Читать книгу Abriendo la caja negra - Leonardo Palacios Sánchez - Страница 13
ОглавлениеEl cerebro a través de los siglos
El cerebro es un magnífico órgano que nos hace ‘ser lo que somos’. Es la estructura más compleja y fascinante del cuerpo humano, el responsable de nuestros pensamientos, memoria, producción y comprensión del lenguaje, el motor de las emociones, las fantasías, los sentimientos y el arquitecto de nuestros sueños, entre otras cosas. Se encuentra ubicado dentro del cráneo, y forma parte del encéfalo, que está constituido por este órgano, el cerebelo y el tronco o tallo cerebral (ver figuras 1.1 y 1.2).
Su historia es fascinante. En ella han participado filósofos, autoridades religiosas, médicos, físicos, químicos, matemáticos y psicólogos, junto con profesionales de las más diversas disciplinas, por lo que existe un acervo extenso y absolutamente magnífico sobre este órgano. Como fue anotado previamente, investigadores dedicados a su estudio han recibido el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 17 oportunidades (1, 2).
Este capítulo presenta los principales hitos y descubrimientos desde que este órgano fue mencionado por primera vez en la historia de la humanidad (3, 4) hasta la era contemporánea.
Figura 1.1. Cara lateral del encéfalo
Fuente: Adaptado de Patrick J. Lynch y C. Carl Jaffe. Wikimedia: http://agrega.juntadeandalucia.es/repositorio/13102016/cc/es-an_2016101312_9125124/11_segn_su_localizacin.html
Figura 1.2. Cara medial del encéfalo
Fuente: Adaptado de Patrick J. Lynch y C. Carl Jaffe. Wikimedia: http://agrega.juntadeandalucia.es/repositorio/13102016/cc/es-an_2016101312_9125124/11_segn_su_localizacin.html
Corazón o cerebro, ¿dónde radica nuestro ser?
Si en este momento nos preguntasen a cualquiera de nosotros ¿cuál es la estructura del cuerpo donde radican funciones como el pensamiento, la capacidad de razonar, memorizar o comunicarnos?, es evidente que todos contestaríamos que en el cerebro. Sin embargo, esto no fue tan obvio en el pasado. Durante más de quince siglos prevaleció la denominada ‘teoría cardiocéntrica’, que atribuía al corazón esas funciones. Los primeros datos sobre lo anterior provienen del Antiguo Egipto, civilización famosa por la forma como desarrollaron el proceso de momificación, y en el cual no tenían en cuenta el cerebro del difunto para que quedase conservado para la eternidad (5, 6). Se sabe que, durante el proceso de momificación, el encéfalo era extraído de la cabeza del cadáver por la nariz, o por las órbitas, gracias a un instrumento metálico curvo (6), e identificaron algunas de sus características anatómicas, mas no sus funciones, y lo consideraron como un órgano encargado de reducir la temperatura de la sangre (3, 4).
Uno de los más asiduos defensores de esta propuesta fue ni más ni menos que Aristóteles (384-322 a. e. c.), quien consideraba al corazón “la acrópolis del cuerpo”. Previamente, otras grandes civilizaciones como los árabes, los egipcios, los mesopotámicos y los hebreos habían tenido consideraciones similares (7-9). De acuerdo con esta teoría, el cerebro, un órgano grisáceo, frío, con muy poca sangre en su interior, blando y totalmente inmóvil, no podía ser el responsable de las funciones vitales y fundamentales de los humanos. Se le consideraba como un refrigerador de la sangre, bombeada por el corazón (7, 10). Este último, en cambio, era un órgano ubicado en una posición central en nuestro cuerpo, caliente, dotado de movilidad, ni más ni menos que el latido cardíaco, que presenta modificaciones en la frecuencia e intensidad cuando estamos agitados física o emocionalmente, y el cese de actividad, su inmovilidad, el paro cardíaco, va acompañado invariablemente de la muerte (8).
Hubo también, en la Antigua Grecia, algunos que consideraron que el órgano del cuerpo más apto para albergar el alma era el diafragma, que se caracterizaba, entre otras cosas, por llevar a cabo movimientos vinculados con las condiciones emocionales del individuo, agitándose y contrayéndose enérgicamente ante situaciones intensas, y disminuyendo su movilidad ante situaciones de calma. Palabras como frenología, a la que nos referiremos más adelante, oligofrenia, frenocomio o esquizofrenia, tienen en su etimología el término griego φρεν —phren— que designa el diafragma (11).
La teoría cardiocéntrica parecía incontrovertible, pero, como un oasis en medio de esta situación, hubo importantes personajes que no estaban de acuerdo con ella. Alcmeón de Crotona (siglo VI a. e. c.) fue, probablemente, el primero en oponerse dando origen a la teoría cerebro-céntrica. Afirmaba que el cerebro era el centro de la inteligencia y de la mente y no el corazón o el diafragma. Mencionaba, entre otras cosas, en apoyo a su teoría, que los nervios ópticos eran vías cuya función era transportar luz, proveniente de los ojos hacia el cerebro, pero, lo más original y casi poético de esta, era que consideraba que los ojos eran reservorios de luz. En su obra está mencionado el quiasma óptico y consideraba que los nervios eran huecos. Los denominó póroi: canal, conducto (5, 7, 10).
Pitágoras de Samos (c. 569 a. e. c.-c. 475 a. e. c.) fue otro de los pioneros en señalar que el cerebro era el asiento de la mente (12). Platón (c. 427-347 a. e. c.) proclamó que el cerebro, por su forma esférica, era el lugar perfecto para albergar la razón que, junto con el deseo, formaban el alma humana (6).
Herófilo de Caicedonia (335 a. e. c.-280 a. e. c.), brillante médico alejandrino, también consideraba el cerebro como el centro del sistema nervioso y sede de la vida intelectual. Describía el sistema nervioso como un tronco, que es el cerebro, con ramificaciones que se extienden por todo el cuerpo. Debemos a él, entre otras cosas, la distinción entre venas y arterias (5, 13). Describió los plejos coroides y la confluencia de senos venosos que lleva su nombre (prensa de Herófilo), las meninges, el cerebelo y las cavidades dentro de este órgano, así como los ventrículos, y afirmó que todas las energías del organismo se originaban en ellos (6, 10, 13). Junto con Erasístrato de Kéos (330 a. e. c.-250 a. e. c.) señalaban que el número de circunvoluciones cerebrales estaban relacionadas con la inteligencia (10).
Rufus de Éfeso (110-180 d. e. c.), uno de los maestros del médico romano Galeno, que se hizo anatomista en Alejandría, precisó las diferencias del cerebro con el cerebelo y planteó importantes aportes sobre la anatomía de las meninges y de los ventrículos laterales: tercer y cuarto ventrículo y acueducto de Silvio. También realizó descripciones precisas de la hipófisis, la lámina cuadrigémina, la glándula pineal y el cuerpo calloso (10).
Hipócrates de Cos, ‘padre de la medicina’ (c. 460-377 a. e. c.), consideraba que el cerebro era el órgano que tenía el control del cuerpo. Además, ocurría que un buen número de enfermedades, como, por ejemplo, la epilepsia, se atribuían a ‘caprichos de los dioses’, que hacían que un mortal la padeciese, por lo que se denominaba entonces como un ‘mal sagrado’. Pero el padre de la medicina se opuso radicalmente a tal idea. Una de sus frases más célebres dice: “El hombre debería ser plenamente consciente de que del cerebro, y sólo de él, proceden nuestros sentimientos de alegría, placer, risa, así como la pena, el dolor, la aflicción y las lágrimas. Pensamos con el cerebro y gracias a él podemos ver y oír y somos capaces de establecer la diferencia entre maldad y belleza, malo y bueno, y entre lo que es agradable y es desagradable” (6). Aunque su esfuerzo, como el de sus discípulos y seguidores, fue muy importante, la teoría cardiocéntrica continuó prevaleciendo durante muchos siglos más.
Galeno de Pérgamo (c. 131-200 d. e. c.) fue una prominente figura de la medicina en la época del Imperio romano. Adquirió fama como médico de gladiadores en su ciudad natal y su éxito al frente de tan difícil labor lo llevó a adquirir gran popularidad, convirtiéndose luego en médico de las personalidades más importantes de Pérgamo, y posteriormente decidió instalarse en Roma. Sus habilidades y destrezas lo llevaron a ser médico de la corte de tres emperadores romanos (Marco Aurelio, Cómodo y Séptimo Severo) (14). Fue un inquieto investigador en varios campos de la medicina, entre ellos la anatomía y la fisiología. Vivió en una época en la cual existían limitaciones, desde el punto de vista religioso, que hacían imposible llevar a cabo disecciones en seres humanos, pero, a cambio de ellos las practicó en diferentes animales, entre estos, perros, gatos, cerdos, monos, camellos, lobos, osos, comadrejas, pájaros y peces (6, 8).
El estudio de la anatomía del cerebro era más fácil de hacer en cerebros de bovinos, particularmente bueyes, por su tamaño. Identificó con claridad las meninges, los ventrículos y varios nervios craneales. Adicional a sus disecciones en animales muertos, practicó vivisecciones en muchos animales para identificar el funcionamiento de los órganos del cuerpo, comprobando, entre otras cosas, que el cerebro no es un órgano frío, sino que, en un animal vivo, tiene la misma temperatura que el resto del cuerpo (8).
Prestó especial atención a los nervios que, como fue mencionado previamente, eran considerados tubos huecos por los que circulaban los ‘espíritus animales’ emanados del cerebro para garantizar el movimiento de las partes del cuerpo. Galeno entonces describió con precisión que los nervios estaban divididos en dos sendas, una para los sentidos y otra para las acciones físicas (se refería, en nuestra concepción actual, a los nervios sensitivos y motores) (8).
Dentro de los experimentos que llevó a cabo con diferentes animales, se menciona especialmente el descubrimiento que hizo de la función de un nervio que, cuando era cortado, hacía que el animal dejara de emitir sonidos mientras seguía respirando, los perros dejaban de ladrar, los gatos de maullar o las cabras de balar. Galeno denominó entonces a este nervio como “nervio de la voz” y, posteriormente, se llamó nervio laríngeo recurrente o “nervio de Galeno” (6, 8).
Este médico realizó secciones en diferentes niveles de la médula espinal observando la manera en la que las estructuras ubicadas por debajo del corte dejaban de moverse, así como, al aplicar estímulos sensitivos por debajo de la sección, no observaba respuesta de ningún tipo. Esto lo llevó a pensar que era presumible que la sensibilidad había desaparecido en dichas áreas (6).
A pesar de ser un gran admirador de Aristóteles, se apoyó mayoritariamente en la teoría cerebro-céntrica propuesta por Hipócrates. El cerebro era tibio, y no frío, como señalaba Aristóteles, y en sus abundantes trabajos de disección, pudo comprobar que los nervios, a partir de los diferentes órganos de los sentidos, estaban “conectados” con el cerebro, y no con el corazón, así entonces, al igual que el padre de la medicina, tuvo la certeza de que las funciones mentales se ubicaban en el cerebro y no en el corazón (8, 11).
Durante la Edad Media no se produjeron grandes hitos en relación con el conocimiento del cerebro. Se dejaron de lado las disecciones anatómicas, la doctrina galénica se leía en las facultades de medicina europeas como un dogma: lo que había escrito “el divino Galeno” era incontrovertible y nadie osaba refutarlo (15).
La era de ‘los espíritus’ y la doctrina cavitaria
Los ‘espíritus’
Inicia este relato volviendo a Galeno que, con base en teorías expuestas previamente por médicos alejandrinos, tres siglos antes de nuestra era común, apuntó que los nervios eran tubos huecos por los que circulaban “espíritus animales” producidos en la “sustancia del cerebro”, almacenados en los ventrículos, y en caso de ser necesarios, circulaban por los nervios para asegurar la generación de movimiento o de sensaciones (6, 9). Galeno integró estas viejas teorías a sus conceptos de anatomía y fisiología del cuerpo humano.
Consideraba que los espíritus animales se derivaban de los pneumas vitales, que para el pensamiento griego de ese entonces correspondían a un soplo, hálito, aire o espíritu. A su vez, proviene de ideas surgidas en la antigua Alejandría que planteaban que la vida estaba asociada a un sutil vapor o pneuma directamente vinculado con la respiración (8).
De acuerdo con sus teorías, el aire presente en la naturaleza ingresaba al organismo por la vía respiratoria superior, llegando a los pulmones en donde se transformaba en pneuma vital, este nuevo elemento se mezclaba con la sangre y, a través de las arterias, llegaba a la base del cerebro donde se transformaba en pneuma psíquico o espíritu animal. La extraordinaria transformación se producía, como se mencionó, en la base del cerebro, y se lograba, según Galeno, gracias a la rete mirabile (red milagrosa), que estaba constituida por una compleja malla de vasos sanguíneos dispuesta en varias capas. Una vez realizada la transformación, los espíritus animales quedaban alojados en los ventrículos, y de ahí fluían a través de los nervios (tubos huecos) hacia los órganos para llevar a cabo funciones específicas. Hoy es claro que dicha red no existe y no debemos olvidar que Galeno no practicó disecciones anatómicas en humanos por razones ya expuestas. No obstante, observó la red de vasos sanguíneos mencionados en otras especies y asumió que los humanos también la teníamos (6, 8).
La doctrina cavitaria
Durante este período se consideraba que los seres humanos teníamos en el cerebro tres ventrículos y no cuatro, como sabemos hoy. A su vez, y como variante muy importante a la doctrina galénica, se empezó a considerar que las cavidades ventriculares eran, ni más ni menos, que el asiento del alma. Los grandes jerarcas de la Iglesia católica consideraban que el alma estaba radicada en la cabeza, la parte del cuerpo más cercana al cielo y, por lo tanto, a Dios. Sin embargo, la sustancia cerebral no era pulcra, e incluso era comestible (para ese entonces ya se consumía torta de sesos de diferentes bovinos). No podía entonces el alma estar localizada en el tejido cerebral, sino que su mejor ubicación era en las cavidades cerebrales, es decir, los ventrículos (9).
Reviste especial interés mencionar que el tema no se circunscribía a una simple ubicación en los ventrículos, sino que se les atribuía funciones específicas. Nemesio, médico y obispo de Emesa en Siria, mezclando teoría galénica y cristianismo, señalaba, hacia el año 390 de nuestra era, que “el ventrículo anterior”, que vendría a corresponder a los cuernos frontales de los ventrículos laterales, percibía sensaciones de todos los sentidos, y era el responsable del sentido común y la imaginación. Lo anterior tal vez debido a su proximidad con órganos sensoriales, entre ellos los ojos, oídos, nariz y lengua, donde se percibe el gusto (9, 16).
El ventrículo medio, que vendría a corresponder al tercer ventrículo, tenía un papel muy importante dada su posición central: la razón y actividad mental y espiritual. Este recibía información del ventrículo anterior, que le permitía al cerebro hacer una estimación sobre su entorno para poder tomar decisiones con base en ella (8, 9, 16).
Finalmente, el ventrículo posterior era el responsable de la memoria. Se integraba la función de los tres ventrículos: el anterior, que percibía las condiciones del entorno gracias a su conexión con los órganos sensoriales; el medio, que tenía funciones cognitivas; y el posterior encargado de la memoria, que almacenaría la información recibida para su utilización posterior (8, 9, 16). La doctrina cavitaria fue también promulgada y apoyada por Agustín de Hipona (354-430), san Agustín (16).
La Edad Media fue avanzando y, pese a que todavía existían algunas restricciones, empezaron a llevarse a cabo disecciones anatómicas de seres humanos. Se trataba generalmente de cuerpos que habían pertenecido a criminales condenados a muerte y, aunque la mayoría de las veces se hacían en anfiteatros destinados para tal fin en las facultades de medicina, en otras se llevaban a cabo como un acto público que atraía gran cantidad de personas (8).
Sin embargo, de nuevo no se establecieron grandes cambios en el conocimiento del cuerpo humano, en gran parte por la enorme influencia de la doctrina galénica, que, como anotamos previamente, era absolutamente incontrovertible (8).
Uno de los anatomistas más célebres de la época fue Mondino de Luzzi (c. 1270-1326), anatomista y profesor de cirugía de la Universidad de Bolonia. Fue el primer anatomista que llevó a cabo una disección de un cuerpo humano en forma pública después de Herófilo y Erasístrato, y, posteriormente, dirigió muchas más durante su cátedra (17).
De Luzzi realizaba sus estudios anatómicos en forma sistemática y ordenada, y es el autor del primer texto médico sobre anatomía llamado Anathomia y publicado en 1316. Esta obra fue un tratado de anatomía galénica pura en el que describe en detalle el cuerpo humano, pero sin mayores novedades, ya que el profesor leía la doctrina galénica desde una silla elevada y lejos de sus alumnos (la cátedra) y la disección la hacía un prosector (básicamente un técnico, sin formación científica) que escuchaba la lectura del texto de Galeno por parte del médico y seguía sus instrucciones; así mismo, había un ‘ostensor’ que con una vara indicaba las estructuras anatómicas que el maestro iba leyendo. A pesar de ello, y como se mencionó antes, se sabe que este médico realizó varias autopsias y en su obra hay hallazgos de que no habían sido mencionados por Galeno, porque que este no practicó disecciones en seres humanos (17).
La influencia y perdurabilidad de esta obra fue enorme, pues durante unos 300 años fue el libro de texto de las principales universidades europeas (8).
Una de las principales características de este período, de este ‘renacer’ intelectual, fue dejar de lado los viejos dogmas expuestos en los textos clásicos, para pasar a explorar, analizar, diseñar, publicar y crear nuevo conocimiento, al igual que extraordinarias obras de arte que hoy siguen causando la más grande admiración.
En el contexto de la anatomía, es indispensable mencionar a Leonardo da Vinci (1452-1519), quien encarna de manera excelsa al hombre renacentista. Además de ser uno de los más grandes artistas de la historia de la humanidad, se interesó por la ciencia, la ingeniería, el diseño de artículos que hoy conocemos como el helicóptero o el submarino, varios siglos antes de que llegaran a convertirse en realidad, y demostró un gran interés en la anatomía. Como muchos otros artistas del renacimiento, Da Vinci se interesaba en la anatomía del cuerpo humano para poder dibujarlo o esculpirlo a la perfección, pero Leonardo fue mucho más allá, hay evidencia de que llevó a cabo por lo menos 30 disecciones anatómicas en Florencia, Milán y Roma (5, 18).
Es bien conocido que tuvo la intención de publicar un enorme tratado de anatomía con la colaboración de Marco Antonio de la Torre, no obstante, la vida no le alcanzó para culminar este y muchos otros proyectos. Dejó más de 1500 dibujos y un gran número de textos sobre el cuerpo humano en los que hay descripciones en el campo de la osteología, miología, sistemas cardiovascular, digestivo, genitourinario y nervioso. En relación con el cerebro, realizó algunos dibujos de este órgano que no se limitaron exclusivamente a su anatomía, sino que hizo algunos aportes sobre su fisiología. Además, ideó un sistema para inyectar cera en los ventrículos, lo cual le permitió, posteriormente, dibujarlos. También llevó a cabo trabajos de anatomía comparada y experimentos con animales que, entre otras cosas, le permitieron afirmar que en el cordón o médula espinal se encontraba el centro de la vida (18).
En términos de fisiología del cerebro, retomó con mínimas variaciones la doctrina galénica y en uno de sus dibujos retomó la idea secular de la existencia de tres ventrículos y la rete mirabile (red milagrosa) (5, 18).
Andrés Vesalio y el De humani corporis fabrica
Vesalio de Bruselas (1514-1564) fue uno de los más grandes anatomistas en la historia de la medicina, siendo considerado como el padre de la anatomía moderna. Inició estudios de anatomía en la Universidad de París, en donde no encontró eco a sus ideas sobre la forma de explorar el cuerpo humano y enseñar anatomía, por lo que partió a Italia, estableciéndose en Padua. Durante el viaje tuvo un encuentro con Jan Stefan van Kalkar (1499-1546), discípulo de Tiziano (1488-1576). Ya en la Universidad de Padua fue nombrado profesor de anatomía y puso en marcha una novedosa forma de enseñanza que consistía en que él mismo hacía las disecciones del cadáver, con sus alumnos como ayudantes y otros como espectadores. Adicionalmente, gracias a sus habilidades artísticas, dibujaba frente a los alumnos sus principales hallazgos y en 1540 decidió hacer un gran tratado de anatomía que culminó en agosto de 1542 y cuya primera edición fue publicada en 1543 bajo el título de De humani corporis fabrica (5, 8, 14).
El libro estaba organizado de la siguiente forma: 1) huesos y cartílagos, 2) ligamentos y músculos, 3) venas y arterias, 4) nervios, 5) órganos de la nutrición y la generación, 6) corazón y las “partes” que lo auxilian y 7) sistema nervioso central y órganos de los sentidos. Como podemos apreciar, dos de las siete secciones de la obra estaban dedicadas a la neurociencia; la cuarta, a los nervios; y la séptima, al sistema nervioso central (19).
En este contexto, Vesalio hizo algunos aportes con relación a la anatomía del sistema nervioso. Entre ellos se destaca una excelente descripción de los cuatro ventrículos, opuesta a la existencia ya mencionada de tres. Diferenció claramente la sustancia blanca y la sustancia gris, y dejó muy buenas imágenes de la glándula pineal y de los colículos cuadrigéminos (20). Sin embargo, en relación con el sistema nervioso periférico, la descripción de los nervios no fue tan detallada: siete pares craneanos y el glosofaríngeo, que consideró una rama del neumogástrico o vago (20).
Es importante mencionar que se opuso a la doctrina cavitaria, ya que pudo identificar en muchos animales la existencia de ventrículos en el cerebro, muy parecidos a los que tenemos los seres humanos y, dado que los primeros carecen de un nivel de desarrollo de funciones mentales como las que tenemos los seres humanos, no podían ubicarse allí esas actividades tan especiales (16).
Descartes y el sistema nervioso
El filósofo francés René Descartes (1596-1650) fue considerado el ‘padre del racionalismo’. A diferencia de varios médicos y científicos mencionados en los párrafos anteriores, se trata de un pensador, que nunca llevó a cabo disecciones anatómicas o cirugías, pero que, con un rigor extraordinario, realizó aportes significativos en muchas áreas, incluida la neurociencia. En medio de una época en la que predominaba el concepto ‘mecanicista’ para explicar el funcionamiento de muchos elementos de la naturaleza, por ejemplo, el movimiento de los astros se asimilaba a la más compleja maquinaria de un reloj, así se consideraba que algo similar ocurría con el cuerpo humano (8, 21).
En relación con el sistema nervioso, el autor del Discurso del método compartía con sus predecesores la afirmación de la existencia de los espíritus animales, que se albergaban en los ventrículos cerebrales, y el hecho de que circulaban por el cuerpo por medio de los tubos huecos que eran los nervios, acorde con los principios de la hidráulica. Consideró que estos espíritus se producían en la glándula pineal, ya conocida desde la Antigüedad, y que debe su nombre a su similitud con la piña del árbol de pino. No obstante, erróneamente la ubicó en el interior de uno de los ventrículos, y le atribuyó como una de sus funciones filtrar la sangre proveniente del corazón para, a través de este proceso de tamizaje, dar origen a los espíritus animales (8, 21). Para el filósofo, esa glándula era además la sede del sentido común, de la imaginación, de la memoria y la estructura que daba origen al movimiento corporal (5).
El ventrículo en el cual estaba suspendida la glándula pineal se encontraba comunicado con los nervios y tenía poros que permitían que a través de ellos ingresaran los espíritus que fluirían por medio de ellos, acorde con las leyes de la hidráulica, ocasionando el movimiento de las extremidades y otra serie de actividades de los seres humanos (8). Algo tan importante como el sueño se produciría cuando en el ventrículo hay casi total ausencia de espíritus animales y se hace necesario un período de reposo para que se vuelvan a producir (8).
Un aspecto fundamental de los aportes del sabio francés a la neurociencia es que, probablemente, fue la primera persona en aproximarse al concepto neurofisiológico del reflejo, aunque no lo denominó así (21). De acuerdo con su teoría, cuando las estructuras del cuerpo (por ejemplo, una mano o un pie) se veían expuestas a una condición potencialmente lesiva (una llama, un objeto punzante), el estímulo recibido viajaría a través de los nervios hacia el cerebro, allí pasaría por medio de unos diminutos poros que harían que los espíritus animales salieran de los ventrículos en dirección a la extremidad afectada, ocasionando la retirada de esta para evitar daño (8, 21).
Finalmente, es esencial mencionar que dicho filósofo fue extraordinariamente agudo en términos de señalar la singularidad del lenguaje humano: se refirió a la posibilidad de que máquinas o autómatas pudiesen hablar (se adelantaba en siglos a los robots de hoy en día), o a animales provistos de órganos del lenguaje y que, incluso, pronuncian algunas palabras, como los loros, pero con la gran diferencia de que en el ser humano es la expresión del pensamiento, incluso en sujetos con limitaciones físicas o intelectuales (8).
Fin de la era de los espíritus
La prolongada era de los espíritus animales se inició en Alejandría en el siglo III a. e. c. sobreviviendo la Edad Media, parte del Renacimiento y el inicio de la Edad Moderna, es decir, ¡pervivió por unos dos mil años!
Con el advenimiento del microscopio se hizo posible evaluar los nervios y se empezó a cuestionar si realmente eran tubos vacíos o no. La utilización de dicho instrumento en biología y medicina se debe al holandés Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), quien identificó a finales del siglo XVII los espermatozoides, los protozoos y la naturaleza estriada de los músculos esqueléticos, entre otras cosas (22).
El poder apreciar objetos y estructuras que previamente eran desconocidos, o sobre los que se suponía su estructura, pero nunca se había observado, marcó grandes avances. Con la aparición del microscopio compuesto, empleado por primera vez por Robert Hooke (1635-1703) en 1665, se empezó a cuestionar la existencia de los espíritus, dado que, si supuestamente los nervios eran tubos huecos, dichos espacios nunca fueron observados, ni siquiera en los voluminosos nervios ópticos de bueyes. A su vez, si por esos tubos huecos transitaban espíritus animales, al ligar en un animal vivo uno o varios nervios, estos deberían hincharse por la acumulación de los espíritus en su interior y no ocurría. Comenzaba a derrumbarse la teoría que había prevalecido casi dos milenios (6).
El anatomista y zoólogo holandés Jan Swammerdam (1637-1680) llevó a cabo investigaciones muy originales con perros y ranas, especialmente con estas últimas, dejando claro que los nervios, definitivamente, no eran tubos huecos portadores de espíritus animales. Al separar del cuerpo de una rana una de sus extremidades y pellizcarla, se producían contracciones musculares. Era evidente que dichas contracciones no tenían nada que ver con el cerebro y el tránsito de espíritus animales a través de los nervios, pues la extremidad estaba totalmente alejada del encéfalo (8).
Aunque este y otros experimentos efectuados por este científico derrumbaban las teorías precedentes sobre los espíritus animales, no pudo esgrimir argumento alguno que explicase el funcionamiento de los nervios y la contracción muscular.
Sir Isaac Newton (1643-1727) consideró que los espíritus animales eran, en realidad, una serie de vibraciones etéreas conducidas desde el cerebro, por medio de los nervios, a los músculos, en donde generaban movimiento por una acción mecánica (6).
Luigi Galvani y la electricidad animal
Luigi Galvani (1737-1798) fue un profesor de la Universidad de Bolonia que llevó a cabo diversos experimentos utilizando la electricidad. Sus hallazgos demostrarían la importancia de este fenómeno en neurofisiología (6).
Sus observaciones, realizadas en ranas decapitadas, le permitieron suponer que los músculos de alguna forma poseían “electricidad interna” y que, ante ciertos estímulos, se provocaba su liberación, produciendo una o varias contracciones musculares (8). Mediante la utilización de diferentes metales, pudo demostrar que el contacto de los músculos con algunos filamentos de ellos, en particular de bronce y de cobre, producía contracciones. Estos experimentos le hicieron suponer que la electricidad interna que poseía el animal se ponía en evidencia al entrar en contacto con los metales, se generaba y almacenaba en el cerebro de animales y humanos, recorría los nervios, que actuaban como transmisores (y no como tubos huecos), y al llegar a los músculos se producía la contracción (6, 22).
Posteriormente, Galvani efectuó otro experimento que consistía en aislar totalmente el nervio ciático de una rana y ponerlo en contacto con un músculo del anfibio. Esto resultó en una contracción, sin necesidad de algún tipo de elemento metálico. Estos rigurosos experimentos demostraban la existencia de la electricidad animal y fueron publicados en 1791 bajo el título de De viribus electricitatis in motu musculari: commentarius, un ‘comentario sobre el efecto de la electricidad en el movimiento muscular’ que tuvo una importante difusión y así llegaban a su fin los espíritus animales como explicación al funcionamiento del sistema nervioso (6, 8).
El descubrimiento del impulso nervioso
El médico y fisiólogo alemán Emil du Bois-Reymond (1818-1896) fue un destacado discípulo del también fisiólogo Johannes Peter Müller (1801-1858), considerado el padre de la medicina científica en Alemania (8). Du Bois-Reymond diseñó un equipo que actuaba como un “multiplicador de las corrientes nerviosas”, denominado como “galvanómetro nervioso” (6).
Sus experimentos más memorables fueron llevados a cabo hacia 1850. Conectó los cables de su galvanómetro al nervio periférico de un animal de laboratorio: uno de los cables estaba conectado a una sección intacta; y el otro, a un extremo seccionado del nervio. El aparato le permitió observar que la electricidad fluía de la parte intacta del nervio hacia la parte seccionada. Descubrió además que cuando el nervio era estimulado en cualquier parte de su extensión, recorrían por él ondas de inervación eléctrica a partir del estímulo, en ambas direcciones (6, 8).
Enfrentado a tan importante descubrimiento, el fisiólogo alemán escribió: “Si no me engaño, he logrado demostrar de modo palpable (si bien bajo un aspecto ligeramente distinto) lo que ha sido sueño de físicos y fisiólogos durante un siglo, es decir, la identificación del principio nervioso con la electricidad” (8). Con el tiempo se hicieron galvanómetros más sensibles y se confirmó el experimento de Du Bois-Reymond, lo que daba por terminada, de manera definitiva, la era de los espíritus animales de Galeno (6).
Otro discípulo de Müller, Hermann von Helmholtz, jugó un papel muy importante definiendo la velocidad del impulso nervioso en animales y en seres humanos. En 1850, el mismo año en que su colega e íntimo amigo Emil du Bois-Reymond llevaba a cabo sus más conocidos y preciados experimentos, descubrió que, estimulando el nervio de una rana en distintos puntos sucesivos a partir del músculo correspondiente, podía registrar las diferencias en el tiempo que demoraba el músculo en contraerse. Comprobó, además, que las diferencias de tiempo eran tan amplias que podía medirlas y, con base en esos datos, pudo calcular la velocidad del impulso nervioso. La calculó inicialmente en animales, obteniendo como dato: 25 a 40 metros por segundo. Luego realizó el cálculo en humanos y descubrió que el impulso nervioso viajaba a unos 35 metros por segundo. Posteriormente, otros investigadores replicaron los hallazgos de Helmholtz y comprobaron su veracidad (6).
Desarrollo de las teorías localizacionistas y holistas del cerebro
Así como se dilucidó el funcionamiento de los nervios periféricos, la situación no era nada clara en relación con el cerebro, que, en general, constituía un gran enigma. El córtex cerebral fue considerado durante siglos como una cubierta del cerebro sin función alguna o como un manto protector, de ahí su denominación como ‘corteza’. Al realizarle cortes se empezó a ver que, debajo de la corteza, había una sustancia que era de otro color, se trataba de la sustancia blanca y fue denominada ‘médula’.
Se consideró también que el cerebro podía más bien asimilarse a una glándula, que, entre otras cosas, produciría flema, uno de los cuatro humores que estaban en el cuerpo humano, junto con la sangre, la bilis amarilla y la bilis negra, con base en la doctrina hipocrática. Para otros, entre ellos el fisiólogo holandés Frederik Ruysch (1638-1731), el cerebro estaba constituido por vasos sanguíneos y la función de la corteza cerebral era protegerlos (6, 8).
Ante semejante caudal de imprecisiones y una ausencia de avances sobre el tema, las figuras del médico inglés Thomas Willis (1621-1675) y del matemático sueco Emanuel Swedenborg (1688-1772) fueron de la mayor relevancia (23).
Sir Thomas Willis, en su célebre obra Cerebri anatome, publicada en 1664, hizo mención a la relación entre “la parte gris y cortical del cerebro” con funciones como la memoria y la voluntad. Consideraba que los diferentes estímulos a los que se encontraba expuesto un sujeto viajaban a través de los nervios hacia el cerebro, llegando al cuerpo estriado y de ahí continuaban hacia la corteza cerebral, que actuaría como un reservorio de recuerdos. En trabajos de anatomía comparada señaló la diferencia que observaba en el tamaño de la corteza cerebral de los seres humanos en relación con varios mamíferos, siendo uno de los pioneros en asociar las circunvoluciones cerebrales con la capacidad cognitiva (8).
El científico, teólogo, físico, matemático y místico sueco Emanuel Swedenborg demostró dentro de su insaciable sed de conocimiento un interés particular por estudiar el cerebro. Concibió este órgano como asiento de las funciones mentales superiores y como el lugar donde terminan las fibras nerviosas. Incluso hizo conjeturas en extremo avanzadas para su tiempo, sobre la posibilidad de que diferentes áreas de la corteza cerebral tuviesen funciones específicas, como que, por ejemplo, “la providencia anterior del cerebro”, equivalente a los lóbulos frontales, sería el asiento del intelecto. Las publicaciones sobre estas observaciones fueron escritas hacia 1745, y publicadas 143 años más tarde, en 1882, tan solo doce años después de que Fritsch y Hitzig descubrieran la corteza motora. Sus observaciones sobre este particular pasaron inadvertidas en su tiempo (23).
Franz Joseph Gall (1758-1828) fue un médico alemán que desde su infancia mostró interés por la forma del cráneo de las personas y su posible relación con la actividad mental. Notó que compañeros con frente amplia y ojos saltones eran muy inteligentes, por lo que empezó a realizar medidas craneométricas en gran cantidad de personas y, desde 1792, a coleccionar cráneos humanos y de diferentes especies animales. A su vez, realizó estudios anatómicos en cerebros de seres humanos y de distintos animales, llegando a conocer muy bien la estructura de este órgano.
Desde esta perspectiva y, a partir de la forma del cerebro, planteó que las funciones mentales se ubicaban en áreas específicas del cerebro relacionadas con las protuberancias del cráneo y que, en función de la forma de este, se podrían predecir conductas de las personas, incluso de niños. Hall denominó esta naciente disciplina como “organología”, y fue adquiriendo gran difusión y popularidad (5, 24, 25). Realizó varias publicaciones a partir de 1791, pero la principal de ellas fue el libro Sur les fonctions du cerveau, publicado en 1822 (8, 24, 25).
Johann Spurzheim, quien fue su discípulo y compañero de trabajo durante diez años (1804-1813), acuñó el vocablo “frenología” e introdujo algunas modificaciones a lo expuesto por Gall (24).
En Inglaterra el escocés George Combe (1788-1858), quien asistió a demostraciones realizadas por Spurzheim en Gran Bretaña, se convirtió en un gran difusor y promotor de esta ‘pseudociencia’1 en dicho país y luego en Estados Unidos, donde tuvo un gran éxito (24). Al tratarse de una pseudociencia, era difícil sostener sus principios y progresivamente fue cayendo en descrédito hasta su virtual desaparición (24).
El pionero de esta teoría fue Pierre Flourens (1794-1867), médico y fisiólogo francés, profesor del Collège de France, quien inició, a partir de 1820 y hasta 1840, diferentes experimentos con animales, incluyendo resecciones de áreas del encéfalo, sobre todo en aves (26). Flourens reconocía las diferentes partes del sistema nervioso (hemisferios cerebrales, cerebelo, tronco cerebral, etc.) (26). Al realizar las resecciones de algunas áreas, observó la pérdida de varias funciones, pero en forma difusa y no localizada, por lo que concluyó que todas las áreas de la corteza cerebral funcionan y participan en las actividades mentales en forma unitaria (27).
Paralelamente, otras formas de aproximación al funcionamiento del sistema nervioso emergían. Para ese entonces se había avanzado en términos de estructuras del encéfalo con funciones específicas. El cirujano francés Julien Jean César Legallois (1770-1814), pionero de la fisiología experimental, había descubierto en 1806 que, cuando llevaba a cabo un corte en la región del bulbo raquídeo en un conejo vivo, este dejaba de respirar y moría minutos después. Se estaba descubriendo el centro respiratorio en la médula oblonga o bulbo raquídeo (28).
El tiempo terminaría demostrando que Flourens no estaba en lo cierto y que, probablemente, al llevar a cabo sus experimentos en animales con un sistema nervioso poco desarrollado, como el de las aves, las lesiones que infringía no ocasionaban cambios tan significativos como en animales con un mayor desarrollo del sistema nervioso (26). Debe resaltarse que Flourens hizo importantes aportes en relación con las funciones del sistema vestibular y su implicación en la génesis del vértigo (26).
El extraño caso de Phineas Gage y sus aportes a la neurociencia
El 13 de septiembre de 1848, en la población de Cavendish (Vermont) en Estados Unidos, Phineas Gage, de 25 años edad, se desempeñaba como capataz de la línea de ferrocarril que se construía entre Rutland y Burlington. Un día fue víctima de un trágico accidente, en el que, mientras estaba trabajando con una larga barra de hierro colocando una carga explosiva, tuvo un descuido y olvidó ocluir el orificio con arena. Cuando introdujo la barra con mucha fuerza, se generó una explosión que hizo que esta se dirigiera hacia el rostro y cráneo de Gage. La barra ingresó por la mejilla izquierda y salió por la región frontal derecha de su cráneo, ocasionando varias fracturas abiertas de huesos de la cara y el cráneo. Víctima de tan fuerte explosión cayó al suelo, la barra, de 105 centímetros de largo, 3 de diámetro y 7 kilos, fue despedida 20 metros atrás de él, y sus compañeros de trabajo temían el peor desenlace para Phineas. No obstante, para sorpresa de todos, se incorporó, se limpió el polvo de la ropa y preguntó dónde se encontraba su barra de hierro.
Se podían introducir dos dedos por el orificio de salida y el paciente no sentía nada. Fue atendido por un médico rural, John M. Harlow, quien realizó cuidadosamente curaciones a las heridas con las sustancias disponibles en la época y así evitar infecciones con excelentes resultados, porque el paciente se recuperó, recobrando el lenguaje, la capacidad de caminar, y ejecutando la mayoría de sus actividades sin dificultad alguna. Sin embargo, el accidente dejó secuelas muy importantes desde el punto de vista comportamental. Gage, que tenía un temperamento apacible, era ordenado y cumplidor del deber, se transformó por completo, tornándose irascible, irritable, irreverente, de carácter recio y muy poco confiable. Perdió su trabajo en el ferrocarril, fue exhibido en circos ambulantes, viajó a Valparaíso (Chile), donde fue conductor de carruajes y en 1860 regresó a San Francisco, en Estados Unidos. Ese mismo año empezó a presentar convulsiones que, probablemente, ocasionaron su muerte. Su cráneo y la barra de hierro se conservan en el Museo de Anatomía Warren de la Universidad de Harvard (6, 8, 27, 29).
El Dr. Harlow envió una carta al Boston Medical and Surgical Journal, que fue publicada con el título “Injuries to the head” el 13 de diciembre de 1848. La publicación llamó la atención del profesor de cirugía de la Universidad de Harvard Henry J. Bigelow, quien invitó a Phineas Gage a Boston, donde permaneció varias semanas. La publicación de Bigelow se produjo en julio de 1850 en el American Journal of the Medical Sciences, llamando la atención de la comunidad científica (29).
Después de 22 años del trágico accidente que cambió la vida de Gage para siempre, el neuropatólogo británico David Ferrier (1843-1928), quien, como veremos más adelante, jugó un papel definitivo como acérrimo defensor de la teoría localizacionista, llamó la atención sobre el caso para señalar que la corteza prefrontal no es un área silenciosa del cerebro (27).
En 1994, Hanna Damasio y otros autores publicaron un interesante artículo en el cual realizaron una reconstrucción tridimensional que permite ver las áreas comprometidas del cerebro de Gage y las implicaciones que esto tuvo en su conducta (30). En 2004, Ratiu y otros autores elaboraron un estudio similar que demostró que la barra de plomo ocasionó lesiones en el lóbulo frontal izquierdo (31).
Este emblemático caso sigue demostrando algunas de las funciones del lóbulo frontal, pero en particular, en relación con la corteza prefrontal, el importante papel que juega en funciones de control ejecutivo en los seres humanos (6).
Paul Broca, Karl Wernicke, trastornos del lenguaje y localización cerebral
El médico francés Paul Broca (1824-1880) hizo aportes fundamentales en términos de localización cerebral (32). Inicialmente trabajó en temas afines a la frenología. Fundó en 1859 la Sociedad Antropológica de París, la primera de este género en el mundo, y realizó importantes aportes en términos de antropometría craneal (32).
No obstante, sus más grandes aportes surgieron a partir de un paciente llamado Leborgne, a quien atendió en el hospital de Bicêtre en 1861. El paciente presentaba un cuadro de epilepsia de 20 años de evolución y llevaba hospitalizado 21 años. Broca lo conoció tan solo cinco días antes de su muerte. Había ingresado al hospital a los 30 años, y el síntoma que más llamaba la atención era un compromiso progresivo del lenguaje. Era capaz de entender las cosas que le decían, pero no podía pronunciar casi ninguna palabra. Su lenguaje se circunscribía casi a un solo vocablo que era ‘tan’, llegando a ser llamado ‘señor Tan’. Paul Broca denominó a esa condición como afemia (la palabra afasia sería acuñada por Trousseau posteriormente). Luego, Leborgne desarrolló un severo compromiso motor de su hemicuerpo derecho (una hemiparesia espástica) (6, 8).
Paul Broca estaba convencido de que el lenguaje era una función que estaba relacionada con áreas específicas del cerebro. Valga la pena recordar que eran momentos de tensas discusiones al respecto entre ‘localizacionistas’ como él y ‘holistas’ como Gratiolet y Aubertin. El paciente falleció el 17 de abril de 1861, a causa de una infección de una de sus escaras. Se llevó a cabo la autopsia y se encontró en su cerebro una lesión tumoral en la región frontal izquierda, muy cerca de la tercera circunvolución frontal. Un día después del deceso del paciente, Broca llevó el cerebro a la Sociedad Antropológica, donde hizo una presentación sobre el tema. Posteriormente analizó otros ocho casos que tuvieron situaciones similares, demostrando inefablemente la existencia de esa región en la corteza cerebral, a la que, en honor a él, se le dio la denominación de “área de Broca” (8, 29, 32).
En la siguiente década, el médico alemán Karl Wernicke (1848-1904) hizo otro aporte de gran importancia al observar pacientes que conservaban la posibilidad de pronunciar palabras, pero que no eran capaces de comprender lo que les decían ni los vocablos que acababan de emitir. Se denominó a esa condición afasia de Wernicke, o afasia fluida. La localización del área que estaba afectada era el lóbulo temporal izquierdo, en un área cercana al área primaria auditiva, región que pasó a denominarse “área de Wernicke” (8, 33).
La evidencia aportada por estos casos, además de otras valiosas observaciones, apuntaban a una función de lenguaje localizada en el hemisferio izquierdo, pero, por supuesto, surgían dudas sobre las funciones del hemisferio derecho. Sobre ese particular, el padre de la neurología británica y de la epileptología moderna, John Hughlings Jackson (1835-1911), realizó importantes aportes al estudiar múltiples casos de pacientes afectados por lesiones del hemisferio derecho que conservaban intacto el lenguaje, pero que presentaban importantes trastornos en posicionamiento espacial, ubicación y denominación de áreas del cuerpo propio y ajeno, dificultad para identificar personas, incluso las más cercanas a ellos, por no reconocer su rostro, entre otras percepciones. Se empezaban a perfilar las funciones del hemisferio derecho como el responsable del manejo del espacio, de las formas y texturas, y algunos aspectos relacionados con el arte (34, 35).
Gustav Fritsch, Eduard Hitzig y la corteza motora
Los médicos alemanes Gustav Fritsch (1838-1927) y Eduard Hitzig (1838-1907) en la década de 1860 hicieron aportes de gran valor llevando a cabo diferentes experimentos. Años atrás, Hitzig había trabajado en un hospital militar y efectuó experimentos con pacientes que habían tenido trauma craneoencefálico con lesiones abiertas, que dejaban expuestas algunas áreas del cerebro. Con la ayuda de una batería galvánica y mediante electrodos colocados sobre el cerebro de los pacientes, aplicó estímulos eléctricos que produjeron respuestas motoras en el lado opuesto a la lesión. Junto con Fritsch publicaron un ensayo clásico señalando que los experimentos de Hitzig eran “los primeros movimientos de músculos voluntarios… provocados por estímulo directo de los órganos cerebrales observados en el hombre” (6).
Iniciaron una serie de experimentos con perros vivos a los cuales les practicaban una trepanación que permitiese dejar expuestas áreas del cerebro a las que aplicaban estímulos eléctricos producidos por una batería galvánica. Realizaron múltiples intervenciones, y pudieron demostrar que, al llevar a cabo los estímulos en zonas de la región frontal de un lado, se producían movimientos en las extremidades del lado opuesto. Estaban haciendo las primeras aproximaciones a lo que luego se denominaría corteza motora. Posteriormente hicieron ablación de áreas de la corteza cerebral de los caninos, lo que resultó en una marcada debilidad o parálisis de las extremidades contralaterales. Sus valiosas observaciones fueron publicadas en 1870 en un artículo clásico, de gran relevancia en torno a la teoría localizacionista del cerebro, que cada vez tomaba más fuerza (6, 8).
Debe anotarse, sin embargo, que los primeros registros de actividad eléctrica generada por el cerebro se deben al médico británico Richard Caton (1869-1861). En 1875, Caton informó a la British Medical Association en Edimburgo que había utilizado un galvanómetro para observar impulsos eléctricos que provenían del cerebro de conejos y monos, y que, además, se modificaban cuando el animal giraba la cabeza o masticaba. Informó, adicionalmente, que había colocado electrodos sobre el cráneo pudiendo registrar un flujo de corrientes débiles (6, 36).). Estos estudios fueron ampliamente reconocidos, entre otros, por el psiquiatra alemán Hans Berger (1873-1941), creador del electroencefalograma, en sus publicaciones en 1929 (36).
David Ferrier y sus aportes al localizacionismo cerebral
David Ferrier (1843-1928), psicólogo y médico escocés, se vinculó hacia 1870 al National Hospital for Paralysis and Epilepsy, en Queen Square (Londres), denominado hoy en día National Hospital for Neurology and Neurosurgery. Fue el primer hospital del Reino Unido que se dedicó al estudio y tratamiento de las enfermedades neurológicas y, en honor a él, una de sus salas lleva el nombre de David Ferrier (37).
En dicha institución trabajaba el célebre John Hughlings Jackson (1835-1911), padre de la neurología británica y de la epileptología moderna, y quien había hecho aportes fundamentales desde el punto de vista de localizacionismo aplicado a la clínica, en particular en pacientes con epilepsia focal. Su esposa, Dade, padecía crisis parciales motoras, y falleció precozmente, a la edad de 31 años. Esta pérdida motivó sin duda alguna su profundo interés por el tema (35). A su vez, conocedor de los aportes de Broca sobre la localización del área motora del lenguaje en la región frontal izquierda, dedujo, con admirable precisión, que dicha área debía estar muy cerca de aquella que genera movimiento en el lado opuesto del cuerpo, pues muchos pacientes afectados de afasia motora presentaban trastornos motores en el hemicuerpo derecho (8).
Ferrier trabajó también en el King’s College Hospital de Londres y por invitación del neurólogo y psiquiatra James Crichton-Browne (1840-1938), quien dirigía el West Riding Lunatic Asylum en Yorkshire, llevó a cabo una serie de experimentos que le permitieron comprobar las teorías de Jackson sobre las epilepsias focales. Se inspiraba también en los trabajos realizados por Fritsch y Hitzig tres años antes. Pudo provocar crisis focales motoras aplicando estímulos en regiones corticales de conejos, perros y gatos, y realizó además cirugías ablativas para observar su impacto funcional. Pudo observar que cuanto más evolucionado fuera el animal, eran mayores las consecuencias del daño cerebral, y que, para poder comprobar su teoría, el ideal era trabajar con los seres más próximos en la naturaleza al ser humano, los simios. Gracias a una beca de la Royal Society efectuó diferentes experimentos que le permitieron identificar áreas motoras específicas y, además, áreas sensitivas. Produjo estímulos en regiones que provocaban en los monos reacciones similares a estar viendo, escuchando o saboreando algo, y luego, mediante ablación de las mismas áreas y la observación de su impacto en los animales, hizo las primeras observaciones que darían lugar a la descripción de áreas sensitivas específicas (8, 37, 38).
Sus principales hallazgos fueron publicados en dos libros: el primero de ellos titulado The functions of the brain, publicado en 1876, y el segundo The localisation of cerebral disease, en 1878 (38). El mismo año, y junto con Hughlings Jackson, John Bucknell y James Crichton-Browne, fundó la prestigiosa revista Brain. Además, fue miembro activo y presidente de la Neurological Society en 1894 (38).
Llegada del siglo XX y primer mapa del cerebro humano
Cuando aún no se zanjaban plenamente las acaloradas discusiones entre holistas y localizacionistas, se hizo presente el médico e histólogo alemán Korbinian Brodmann (1868-1918), quien había tenido la oportunidad de trabajar con figuras como Otto Binswanger (1852-1929) en la clínica psiquiátrica de Jena y con Alois Alzheimer (1864-1915) en el asilo mental de Friburgo. Brodmann sentía especial admiración por la teoría evolucionista de Darwin y, a su vez, fascinación por los trabajos que adelantaban Oskar Vogt (1870-1959) y Cécile Vogt (1875-1962) sobre parcelación de la corteza cerebral en unidades microestructurales y funcionales. Trabajó con ellos entre 1901 y 1910 en el Laboratorio Neurobiológico de la Universidad de Berlín, el más avanzado de Europa en ese momento. Durante ese período realizaron estudios de anatomía comparando cerebros humanos con cerebros de primates no humanos y de otras especies, postulando un concepto en torno a tres tipos de corteza cerebral de acuerdo con el momento evolutivo de su formación, denominadas arquipalio, la más antigua; paleocorteza, de antigüedad intermedia; y neopalio o neocórtex, la más reciente (39, 40).
En dicho período hizo su trabajo más significativo, citoarquitectura y localización cortical, aunque no fue su único campo de investigación. Entre 1897 y 1907 publicó catorce artículos sobre diversos temas, entre ellos hipnosis, astrocitos, neuropatología, psicopatología, actividad cerebral y flujo sanguíneo cerebral (41).
Su monografía titulada “Parcelación citoarquitectónica de la corteza cerebral en protosimios” es un texto clásico y de la mayor importancia sobre el tema, fue presentada en 1908 y publicada en 1909. Consta de tres partes: en la primera describe su aproximación a través de la neuroanatomía comparada, la que le permitió hacer afirmaciones sobre áreas y capas corticales homólogas en seres humanos y algunos animales. En la segunda explica la parcelación de toda la corteza cerebral en 48 áreas. En publicaciones posteriores, realizadas en 1910 y 1914, describió algunas subdivisiones llevando el número a 52. En la tercera lleva a cabo un análisis crítico sobre la dificultad para asignar funciones a las áreas histológicamente definidas (41).
Uno de los aspectos más admirables de su obra es el rigor con el cual desarrolló su trabajo, en el que realizó análisis de la corteza cerebral de por lo menos 64 especies diferentes de vertebrados (41).
Su tesis es uno de los documentos más citados en neurociencia. Karl Zilles, en un artículo biográfico publicado en 2018 con ocasión de los 150 años del natalicio de Brodman y el centenario de su fecha de muerte, señala que en julio de 2018 efectuó una búsqueda sobre citaciones de sus trabajos y había más de 170 000, la mayoría sobre su tesis. Se ha presentado un incremento significativo de las citaciones desde el desarrollo y utilización de imágenes del cerebro, como la tomografía por emisión de positrones y la resonancia magnética funcional, y continúan en aumento (41).
Wilder Penfield y el homúnculo motor
Wilder Graves Penfield (1891-1976) fue un extraordinario neurocirujano, investigador y prolífico escritor canadiense de origen estadounidense, que hizo muchos aportes a la neurociencia. Sin duda uno de los más significativos fue la identificación de áreas en la corteza cerebral que tienen una distribución específica y que son responsables de la generación de movimiento en cada parte de nuestro cuerpo. Dichas áreas tienen un patrón similar a un ser humano y se conocen como homúnculo motor u homúnculo de Penfield (42, 43).
Penfield inició sus estudios universitarios en la Universidad de Princeton (Nueva Jersey), obtuvo la beca Rhodes que le permitió estudiar medicina —siguiendo los pasos de su padre y abuelo— en la Universidad de Oxford en Inglaterra, donde tuvo la oportunidad de tener como profesores grandes figuras de la medicina como William Osler (1848-1919), considerado el padre de la medicina moderna, y Charles Sherrington (1857-1952), Premio Nobel en Medicina en 1932 (2, 42). A su regreso a Estados Unidos trabajó como interno en el Hospital Peter Bent Brigham de Boston, donde fue alumno de otro extraordinario personaje de la historia de la medicina, el neurocirujano Harvey Cushing (1869-1939). También hizo una pasantía en el Instituto Neurológico de Nueva York, en la que estudió tratamientos para la epilepsia (43). Llevó a cabo, además, una estancia en Madrid bajo la tutela de Pío del Río Hortega (1882-1945), uno de los mejores histólogos de la época, quien describió la microglia (células de Hortega); y otra estancia en Breslau (Alemania) con Otfrid Forster (1873-1941), donde aprendió técnicas de estimulación eléctrica cerebral (42, 43).
Posteriormente, se trasladó a Montreal (Canadá), donde inició su carrera universitaria como profesor de la Universidad McGill en 1928, además de ejercer como neurocirujano en los hospitales Royal Victoria y General de Montreal. Su interés por efectuar investigación aplicada sobre el sistema nervioso y contribuir a mejorar la salud y las condiciones de los pacientes afectados por enfermedades neurológicas lo llevó a fundar en 1934 el Instituto Neurológico de Montreal, uno de los centros más destacados del mundo en ciencias neurológicas (42, 43). A lo largo del tiempo se vincularon a tan importante institución investigadores de la talla de Herbert Jasper (1906-1999), pionero del electroencefalograma intraoperatorio, y los psicólogos Brenda Milner (1918-) y Donald Hebb (1904-1985).
Trató a 1132 pacientes con epilepsia mediante cirugía. Realizaba el acto quirúrgico con el paciente despierto, aplicando anestesia local sobre cuero cabelludo y huesos del cráneo, y generaba estímulos eléctricos mediante colocación de electrodos sobre la corteza cerebral. Llevaba a cabo una resección selectiva de áreas epileptogénicas en épocas en que los medicamentos para el tratamiento de la epilepsia eran escasos y, por ende, el manejo farmacológico no era tan efectivo como lo es hoy en día. Obtuvo resultados satisfactorios en más del 50 % de sus pacientes que acudían al instituto desde diferentes partes del globo (42, 43).
Al llevar a cabo la estimulación de diferentes áreas de la corteza cerebral, fue elaborando una cartografía que permitió relacionar áreas del cerebro con funciones precisas. Es así como surgió el homúnculo de Penfield, que tiene representaciones corticales extensas para manos, en particular para el dedo pulgar, labios y lengua, y menor tamaño para antebrazos, brazos, codos y extremidades inferiores (42, 43). Topográficamente estas zonas corresponden a la circunvolución precentral, ubicada en el lóbulo frontal, por delante de la cisura de Rolando o cisura central.
Figura 1.3. El homúnculo motor (homúnculo de Penfield)
Además de la descripción del homúnculo motor, este neurocirujano realizó importantes aportes sobre el papel del hipocampo en la memoria humana, tumores cerebrales, cefalea, localización de funciones sensoriales y del lenguaje, y asimetría cerebral, entre otras (42, 43).
Roger Sperry y la asimetría cerebral
Roger W. Sperry (1913-1924), investigador del California Institute of Technology (Caltech), en experimentos realizados primero con animales, y luego en pacientes con epilepsia a los que se les efectuó una callosotomía como parte del tratamiento, describió que los hemisferios cerebrales tienen funciones diferentes, haciendo grandes aportes en torno al concepto de asimetría cerebral. Algunos pacientes con epilepsia de difícil control fueron sometidos a la cirugía previamente mencionada, que consistía en hacer una sección total de la más grande e importante formación interhemisférica: el cuerpo calloso. Las cirugías de este tipo empezaron a realizarse en la década de los cuarenta del siglo XX. El número de crisis se redujo significativamente y los neurocirujanos que practicaron dichos procedimientos se encontraban muy satisfechos porque no observaban secuelas neurológicas significativas. No obstante, Roger Sperry y Michael Gazzaniga (1939-), investigando en el Caltech, observaban importantes alteraciones en los animales, particularmente gatos que se habían sometido a ese tipo de cirugía. Los pacientes quedaban con una condición denominada cerebro dividido, split brain, y constituían una fuente excepcional para llevar a cabo estudios sobre el cerebro (44, 45).
Hacia mediados de la década de los sesenta del siglo pasado habían podido establecer diferencias entre las funciones de cada hemisferio por primera vez en la historia. Gazzaniga publicó un artículo titulado “Split brain in humans” (“Cerebro dividido en humanos”) en la revista Scientific American en 1967. Para el momento en que el artículo se publicó, 10 pacientes habían sido intervenidos y 4 de ellos aceptaron participar en experimentos diseñados por Sperry y Gazzaniga. Allí se señalaba que el hemisferio izquierdo tenía un funcionamiento verbal, analítico y matemático. Por otro lado, el hemisferio derecho no era verbal, pero, contrario al pensamiento que se tenía hasta ese entonces, era superior al izquierdo en varios aspectos, en especial en relación con la capacidad de conciencia espacial y la comprensión de relaciones complejas. Así mismo, era superior en comprensión musical (45).
Su investigación sobre tan apasionante tema llevó a Sperry a ganar el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1981 “por sus trabajos sobre funciones especializadas de los hemiferios cerebrales”. Dicho año el premio fue compartido con David H. Hubel y Torsten N. Wiesel, por sus descubrimientos sobre el procesamiento de la información en el sistema visual (44).
En 1996, Giacomo Rizzolatti (1937-), líder del Grupo de Neurociencia de la Universidad de Parma (Italia), publicó, junto con Vittorio Gallese, Luciano Fadiga, Leonardo Fogassi, un artículo en la revista Brain, titulado “Action recognition in the premotor cortex” (“Reconocimiento de acción en la corteza premotora”). Los investigadores recogieron registros de 532 neuronas del área F5 (área frontal 5 del macaco). Había células en esa zona que se excitaban cuando los monos agarraban objetos y cuando observaban que el experimentador ejecutaba las mismas acciones. Los autores denominaron neuronas espejo a estas células. El grupo venía trabajando con esta especie de monos desde 1988 y habían hecho una publicación preliminar en la que no las denominaban neuronas espejo (46).
Previamente, los investigadores habían realizado experimentos con seres humanos y una revisión bibliográfica al respecto. Un estudio de estimulación magnética transcraneal mostró que, en seres humanos, cuando se observaba la acción de agarrar un objeto, aumentaba la excitabilidad motora relacionada con la mano. En un estudio de 1995, Rizzolatti y sus colaboradores emplearon esa técnica de aplicación de campos magnéticos para despertar la actividad neural en regiones de la corteza motora primaria que controlan brazo y mano. El estudio halló que los potenciales evocados motores, cuando las personas observaban la acción de sujeción realizada por otros, eran mayores que cuando observaban solo los objetos (46).
Rizzolatti precisó que el sistema de neuronas espejo juega un papel importante en procesos como la imitación, porque aquello que codifica una persona en términos visuales lo codifica luego en códigos motores y, previo a su descubrimiento, no se conocía la explicación para ello. Se activan incluso al observar a otro y predecir que habrá una acción, se trata de un sistema que se pone en marcha con las ideas (47).
Ha sido de tal impacto el hallazgo de las neuronas espejo que Vilayanur Ramachandran, director del Center for Brain and Cognition y profesor distinguido de la Universidad de California en San Diego, afirmaba en el año 2000: “El descubrimiento de las neuronas espejo hará por la psicología lo que el ADN por la biología” (47).
Dado que el objetivo de este texto es la historia y que el límite fijado es el final del siglo XX, hasta ahí los principales hitos relacionados con las neuronas espejo.
La investigación sobre el cerebro continúa de manera acelerada en casi todo el planeta. Con frecuencia nos sorprendemos por hallazgos que nos permiten conocer mejor este extraordinario órgano, pero a su vez el reto es cada vez mayor, y somos conscientes de que aún queda mucho por investigar.
1. Nobel Prizes Organization. All Nobel Prizes. [citado 2019 jun 17]. Disponible en: https://www.nobelprize.org/prizes/lists/all-nobel-prizes/
2. Grant G. The Nobel Prizes in the field of neuroscience-from Camillo Golgi and Ramón y Cajal to John O’Keefe and May-Britt Moser and Edvard I Moser. [citado 2019 jun 17]. Disponible en: http://www.nobelprizemedicine.org/selecting-laureates/history/the-nobel-prizes-in-the-field-of-neuroscience/
3. Vargas A, López M, Lillo C, Vargas MJ. El papiro de Edwin Smith y su trascendencia médica y odontológica. Revista Médica de Chile. 2012;140:1357-62.
4. Kamp MA, Tahsmin-Oglou Y, Steiger HJ, Hanggi D. Traumatic brain injuries in the Ancient Egypt: insights from the Edwin Smith papyrus. J Neurol Surg A Cent Eur Neurosurg. 2012;73(4):230-7.
5. Palacios L. Representaciones cerebrales en la historia del arte. En: Montañes P, editor. Neurociencias en el arte. Bogotá: Universidad Nacional de Colombia; 2011. p. 87-97.
6. Stevens LA. Explorers of the brain. Knopf; 1971.
7. Lhermitte J. Les mécanismes du cerveau. París: Gallimard; 1937.
8. Gonzáles Álvarez J. Breve historia del cerebro. Barcelona: Editorial Crítica; 2010.
9. Benton A. Historical aspects of cerebral localizaton. En: Riva D, Benton A, editors. Localization of brain lesions and developmental functions. Inglaterra: John Libbey & Co.; 2000.
10. Martínez F, Decuadro-Saénz G. Claudio Galeno y los ventrículos cerebrales. Parte I. Los antecedentes. Neurocirugía. 2008;19(1):58-65.
11. Walter G. The living brain. Harmondsworth: Penguin Books; 1961.
12. Toro G, Román G, Uribe C. Neurociencia, contribución a la historia. Bogotá: Instituto Nacional de Salud-Imprenta Nacional de Colombia; 2006.
13. Campohermoso Rodríguez O, Soliz Soliz R. Herófilo y Erasístrato, padres de la anatomía. Cuad Hosp Clín. 2009;54(2):137-40.
14. Mendoza-Vega J. Lecciones de historia de la medicina. Bogotá: Centro Editorial Universidad del Rosario; 2003.
15. Inglis B. Historia de la medicina. Barcelona: Grijalbo; 1968.
16. Alonso JR. El alma en los ventrículos. 2014. [citado 2019 jun 17]. Disponible en: https://jralonso.es/2014/03/02/el-alma-en-los-ventriculos/
17. Mavrodi A, Paraskevas G. Mondino de Luzzi: a luminous figure in the darkness of the Middle Ages. Croatian Medical Journal. 2014;(55):50-3.
18. O’Malley C, Saunders C. Leonardo da Vinci on the human body. Nueva York: Crown Publishers; 1982.
19. Holomanova A, Ivanova A, Brucknerova A, Benuska J. Andreas Vesalius. The reformer of anatomy. Bratsil Lek Listy. 2001;102(1):48-54.
20. O’Malley C, Saunders C. The illustrations from the works of Andreas Vesalius of Brussels with annotations and translation, a discussion of the plates and their background, authorship and influence, and a biographical sketch of Vesalius. Nueva York: Dover Publications; 1973.
21. Eckhart W, Muller-Jahncke W. Descartes o la visión mecanicista del hombre. Crónica de la medicina. Barcelona: Plaza y Janés; 1993.
22. García Valdés A. Historia de la medicina. Madrid: Interamericana McGraw-Hill; 1987.
23. Akert K, Hammond M. Emanuel Swedenborg (1688-1772) and his contributions to neurology. Medical History. 1962;6(3):254-66.
24. Arias W. La frenología y sus implicancias: un poco de historia sobre un tema olvidado. Revista Chilena de Neuro-Psquiatría. 2018;56(1):36-45.
25. Benson F. Neurologic clinics. Behavioral Neurology. 1993;11(1):1-9.
26. Yildirim FB, Sarikcioglu L. Marie Pierre Flourens (1794-1867): an extraordinary scientist of his time. Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry. 2007;78(8):852.
27. García-Molina A. Phineas Gage y el córtex prefrontal. Neurología. 2012;27(6):370-5.
28. Fye WB. Julen Jean César Legallois. Clin Cardiol. 1995(18):559-600.
29. Roselli DA. Phineas Gage, “Tan” y “H. M.”. Tres pacientes famosos en la historia de la neurología. Acta Neurológica Colombiana. 1993;9(4): 223-30.
30. Damasio H, Grabowski T, Frank R, Galaburda AM, Damasio AR. The return of Phineas Gage: clues about the brain from the skull of a famous patient. Science. 1994;264(5162):1102-5.
31. Ratiu P, Talos IF. Images in clinical medicine. The tale of Phineas Gage, digitally remastered. The New England Journal of Medicine. 2004;(2):351.
32. Villanueva-Meyer M. Paul Broca (1824-1880). Médico, anatomista, antropólogo y cartógrafo del cerebro. Galenus. 2017;54(5).
33. Geschwind N. Carl Wernicke, the Breslau School and the history of aphasia. Selected papers on language and the brain Boston studies in the philosophy of science. 16. Dodrecht: Springer; 1974.
34. York GS. An introduction of the life and work of John Hughlings Jackson. Medical History. 2007;(26):3-34.
35. Palacios L. John Huglins Jackson y su contribución a la historia de la epilepsia. Revista Ciencias de la Salud. 2003;1(1):93-6.
36. Palacios L. Breve historia de la electroencefalografía. Acta Neurológica Colombiana. 2002;18(2):104-7.
37. Alarcón T. David Ferrier y las localizaciones cerebrales. Revista Ecuatoriana de Neurología. 2007;16(1).
38. Téllez-Alanís B. David Ferrier y su contribución al entendimiento de la función prefrontal. Inventio. 2013;(17):33-6.
39. Fontana H. Nota biográfica. Revista Argentina de Neurocirugía. 2010;24:S8.
40. Zilles K, Amuntus K. Centenary of Brodmann’s map. Conception and fate. Nat Rev Neurosci. 2010;11(2):139-45.
41. Zilles K. Brodmann: a pioneer of human brain mapping. His impact on concepts of cortical organization. Brain. 2018;141(11):3262-78.
42. Alonso JR. El blog de José Ramón Alonso. 2014. [citado 2019 jun 17]. Disponible en: https://jralonso.es/2014/04/26/los-homunculos-depenfield/
43. López A. Wilder A. Penfield, topógrafo del cerebro y mago de la epilepsia. El País. 2018:Sec. Neurología.
44. Wolman D. Tha split brain: a tale of two halves. Nature. 2012;483(7389): 260-3.
45. Gazzaniga MS. The split brain in man. Scientific American. 1967;217(2): 24-9.
46. Alonso L. Neuronas espejo, entre el mito y la realidad. Investigación y Ciencia. 2017;(75).
47. Boto A. “Las neuronas en espejo te ponen en el lugar del otro”. Entrevista a Giacomo Rizzolatti. El País. 2005.
Notas
1Nos referimos como pseudociencia a una disciplina cuyos métodos y conclusiones no se acogen al suficiente rigor y no pueden ser comprobados empleando metodología científica.
