante las funciones celulares. Si se inyecta esta substancia y después se aplica un estímulo, las células activas toman la glucosa radioactiva pero no la pueden metabolizar. Por lo anterior, estas neuronas quedan marcadas y pueden detectarse y seguirse desde fuera del cerebro.
A nivel del análisis del tejido nervioso tenemos otro grupo de técnicas que han sido fundamentales para el nacimiento y desarrollo de las neurociencias. Éstas son las técnicas de teñido selectivo, las cuales permiten teñir o marcar células individuales, o partes de ellas con propiedades en común, de manera que contrastan con respecto al fondo y permiten hacer observaciones selectivas. Algunas de estas técnicas son útiles para obtener mapeos por transporte retrógrado o anterógrado. Otra técnica permite teñir únicamente las terminaciones sinápticas, esto es, los puntos de contacto entre neuronas o entre neuronas y órganos, lo cual permite apreciar las ramificaciones neuronales. También tenemos que en la etapa embriológica es posible teñir a las neuronas con substancias que se diluyen conforme se lleva a cabo la bipartición de las células, lo cual permite estudiar la migración y edad de las neuronas. Todos estos métodos han contribuido al estudio de diversos aspectos de la morfología y la fisiología del sistema nervioso y han permitido obtener una idea adecuada acerca de la geometría de las neuronas y de sus conexiones.
Actualmente las neurociencias son un campo de investigación muy activo en el que se han logrado grandes avances. Sin embargo, aún estamos muy lejos de poder decir que entendemos lo que sucede en el cerebro. La metodología empleada es muy diversa e incluye estudios comparativos entre individuos de especies diferentes, estudios del desarrollo embriológico en individuos normales e individuos con alguna alteración inducida, estudios de las disfunciones en individuos con lesiones cerebrales localizadas, el estudio de la conducta de individuos en los cuales se ha llevado a cabo la extirpación o aislamiento quirúrgico de ciertas regiones del cerebro, etcétera. Podríamos llenar páginas y páginas acerca de todo lo que nos falta por conocer y entender. Sin embargo, entre algunas de las preguntas que nos interesa resolver tenemos las siguientes: ¿cuáles son los mecanismos de reloj del desarrollo neurológico?, ¿cuáles son los mecanismos de activación y control de los genes?, ¿cuáles son los papeles de la herencia y del ambiente en el desarrollo neuronal?, ¿qué es lo que determina el crecimiento y direccionamiento de las extensiones neuronales?, ¿qué papel desempeña la muerte neuronal?; y por supuesto, preguntas relacionadas con los mecanismos por medio de los cuales se llevan a cabo los procesos de aprendizaje, de memorización, etcétera, acerca de los cuales aún conocemos muy poco.
 
Las neuronas:
unidad básica del
sistema nervioso
En la práctica ha sido muy difícil estudiar la estructura del tejido nervioso debido a que las células que lo constituyen, llamadas neuronas, están densamente empacadas y poseen un gran número de ramificaciones. Así tenemos que en un centímetro cúbico de tejido nervioso existe un número del orden de 10 millones de neuronas, cada una de ellas con un gran número de ramificaciones, delgadas y largas, las cuales forman una especie de "maraña" extendida e imposible de separar, y en la cual es imposible distinguir unas neuronas de otras. Algunas de estas extensiones neuronales llegan a tener más de un metro de largo y son tan delgadas que ocupan un volumen muy pequeño.
Imaginemos que tuviésemos varios millones de madejas de estambre, todas del mismo color y enredadas entre sí (y que ocuparan un volumen similar al de un cubo de 10 m de lado), y tuviésemos que decidir cuántas madejas son, y dónde empieza y dónde acaba cada una de ellas. ¡Y en este ejemplo las madejas tienen una extensión única, y no de cientos o miles de ellas!
Debido a lo anterior, los antiguos anatomistas tuvieron grandes problemas para apreciar neuronas individuales. Tanto así que a finales del siglo XIX, la idea generalizada era que el tejido nervioso era un tejido continuo. Por otro lado, las observaciones a través del microscopio óptico no aportaban evidencias que pusieran en duda esta idea. Por aquellos días, Camilo Golgi observó bajo el microscopio un corte de tejido nervioso sobre el cual se había derramado accidentalmente una solución de sales de plata, y encontró algo sorprendente: la plata había impregnado ciertas áreas del tejido, revelando la existencia de células nerviosas individuales, y delineando la forma de éstas y de sus extensiones (véase la figura 36). Así se demostró que las neuronas, unidad básica del tejido nervioso, son células separadas unas de otras; con este descubrimiento se abrió el camino hacia la neurociencia moderna.
Figura 36 . Copia de un dibujo de Ramón y Cajal, en el cual se muestra tejido nervioso proveniente de la corteza visual de una rata teñido con la técnica de Golgi.
Ahora sabemos que las neuronas son células altamente especializadas cuya función central consiste en la generación y transmisión de señales, esto, con el objeto de comunicarse con las demás neuronas del sistema nervioso y con el exterior del organismo. Debido a su alto grado de especialización, las neuronas han perdido hasta la capacidad de reproducirse. Así que en el momento del nacimiento, el ser humano cuenta con el máximo número de neuronas que tendrá en su vida, aunque la mayoría de las conexiones entre ellas no están aún establecidas. Sin embargo, aunque las neuronas que mueren no son substituidas por nuevas neuronas, en general sí pueden ser remplazadas, desde el punto de vista funcional, por otras neuronas ya existentes.
Entre las neuronas encontramos una gran diversidad de formas y sus dimensiones varían entre .002 mm y .5 mm, dependiendo del tipo de neurona de que se trate. Típicamente, están compuestas de tres partes: el cuerpo celular, las dendritas y el axón, y los puntos de contacto entre neuronas se denominan sinapsis (véase la figura 37). El cuerpo celular contiene al núcleo de la célula y es allí donde se sintetizan las enzimas y se llevan a cabo las operaciones esenciales para la sobrevivencia de la célula. El conjunto de cuerpos celulares es lo que le da su color característico a la llamada substancia gris. Las dendritas son extensiones del cuerpo celular con ramificaciones cortas y tubulares, a través de las cuales cada neurona recibe señales provenientes de un número muy grande de otras neuronas (miles, por lo general). Estas señales son sumadas o promediadas, y en caso de que la intensidad total del estímulo recibido sea mayor que un cierto umbral característico de la neurona en cuestión, ésta generará y emitirá una señal eléctrica de respuesta. Esta señal será enviada a través de una extensión larga denominada axón —la cual también puede tener numerosas ramificaciones— hasta las sinapsis, en donde de nueva cuenta se transmitirá la información hacia otras neuronas mediante intercambio químico.
Figura 37. Neurona Típica de un vertebrado, en la cual se pueden apreciar los tamaños relativos del cuerpo celular y el axón. De acuerdo con la escala este axón que se muestra doblado, tendría 1 cm de largo; sin embargo algunos axones llegan a tener más de un metro de largo.
La llegada de un impulso al final de una fibra nerviosa hace que se libere un compuesto químico, llamado substancia transmisora, el cual excita a la neurona vecina. Una misma neurona podrá tener conexiones inhibidoras y excitadoras con diferentes neuronas, para lo cual necesitará producir ciertas substancias químicas que actúan como transmisores. Una sinapsis será excitadora o inhibidora, dependiendo de la presencia de diferentes tipos de receptores y transmisores en la membrana celular (véase la figura 38). Los mecanismos bioquímicos que intervienen en el metabolismo y funcionamiento de las neuronas son muy complicados. Prueba de esta complejidad es el hecho de que en la transmisión de los impulsos nerviosos a través de las sinapsis intervienen más de 30 moléculas diferentes. Sin embargo, todas las señales eléctricas transmitidas a lo largo de los axones son en esencia iguales, independientemente del tipo de fibra nerviosa que intervenga (las fibras nerviosas son haces de axones que parten de células relacionadas con una misma función). De tal suerte que lo que varía de un caso a otro es el número de impulsos transmitidos por unidad de tiempo.
Los axones celulares están cubiertos por una substancia grasa llamada mielina, la cual da un color blanco característico a ciertas partes del sistema nervioso (substancia blanca del encéfalo, médula y de algunos nervios). Este envoltorio las aísla eléctricamente del exterior, de manera que la transmisión de los impulsos nerviosos se lleva a cabo únicamente a través de las sinapsis.
Los impulsos nerviosos viajan a lo largo de las fibras nerviosas con una velocidad de casi 500 kilómetros por hora. Esta velocidad es muy alta comparada con la que nosotros nos desplazamos (menos de 10 km/h), y muy lenta si se compara con la velocidad de propagación del sonido en el aire (aproximadamente 1 300 km/h) o la velocidad de la propagación de la luz en el vacío (300 000 km/seg @ 109 km/h).
Otro nivel de organización:
el cerebro
Como mencionamos anteriormente el sistema nervioso central es el encargado de integrar y procesar la información sensorial, y de dirigir las respuestas motoras del organismo. En los vertebrados este sistema está formado por la médula espinal y el encéfalo.
Figura 38 Las sinapsis pueden ser excitadoras o inhibidoras dependiendo del tipo de transmisor que liberan. Con ayuda del microscopio electrónico ambos tipos de sinapsis pueden ser distinguidos morfológicamente.
La médula espinal está situada dentro de la columna vertebral. Entre las conexiones vertebrales existen unos espacios por donde salen las prolongaciones laterales de la médula, las cuales se ligan a los ganglios y nervios espinales. De manera que los nervios captan información del exterior, a través de los sentidos, y la transmiten al encéfalo a través de la médula espinal.
El encéfalo está contenido dentro de la caja craneana, y está compuesto por el tallo cerebral y el cerebro. El cerebro es la parte anterior y superior del encéfalo; es una parte muy importante del sistema nervioso de los organismos superiores y también la más voluminosa e importante. En el hombre, este órgano es en el que residen las actividades mentales superiores: es el centro del pensamiento, del razonamiento abstracto y de las actividades conscientes, y su masa constituye aproximadamente 85% de la masa total del encéfalo.
El cerebro consiste de una gruesa capa de materia gris, con profundas circunvoluciones y separado en dos hemisferios, izquierdo y derecho, por una fisura profunda. Estos hemisferios se encuentran conectados entre sí por un grupo de fibras nerviosas llamado cuerpo calloso. Cada hemisferio se encuentra dividido por fisuras profundas en cuatro secciones. Éstas son los lóbulos frontal, temporal, parietal y occipital. El hemisferio derecho controla la mitad izquierda del cuerpo y la derecha de la cara, y viceversa.
A nivel macroscópico, ambos hemisferios son prácticamente imágenes de espejo. Sin embargo existen importantes diferencias funcionales. Por ejemplo, en la mayoría de las personas las áreas que controlan el lenguaje están localizadas en el hemisferio izquierdo, mientras que el control de las percepciones espaciales reside en el derecho. Dentro de la corteza cerebral se han identificado algunas áreas funcionales, por ejemplo: la corteza visual en el lóbulo occipital, la corteza auditiva en el lóbulo temporal, la corteza motora en el lóbulo frontal y la corteza sensitiva en el lóbulo parietal. La figura 39 nos muestra un mapa de las regiones sensora y motora de la corteza, llamado así debido a que en él se encuentran representadas todas las regiones del cuerpo; el área que cada una de estas regiones ocupa es aproximadamente proporcional al grado de refinamiento del control y de la sensibilidad requeridos por dichas áreas.
Figura 39. Regiones sensoras y motoras de la corteza cerebral humana. Cada parte de estas regiones está relacionada con la parte del cuerpo que se muestra en el dibujo.
Sin embargo, en los primates, una gran parte de la corteza no se dedica a ninguna función motora o sensorial específica.
Esta "corteza de asociación" aparentemente interviene en actividades mentales superiores, tales como el razonamiento. En el hombre, esta parte constituye la mayor parte de su corteza cerebral.
 
 
Autora: LAURA VIANA CASTRILLÓN
 

 

 
 
 
 
         
         
       
       
       

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