V. �QUI�N ERES?

Ante la cal de una pared que nada nos veda imaginar como infinita un hombre se ha sentado y premedita trazar con rigurosa pincelada en la blanca pared el mundo entero: puertas, balanzas, t�rtaros, jacintos, �ngeles, bibliotecas, laberintos, anclas, Uxmal, el infinito, el cero. Puebla de formas la pared. La suerte, que de curiosos dones no es avara, le permite dar fin a su porf�a. En el preciso instante de la muerte descubre que esa vasta algarab�a de l�neas es la imagen de su cara.

"La suma", JORGE LUIS BORGES

AQUEL hombre trabajaba con ah�nco. Era un obrero responsable, tranquilo, de modales austeros y suaves a quien le era f�cil tener amigos y llevarse bien con sus compa�eros y jefes. Este modo de ser, y sus deseos de trabajar y progresar, lo hab�an hecho —a los 25 a�os— uno de los jefes de cuadrilla que constru�an la l�nea del ferrocarril en el estado de Vermont, entre Rutland y Burlington, en los Estados Unidos. Su nombre era Phineas Gage.

Ese d�a, el 13 de septiembre de 1848, era necesario hacer volar una gran roca que se atravesaba en el camino de la v�a, y Phineas decidi� que �sa era una tarea que �l personalmente deb�a realizar. Primero hizo una profunda perforaci�n en la roca y la llen� de p�lvora. Tom� entonces una barreta de fierro para apisonar la p�lvora en el fondo de la perforaci�n, antes de cubrirla con arena y provocar la explosi�n que volar�a la roca para dar paso a la v�a del tren. Y entonces ocurri� el accidente. Al apisonar la p�lvora, la barreta se frot� contra una de las paredes de la perforaci�n y provoc� una chispa, la cual hizo explotar la dinamita. Con la fuerza de la explosi�n, la barreta de m�s de un metro de largo, 3 cent�metros de di�metro y 6 kilogramos de peso sali� disparada con enorme fuerza, convirti�ndose en un poderoso proyectil que encontr� en su camino la cabeza de Phineas Gage. La barreta penetr� por la parte superior de la �rbita del ojo izquierdo, y en una fracci�n de segundo perfor� el cerebro y sali� por la parte superior del cr�neo cerca de la frente de Phineas, y aterriz� a unos cuarenta metros de la roca.

Phineas Gage no muri� a ra�z de este terrible accidente. Los dos m�dicos que una media hora despu�s lo atendieron en el peque�o pueblo situado a un kil�metro del sitio del accidente no pod�an creer que Phineas estuviera no solamente vivo, sino tambi�n consciente. Esa misma noche, unas 6 horas despu�s, Phineas pod�a hablar y recordar con claridad todo lo que hab�a sucedido, e inclusive dec�a que en pocos d�as estar�a de nuevo trabajando. A pesar de que no hab�a duda que la barreta hab�a pasado a trav�s de la parte m�s anterior de su cerebro, separando una parte del mismo del resto, su percepci�n del tiempo, sus sentidos y su lenguaje no hab�an sido afectados.

El estado de Phineas en los d�as siguientes fue muy grave. Adem�s de la sangre que hab�a perdido, la herida se infect� y estuvo muy cerca de morir. Sin embargo, su fuerte naturaleza y las altas dosis de los antis�pticos de entonces —en 1848 no hab�a antibi�ticos— le salvaron y dos meses despu�s del accidente se sent�a listo para empezar una nueva vida. La pregunta para nosotros es �c�mo iba a ser esa nueva vida?, �en qu� se iba a afectar —si es que alg�n cambio habr�a— la vida de un hombre que hab�a perdido una parte de su cerebro, al ser esta parte desconectada del resto por el paso de la barreta? La respuesta a estas preguntas nos la da el testimonio de uno de los m�dicos que lo atendieron y que lo vio de nuevo a�os despu�s. Este m�dico escribi�:

Aunque su salud f�sica parece haberse recuperado, el equilibrio entre sus facultades intelectuales y sus tendencias m�s animales parece haberse destruido. Es irreverente, agresivo, dado a exclamaciones profanas y vulgares (lo cual no era su costumbre), manifestando muy poca deferencia hacia sus compa�eros, impaciente para realizar sus deseos, obstinado y al mismo tiempo caprichoso y vacilante, haciendo muchos planes para el futuro que m�s tardan en ser pensados que en ser abandonados... En este aspecto su mente cambi� radicalmente, tanto que sus amigos y conocidos dicen de �l que "ya no es Gage".

Este cambio fue tan notorio que sus patrones no quisieron recontratarlo y Phineas se dedic� a vagar por el territorio de Estados Unidos y por Sudam�rica, cargando consigo la barreta y exhibi�ndose en ferias como un milagro viviente. Finalmente muri� en San Francisco, y tanto la barreta como el cr�neo de Phineas se recuperaron y en la actualidad pueden verse en el museo de la Escuela de Medicina de Harvard, en Massachusetts.

ZONAS DEL CEREBRO: �DISTINTAS FUNCIONES?

�Qu� interpretaci�n puede darse a este caso tan excepcional de la vida real que parece inventado, como el del individuo que perdi� todos sus sentidos y la capacidad de mover los m�sculos relatado al inicio de este libro? En cierto modo este caso verdadero es la contrapartida del narrado en el cap�tulo I: un individuo que conserva perfectamente todos sus sentidos y la capacidad �ntegra de sus movimientos musculares, pero cambia su personalidad, ya no es el mismo, debido a una lesi�n del cerebro en la que el l�bulo frontal (llamado as� por estar colocado en la parte anterior del cr�neo sobre las �rbitas de los ojos) fue separado de todas las otras partes del cerebro. Una conclusi�n apresurada pero razonable ser�a que ese l�bulo del cerebro es la regi�n que determina la personalidad y el modo de ser de cada individuo, por lo cual al ser separado o destruido, dicha personalidad cambia radicalmente. Con esta idea en mente, un siglo despu�s de este accidente, entre 1935 y 1950, se realizaron varios miles de operaciones quir�rgicas conocidas con el nombre de lobotom�a frontal, en las cuales los neurocirujanos hac�an pr�cticamente lo mismo que la barreta, es decir, desconectar el l�bulo frontal del resto del cerebro, s�lo que en una sala de operaciones y con toda la asepsia necesaria para evitar infecciones. Parad�jicamente, el objetivo de estas operaciones era precisamente cambiar la conducta de ciertos pacientes agresivos o con alteraciones mentales, para volverlos m�s "normales". El portugu�s Egas Moniz, un neuropsiquiatra, concibi� esta idea al conocer los resultados de una lobotom�a frontal realizada en un chimpac� que mostraba una conducta muy temperamental y dif�cil de manejar cuando algo no le sal�a bien al rebuscar d�nde hab�an ocultado sus alimentos, conducta que desapareci� despu�s de la lobotom�a. Sobre esta endeble base experimental, Moniz y sus colaboradores, y despu�s otros neurocirujanos, realizaron muchas lobotom�as frontales con resultados seg�n ellos muy alentadores. Sin embargo, esta operaci�n carente de fundamento, pr�cticamente ya no se realiza. Si se piensa en la historia de Phineas Gage, ciertamente no es f�cil encontrar una justificaci�n apropiada para que a tantas personas se les haya sometido a tan riesgosa mutilaci�n cerebral.

Independientemente de esta equivocada concepci�n de los padecimientos mentales y de la participaci�n de los l�bulos frontales en ellos, el accidente de Phineas Gage hizo ver que algunas regiones del cerebro podr�an estar relacionadas con cierta funci�n particular, es decir, que parecer�a haber una especializaci�n interna en el cerebro mismo. Esta idea llev� a exageraciones casi irracionales por parte de los llamados fren�logos de la segunda mitad del siglo XIX, quienes en su af�n de asignar funciones mentales espec�ficas para cada zona cerebral, llegaron a hablar de regiones que determinar�an hasta las actitudes pol�ticas, como el "republicanismo". Por si fuera poco, los fren�logos afirmaban que era posible determinar las tendencias, el modo de ser y las caracter�sticas mentales de las personas analizando las protuberancias del cr�neo y de la cara, pues �stas reflejarían cu�les de las �reas cerebrales eran m�s grandes o m�s importantes. Se relata, por ejemplo, el caso de una mujer particularmente bien dotada para las relaciones morosas que ten�a unas protuberancias craneales excepcionalmente grandes detr�s de los o�dos, lo cual dio pie a los fren�logos para postular que este tipo de protuberancias indicaba una habilidad especial para el amor f�sico.

La frenolog�a fue muriendo lentamente de muerte natural por carencia de evidencias cient�ficas que la sustentaran, a pesar de que a principios de este siglo se llegaron a dise�ar aparatos m�s o menos sofisticados para determinar qu� partes del cr�neo eran m�s prominentes y as� establecer el modo de ser de las personas . Sin embargo, la muerte de la frenolog�a causada por su misma exageraci�n no destruy� la idea de que el cerebro est� organizado en regiones diferentes, las cuales probablemente tengan que ver con ciertas funciones espec�ficas. Experimentos en humanos llevados a cabo alrededor de 1950 por Jackson y Penfield demostraron que si se estimulaba la corteza cerebral el�ctricamente era posible observar la contracci�n de un m�sculo o grupo de m�sculos preciso, dependiendo del sitio de la corteza que era estimulado. Se descubri� as� que existe una zona especial de la corteza cerebral donde se localizan las motoneuronas responsables del movimiento de los m�sculos de las extremidades, los dedos, el tronco, la lengua, la cara, etc. Adem�s, lo que fue todav�a m�s interesante: se descubri� que la zona de la corteza que controlaba la actividad de los m�sculos con mayor movilidad o mejor control, como son los del pulgar o los de la lengua, ten�a una superficie mucho m�s extensa que la de aquellos m�sculos de movilidad limitada y de importancia menor en las funciones motoras, como son los m�sculos del tronco, incluyendo el t�rax y el abdomen. Se construy� as� el llamado hom�nculo motor que se puede observar en la Figura 30, en el cual el tama�o de cada regi�n del cuerpo representa comparativamente qu� tan grande es el �rea de la corteza cerebral que controla los m�sculos de dicha regi�n corporal.

Figura 30. La llamada corteza cerebral motora (dibujo del lado derecho) en el l�bulo parietal de los hemisferios cerebrales, controla los movimientos de los m�sculos de lado contrario del cuerpo. Lo m�s interesante es que la superficie de la corteza que controla los m�sculos de movilidad m�s amplia y al mismo tiempo m�s fina y precisa, como los de la cara, boca, manos, pulgar y lengua, es mucho mayor que aquella del tronco, muslo y piernas. Esto es lo que est� representado por el "hom�nculo" dibujado en el extremo derecho. Lo mismo sucede con la corteza sensitiva (dibujo del lado izquierdo), a la cual llegan los est�mulos t�ctiles de todo el cuerpo. En este caso, la superficie de la corteza m�s extensa corresponde a los sitios del cuerpo que poseen sensibilidad m�s exquisita, como labios, lengua, faringe, dedos de mano y pies, as� como �rganos genitales.

En experimentos paralelos, en los cuales se tocaban levemente con un alfiler o con objetos romos distintas partes del cuerpo y simult�neamente se registraba la actividad el�ctrica de distintas zonas de la corteza cerebral, se descubri� que exist�an regiones en dicha corteza que recib�an espec�ficamente los est�mulos sensoriales de la piel de cada zona del cuerpo, y de nuevo hab�a una correlaci�n entre la capacidad de sentir m�s finamente y la extensi�n de la corteza que recib�a tales est�mulos. Por ejemplo la lengua, que es uno de los �rganos con más fina sensibilidad que el hombre posee (como es de experiencia de todos, basta el m�s fino cabello o pelusilla en la lengua para sentirla, lo cual no sucede ni siquiera con la yema de los dedos), as� como los �rganos sexuales, tienen un �rea muy extensa en la corteza que se encarga de recibir y procesar la llegada de estos est�mulos sensoriales; en contraste, otras regiones como el t�rax tienen una representaci�n peque�a en la corteza sensitiva. La zona de la corteza sensitiva es diferente de aqu�lla de la corteza motora, estando una por detr�s de la otra, situadas en la parte posterior del l�bulo frontal del cerebro.

CENTROS NEURONALES EN EL INTERIOR DEL CEREBRO

Adem�s de la corteza cerebral, que como su nombre indica es la capa superficial que recubre los hemisferios cerebrales y que tiene muchos surcos que aumentan considerablemente su superficie, en el interior del cerebro existen grupos de neuronas bien definidos, separados de otros grupos por las fibras nerviosas constituidas por los grandes conjuntos de axones que van de un lado a otro del cerebro, y es lo que se denomina "materia blanca", en contraposici�n con los grupos de neuronas, que constituyen la llamada "materia gris". (Figura 31.) Algunos de estos grupos o n�cleos neuronales del interior del cerebro tambi�n se han relacionado con aspectos espec�ficos del funcionamiento del cerebro, por ejemplo el control de los movimientos musculares, particularmente de los movimientos finos, o inclusive de otras funciones que podr�amos llamar m�s relacionadas con las actividades mentales. Por ejemplo, experimentos realizados en ratas a las cuales se les ha implantado un electrodo (varilla muy delgada de un metal que es capaz de conducir la electricidad) en una parte del interior del cerebro conocida como "sistema l�mbico", han demostrado claramente que si el electrodo est� en cierto sitio particular, y �ste se estimula por medio del paso de una peque��sima corriente el�ctrica, el animal muestra signos claros de ira, atacando pr�cticamente cualquier objeto que se acerque, vivo o no; en cambio si se estimula otra zona cercana, lo que sucede es que el animal se queda exageradamente tranquilo y no responde a est�mulos que normalmente provocar�an en �l una reacci�n de defensa o de ataque.

Al ser estimuladas otras zonas del cerebro se producen, aparentemente, una muy intensa sensaci�n placentera. Esto ha podido demostrarse en ratas a las que se les ha colocado un electrodo en una regi�n del sistema l�mbico, diferente a las mencionadas arriba, de tal manera que el cable del electrodo est� conectado a un dispositivo que permite que la propia rata se estimule a s� misma en esa regi�n del cerebro, si presiona una palanca con las patas. Lo que se ha observado en estos casos es que una vez que la rata se ha autoestimulado una vez, empieza a presionar la palanca en forma continua durante mucho tiempo, llegando inclusive al grado de dejar de comer por no interrumpir la autoestimulaci�n. Aunque es claro que no podemos saber qu� es lo que la rata siente al autoestimularse, es evidente que la sensaci�n que obtiene debe ser extraordinariamente placentera, pues de otro modo no se concibe que contin�e haci�ndolo tan repetidamente hasta el grado de dejar de comer. De manera an�loga pero contraria, al ser estimuladas otras regiones del sistema l�mbico producen una sensaci�n que seguramente es muy desagradable, pues la rata una vez que ha apretado la palanca para autoestimularse no vuelve jam�s a acercarse a ella. Se habla as� de centros del cerebro relacionados con el placer o con el desagrado.

Figura 31. La materia gris cerebral est� constituida por la corteza que recubre los dos hemisferios cerebrales y por los grupos de neuronas que est�n situados en su interior, mientras que la materia blanca est� formada por los conjuntos de fibras nerviosas (axones) que viajan de una parte a otra del cerebro y a lo largo de la m�dula espinal. En este corte del cerebro se observa la corteza y algunos de los n�cleos neuronales del interior. El corpus callosum o cuerpo calloso, es un gran conjunto de fibras que comunica los hemisferios cerebrales entre s�. En este dibujo se ve cortado, como se ha hecho en monos con fines experimentales y en humanos con fines terap�uticos (v�ase el cap�tulo VI).

Hay todav�a interesantes ejemplos de centros cerebrales aparentemente responsables de otras funciones espec�ficas. Una lesi�n o la destrucci�n de una zona particular conocida con el nombre de "hipot�lamo", en la base del cerebro, hace que una rata empiece a comer descontrolada y vorazmente, sin saciarse aparentemente y volvi�ndose, en consecuencia, extraordinariamente obesa, por lo que se ha concluido que dicha zona corresponde al centro de la saciedad. De manera similar, se han descubierto otros centros como el de la sexualidad. Cuando �ste se estimula, el animal se vuelve hiperactivo sexualmente, y si es macho tender� a montar no s�lo a las hembras que se encuentren cerca, sino tambi�n a los machos o inclusive a otras especies animales diferentes a la suya (estos experimentos fueron hechos en gatos); m�s todav�a, un animal as� estimulado tender� a mostrar una conducta sexual a�n frente a ciertos objetos inanimados, por ejemplo animales de peluche.

CIRCUITOS NEURONALES Y LA FUNCI�N DE LAS REGIONES CEREBRALES

Los ejemplos que acabamos de citar en los p�rrafos anteriores, indican con claridad que, sin llegar a las absurdas exageraciones de los fren�logos, es claro que muchas regiones del cerebro tienen que ver espec�ficamente con una funci�n m�s o menos bien definida, tanto en lo que se refiere a sus aspectos motores como en aquellos m�s relacionados con las funciones mentales. Podr�amos todav�a mencionar otras �reas con una funci�n muy precisa, como es la regi�n del lenguaje oral, localizada en una regi�n peque�a del l�bulo temporal izquierdo. Es �sta la regi�n que cuando se destruye ocasiona la p�rdida de la capacidad para expresarse verbalmente.

�Qu� representan en t�rminos de conexiones neuronales los distintos grupos de neuronas que parecen estar relacionados con funciones espec�ficas? Si hemos insistido en los cap�tulos anteriores que las funciones del sistema nervioso dependen b�sicamente de la comunicaci�n entre las c�lulas nerviosas, �cu�l es la participaci�n de los mecanismos de comunicaci�n interneuronal mediante mol�culas neurotransmisoras en la realizaci�n de las funciones en que participan los diferentes grupos de neuronas? Podremos dar s�lo algunas respuestas parciales a esta importante e interesante pregunta. En primer lugar, es claro que si un n�cleo neuronal como los que hemos mencionado se a�sla de los dem�s, dif�cilmente podr�a producir las acciones descritas. Es s�lo mediante las conexiones de cada uno de esos n�cleos con otras regiones del cerebro que su funci�n se puede manifestar. Y si ahora pensamos c�mo tales conexiones entre los grupos neuronales se establecen, recordando la forma y organizaci�n de las neuronas, ser� f�cil concluir que los axones de las neuronas de un determinado n�cleo se dirigir�n precisamente a los otros n�cleos que tengan que ver tambi�n con la actividad o funci�n de que se trate, y �stos a su vez har�n lo mismo con otros, tal como ya hab�amos mencionado en el cap�tulo anterior. El resultado de estas comunicaciones entre grupos neuronales es la formaci�n de circuitos o redes de neuronas que en conjunto llevan a cabo un determinado aspecto de las funciones cerebrales.

Veamos ahora un poco m�s de cerca que papel tienen los neurotransmisores excitadores e inhibidores en el funcionamiento de los circuitos. Hemos visto en cap�tulos anteriores que las neuronas se comunican entre s� mediante mecanismos qu�micos que implican el uso de mol�culas mensajeras que llevan la informaci�n de excitaci�n o de inhibici�n a la siguiente neurona. Cuando se trata de circuitos formados por muchas neuronas es claro que el funcionamiento del circuito neuronal completo depender� en �ltimo an�lisis de la manera en que los diferentes neurotransmisores excitadores e inhibidores que participan en cada una de las conexiones del circuito est� funcionando en un momento dado.

Teniendo en mente lo anterior, podemos imaginar el funcionamiento del circuito si pensamos que �ste opera mediante la integraci�n de las entradas y las salidas. Por ejemplo, si al circuito en cuesti�n llegan varias entradas provenientes de neuronas de tres o cuatro sitios o regiones distintas del cerebro y todos estos axones son excitadores, esa informaci�n tendr� que ser procesada como una suma de est�mulos que llegan de distintos sitios, de tal modo que la salida del circuito estar� activada y �ste enviar� su se�al hacia otro u otros circuitos o n�cleos neuronales.

Hasta aqu� no habr�a gran diferencia entre una sola neurona y un grupo de ellas en un circuito, excepto en que se estar�an sumando las entradas, mediante el proceso que se conoce como suma espacial o topogr�fica, ya que dichas entradas provienen de regiones diferentes. Sin embargo, si recordamos la existencia de las neuronas inhibidoras y nos imaginamos que dentro de la organizaci�n del circuito puede haber una o varias neuronas de este tipo, las cuales pueden inhibir a muchas de las neuronas excitadoras del propio circuito, el panorama cambiar� de manera importante. En efecto, por más que puedan llegar al circuito muchos est�mulos excitadores provenientes de otros n�cleos neuronales, tales excitaciones ser�n matizadas o controladas por las neuronas inhibidoras que forman parte del mismo circuito. Como se observa en la Figura 32, esta posibilidad de organizaci�n permite que un determinado circuito tenga muy interesantes posibilidades de autorregulaci�n. As�, cabe la posibilidad de que una neurona cuyo ax�n emerja del circuito tenga una colateral que se comunique con una neurona inhibidora, la cual a su vez va a inhibir a otra u otras neuronas excitadoras del propio circuito. De esta manera, las posibilidades de procesamiento o manejo de la informaci�n que llega a cada circuito neuronal son m�ltiples y pueden graduarse de acuerdo a las necesidades o condiciones de funcionamiento del circuito. El ejemplo de la figura 32 nos ayudar� a entender este mecanismo. El ax�n de la motoneurona que emerge de la m�dula espinal para dirigirse a un m�sculo y excitarlo —en este caso hacer que se contraiga—, emite una colateral cuando todav�a est� dentro de la m�dula, la cual se comunica con una interneurona de ax�n corto, llamada por esta raz�n interneurona, la cual es inhibidora de la propia motoneurona que hab�a emitido la colateral. Es claro que el resultado de la existencia de este tipo de arreglos entre neuronas excitadoras e inhibidoras lleva a la posibilidad de controlar a una neurona excitadora, de tal manera que �sta tenga limitada su acci�n y sea m�s dif�cil caer en un estado de hiperexcitaci�n que evidentemente ser�a peligroso para el m�sculo y por consiguiente para el organismo en su conjunto.

Figura 32. Los mecanismos de inhibici�n permiten la regulaci�n de la contracci�n de los m�sculos agonistas y antagonistas. Cuando el m�sculo flexor es excitado, como en la figura 3, la neurona sensitiva excita a la motoneurona que har� contraer a ese m�sculo, pero al mismo tiempo, mediante una colateral, excita a una neurona inhibidora (en negro) de la m�dula espinal, la cual inhibir� la motoneurona del m�sculo antagonista extensor. Adem�s el ax�n de la motoneurona del m�sculo flexor emite una colateral que excita a otra neurona inhibidora (tambi�n de negro) que a su vez inhibir� asimismo la motoneurona del m�sculo antagonista y a la propia motoneurona del flexor y de su agonista, proporcionando as� un mecanismo regulador que permite una contracci�n m�s controlada de todos los m�sculos que participan en la movilidad de la articulaci�n.

Vayamos ahora un poco m�s all�, intentando ver qu� sucede cuando la salida de un circuito afecta a otro circuito. Regresemos a nuestro ejemplo de la motoneurona que sale de la m�dula espinal y cuyo colateral del ax�n excita a una interneurona inhibidora. �Qu� pasar�a si el ax�n de esta �ltima neurona inhibiera la motoneurona de otro m�sculo? A primera vista parecer�a que este tipo de arreglo —ya descrito en el cap�tulo III—, no podr�a tener ninguna utilidad, ya que dar�a la impresi�n de interferir con otro sistema neuronal independiente, lo cual no suena razonable. Sin embargo, si pensamos que esta segunda neurona que ser�a inhibida como consecuencia de la excitaci�n de la motoneurona inicial, podr�a ser la que se encargara de excitar precisamente al m�sculo antagonista que resultar� excitado por la primera neurona del sistema, nos dar�amos cuenta que �ste ser�a un mecanismo muy �til y eficiente para permitir que el m�sculo se contraiga. En efecto, mediante este arreglo de excitaci�n e inhibici�n se excita un m�sculo al mismo tiempo que se inhibe a su antagonista, con lo cual la oposici�n entre ambos queda anulada (v�ase la Figura 32).

Los ejemplos anteriores dan una idea clara de c�mo dentro de un mismo circuito los mecanismos de inhibici�n permiten un control fino de su funcionamiento global; adem�s, estos mismos mecanismos por inhibici�n son capaces de regular el funcionamiento de un circuito neuronal como resultado de la actividad de otro circuito.

Figura 33. Los circuitos neuronales con neuronas inhibidoras intercaladas proporcionan eficientes mecanismos reguladores de las respuestas a est�mulos externos. En este esquema, un est�mulo inicial captado por la neurona A puede causar inicialmente una respuesta de ataque a causa del est�mulo, mediante la excitaci�n de la neurona B. Si como consecuencia del ataque se produce una sensaci�n de "gusto", se reforzar� dicha respuesta de ataque, mientras que simult�neamente se inhibe la posible respuesta de huida mediante la neurona inhibidora que act�a sobre la neurona C. Por el contrario, si la consecuencia de ataque es dolor, registrado por la neurona C, �sta generar� una respuesta de huida al tiempo que mediante la colateral de su ax�n y la correspondiente neurona inhibidora, inhibe la neurona B. Las neuronas inhibidoras son las negras, y su acci�n esta se�alada en la sinapsis correspondiente con el signo (-). Todas las otras neuronas y sus correspondientes sinapsis son excitadoras. Las flechas se�alan la direcci�n de la informaci�n a lo largo de los axones.

Imaginemos ahora el circuito hipot�tico de solamente cinco neuronas que se observa en la Figura 33. En este circuito se ha sobresimplificado muchas cosas, entre ellas los sistemas de llegada de est�mulos dolorosos ("dolor") o de gusto ("gusto"), as� como las salidas, marcada como "ataque" o "huida". Haciendo una analog�a con los circuitos que controlan la contracci�n de los m�sculos y sus antagonistas —en los que ya vimos que si no se inhibe el m�sculo antag�nico es dif�cil que se contraiga aqu�l que se quiere contraer— de manera similar, si no se inhibe el circuito que determina la huida, no se podr� poner en marcha el circuito que origina el ataque. Nuevamente, y siguiendo con la analog�a de los mecanismos, es necesario que exista una neurona inhibidora capaz de inhibir el circuito antag�nico a aqu�l que se desea echar a andar. Naturalmente, para que esta neurona inhibidora realice su funci�n acoplada entre los dos circuitos, se requiere que la colateral de cada uno de ellos excite las neuronas inhibidoras del mecanismo contrario al mismo tiempo que se activa o excita el que debe predominar (v�ase la Figura).

Es claro que la existencia de neuronas inhibidoras dentro de los circuitos neuronales conlleva la posibilidad de regular, controlar o modular el funcionamiento de ellos y, lo que es quiz� m�s importante, permite la posibilidad tambi�n de modular la actividad de otros circuitos neuronales opuestos, al tiempo que se activa el requerido.

NEUROTRANSMISORES Y FUNCIONES CEREBRALES: EXPERIMENTOS CON DROGAS

Regresemos a los mecanismos qu�micos de la comunicaci�n entre las neuronas, revisados en el cap�tulo anterior, pero ahora tratemos de analizarlos en t�rminos de circuitos neuronales. Para este prop�sito describiremos algunos experimentos que permiten algunas conclusiones interesantes respecto a c�mo funcionan algunos de los circuitos neuronales que tienen que ver con el control de los movimientos voluntarios. Adem�s, en el animal �ntegro, estos experimentos permiten ver con cierta claridad el papel de algunas neuronas inhibidoras en el funcionamiento de los circuitos mencionados.

Hagamos inicialmente algunas consideraciones respecto a c�mo podr�a ser estudiada la comunicaci�n interneuronal y adem�s, c�mo ser�a posible distinguir entre la actividad de la neuronas excitadoras y las inhibidoras en el animal vivo. Pregunta dif�cil para adentrarnos en su respuesta y as� poder referirnos a los experimentos anunciados; damos por sentado que estamos hablando de comunicaci�n qu�mica y no el�ctrica, entre neuronas; comunicaci�n que es la m�s importante y abundante en cerebro y m�dula espinal de vertebrados, particularmente de los mam�feros a los cuales el hombre pertenece. Recordemos que por definici�n la comunicaci�n qu�mica implica que la neurona a comunicar con la siguiente, libere un neurotransmisor al espacio que la separa de ella y que dicho neurotransmisor se combine espec�ficamente con la mol�cula receptora localizada en la membrana de la segunda neurona. Considerando lo anterior es f�cil visualizar que mediante manipulaciones de la funci�n de los neurotransmisores sea posible alterar experimentalmente el funcionamiento de alguno o algunos de los pasos en la comunicaci�n interneuronal. Por ejemplo, si cada neurotransmisor debe ser sintetizado, como hemos dicho, por la terminal del ax�n en el sitio en que �ste se comunica con la otra neurona, �habr� alg�n modo de impedir que se forme dicho transmisor sin afectar la s�ntesis de otros transmisores? Debido a la manera como se llevan a cabo las reacciones bioqu�micas dentro de las c�lulas, las cuales requieren, como hemos dicho en el cap�tulo II, que ciertas prote�nas con propiedades catal�ticas participen, la respuesta es: s�, mediante el uso de ciertas drogas o f�rmacos, se puede "enga�ar" a la prote�na que sirve para formar el neurotransmisor, y as� impedir que �ste se sintetice. Como este tipo de prote�nas posee esa extraordinaria propiedad de la especificidad o selectividad, sobre la cual insistimos mucho en el cap�tulo II, es posible usar drogas que impidan la s�ntesis de un neurotransmisor s�lo, sin afectar a otros neurotransmisores.

Con esta informaci�n, imaginemos ahora que disponemos de una droga capaz de impedir la s�ntesis de un neurotransmisor inhibidor, pero no sabemos qu� es lo que �ste hace primordialmente en los complicados circuitos neuronales del cerebro. Una manera de saberlo ser�a inyectar la droga en cuesti�n al animal y observar qu� efectos tiene sobre su conducta. Desde luego que estamos simplificando el problema y dando por sentado que la droga inyectada efectivamente impide la s�ntesis del transmisor y que adem�s puede penetrar al cerebro por la sangre cuando se inyecta. Tomemos pues un rat�n albino, animales f�cilmente manejables y que se usan rutinariamente en los laboratorios de todo el mundo, e inyect�mosle nuestra droga. Coloquemos al rat�n en una jaula transparente para observarlo, sent�monos en un banco c�modo, con l�piz y papel o una videograbadora si disponemos de ella y veamos qu� le pasa al rat�n. Recordando que el transmisor cuya s�ntesis estamos impidiendo con la droga inyectada es un transmisor inhibidor, veremos que al cabo de unos 30 a 45 minutos, el rat�n se muestra inquieto, se rasca continuamente la cara, se limpia los bigotes, se acicala la parte m�s alta de la cabeza, brincotea un poco y despu�s de varios minutos con esta conducta, de pronto corre muy r�pidamente golpe�ndose con las paredes de la jaula durante 5 o 10 segundos, despu�s, pone todos sus m�sculos muy r�gidos en una contracci�n generalizada de toda la musculatura. Esta contracci�n total, muy intensa, puede terminar con la vida del rat�n si los m�sculos respiratorios del t�rax y el diafragma se ven tambi�n afectados, pues no podr�a seguir respirando. Si esto �ltimo no sucede, el rat�n se recuperar� lentamente, pero unos cuantos minutos m�s tarde volver� a caer en ese estado de contracci�n generalizada.

La conducta motora que acabamos de describir es muy parecida a ciertos tipos de convulsiones de tipo epil�ptico en el hombre, por lo que puede afirmarse que en el experimento descrito estamos produciendo en el rat�n epilepsia experimental. Si recordamos ahora lo que origin� el experimento, el hecho de que la droga que inyectamos impide la formaci�n de un transmisor inhibidor, la conclusi�n de este resultado experimental debe ser que muy probablemente la funci�n de ese transmisor es participar como inhibidor en los circuitos neuronales que tienen que ver con el inicio de los est�mulos que finalmente van a producir la contracci�n de los m�sculos. Al inyectar la droga e impedir que el transmisor se sintetice por la neurona inhibidora, aquellas neuronas que forman el extraño homúnculo que aparece considerando la superficie de la corteza cerebral destinada a los diferentes m�sculos—, y por consiguiente �stas disparan en forma no modulada, descontrolada y sobrevienen las convulsiones.

Naturalmente que esta conclusi�n no se puede considerar como definitiva si no est� apoyada en otros hechos experimentales que la confirmen. Entre los varios experimentos que se han dise�ado para saber si en verdad la conclusi�n a que hemos llegado es correcta, se ha inyectado otra droga cuya acci�n no es impedir la s�ntesis del transmisor inhibidor, sino antagonizar la combinaci�n de �ste con su receptor en la membrana de la neurona motora. El resultado de inyectar esta droga es muy similar al de impedir la s�ntesis del transmisor, s�lo que los efectos son ahora m�s r�pidos. En este caso el rat�n tiene convulsiones s�lo 5 o 10 minutos despu�s de la inyecci�n y estas convulsiones son muy parecidas a las observadas con la otra droga. La hip�tesis de que el neurotransmisor en cuesti�n es un regulador natural de los circuitos cerebrales que tienen que ver con el inicio de la contracci�n de los m�sculos se ve as� fuertemente apoyada. Era de esperarse que la acci�n de esta nueva droga fuera similar a la de la inhibici�n de la s�ntesis del transmisor, ya que si �ste no puede combinarse con su receptor es como si su acci�n hubiera disminuido mucho o como si no existiera, pues mientras no act�e sobre la mol�cula receptora de la siguiente neurona, nada sucede desde el punto de vista de la comunicaci�n entre las dos neuronas. En ambos casos se logra enmudecer la comunicaci�n: la primera neurona no puede hablar cuando se impide que forme su transmisor o bien la segunda no puede o�r, porque se ha tapado su receptor. De este modo, mediante este tipo de experimentos, se ha podido conocer que existe un neurotransmisor inhibidor cuya acci�n es precisamente la de regular, o mantener bajo estricto control, la actividad de las neuronas excitadoras de cuya acci�n depende la contracci�n de los m�sculos. Dichas neuronas se encuentran localizadas en los sitios de la corteza motora, la cual constituye parte fundamental de los circuitos de excitaci�n muscular.

M�S EXPERIMENTOS CON DROGAS: ACCI�N SOBRE LA COMUNICACI�N NEUROMUSCULAR

Los experimentos relatados nos muestran la enorme utilidad del buen uso de las drogas como herramienta para ver qu� est� sucediendo en ciertos circuitos neuronales y cu�les son los neurotransmisores con los que �stos trabajan. Gracias a drogas capaces de alterar el funcionamiento del cerebro, hemos podido conocer la naturaleza de muchas mol�culas neurotransmisores en distintas regiones del sistema nervioso y podemos tener cierta idea de qu� funci�n llevan a cabo —inhibidora o excitadora— en dichos circuitos. Mediante su uso podemos no s�lo impedir la s�ntesis de neurotransmisor o la combinaci�n con su receptor en la membrana de la siguiente neurona, sino tambi�n evitar que el transmisor se libere desde la terminal ax�nica o bien aumentar su liberaci�n. En el laboratorio del autor se han utilizado algunas de estas drogas que evitan o aumentan la liberaci�n de los neutransmisores con resultados interesantes para la discusi�n de este cap�tulo. �Qu� sucede cuando a un animal se le inyecta una droga que inhibe la liberaci�n del transmisor? Pensemos, inicialmente, no en el cerebro sino en la comunicaci�n entre las terminales nerviosas de las neuronas motoras sobre los m�sculos, es decir, en la comunicaci�n neuromuscular. Recordemos que cuando estas neuronas —localizadas en la m�dula espinal— se excitan, liberan desde sus terminales vecinas al m�sculo un transmisor excitador que act�a sobre la membrana de las c�lulas musculares y como consecuencia el m�sculo se contrae. Si inyectarnos a un rat�n la droga mencionada, a una dosis que pueda llegar hasta los sitios de comunicaci�n entre los nervios y los m�sculos, la droga impedir� que el transmisor sea liberado y por consiguiente los m�sculos ya no podr�n contraerse por falta de esta comunicaci�n excitadora. El resultado ser� que el rat�n no pueda moverse, caer� en un estado de par�lisis con los m�sculos fl�ccidos, tal como se ve en la fotograf�a. (Figura 34.)

Figura 34. Este rat�n est� totalmente paralizado por la inyecci�n de una sustancia que inhibe la liberaci�n del transmisor que excita los m�sculos. Este experimento fue realizado en el laboratorio del autor, como se describe en el texto. Ning�n rat�n no paralizado permite ser sostenido de la piel del cuello, pues r�pidamente se voltear�a para morder a quien lo intenta.

�C�mo comprobar que la droga inyectada est� efectivamente actuando mediante la inhibici�n de la liberaci�n del neurotransmisor? Una manera m�s o menos obvia es inyectar al rat�n paralizado otra droga que tenga el efecto contrario, es decir, que estimule la liberaci�n del transmisor. Afortunadamente tambi�n existen este tipo de drogas. El experimento siguiente al de la producci�n de la par�lisis con la primera droga fue tomar al animal paralizado e inyectarle la segunda droga. El resultado fue emocionante: a los dos o tres minutos de la segunda inyecci�n, los animales empezaron a mover ligeramente las patas y, en otros dos o tres minutos, eran capaces de caminar casi normalmente. Lo que hicimos en estos experimentos fue entonces antagonizar el efecto paralizante de la primera droga con la segunda, confirmando as� que la par�lisis se deb�a a la disminuci�n de la liberaci�n del transmisor, de modo que al incrementar dicha liberaci�n por la segunda droga, los animales pod�an de nuevo moverse normalmente.

Los experimentos que acabamos de relatar nos muestran con gran claridad que el control de la intensidad de los movimientos musculares se ejerce por la cantidad de transmisor que es liberado en cada momento desde las terminales de los nervios, es decir, de los axones de las neuronas excitadoras cuyo soma se encuentra en la m�dula espinal. En la vida real existen numerosos ejemplos de la acci�n de drogas usadas como armas, que matan precisamente por alterar los mecanismos qu�micos de la comunicaci�n nerviosa. Por ejemplo, algunos gases usados durante la segunda Guerra Mundial act�an impidiendo las reacciones normales de interconversi�n del neurotransmisor activo sobre los m�sculos. El curare, veneno ancestralmente usado por algunas tribus del Amazonas, con el cual impregnan la punta de sus flechas, es una droga que se combina con los receptores al transmisor en los m�sculos y por los tanto �stos no pueden contraerse. Este veneno es extraordinariamente potente y basta una peque��sima cantidad para que los m�sculos respiratorios se paralicen sobreviniendo la muerte.

Los venenos de algunas serpientes, as� como el de la ara�a conocida como viuda negra, contienen toxinas que al parecer tambi�n act�an sobre los mecanismos de liberaci�n de transmisores, bien porque impiden dicha liberaci�n o porque producen una liberaci�n masiva de ellos. No es dif�cil imaginar que, si estos venenos llegan hasta el cerebro, afecten el funcionamiento de varios de los circuitos neuronales. Debemos aqu� recordar tambi�n que muchos de los circuitos neuronales son los que controlan las llamadas funciones involuntarias del organismo a que nos referimos en el cap�tulo I, tales como la contracci�n del coraz�n o la respiraci�n. Es evidente entonces que si estos venenos afectan, como muchas veces ocurre, los mecanismos de transmisi�n entre las neuronas de este tipo de circuitos, la muerte puede sobrevenir muy r�pidamente.

LA REGULACI�N FINA DE LOS MOVIMIENTOS Y LA ENFERMEDAD DE PARKINSON

Volvamos un poco m�s sobre los circuitos que controlan los movimientos musculares. Hemos dado ejemplos de experimentos en los que la movilidad muscular se altera en los dos sentidos: en una hiperactividad que resulta en convulsiones, o en una hipoactividad que resulta en par�lisis. Estos ejemplos, sin embargo, se refieren s�lo a acciones sobre los m�sculos mismos o sobre los circuitos que en forma directa inician la estimulaci�n que finalmente provoca que el m�sculo se contraiga. Adem�s de estos circuitos, en el interior del cerebro existen otros que se encargan de establecer una regulaci�n muy fina de los movimientos. Con regulaci�n de movimientos finos quiero decir aqu�lla que es necesaria para realizar las tareas de todos los d�as y que precisamente por ser cosas rutinarias no nos percatamos del incre�ble y exquisito control que requieren. Me refiero por ejemplo a tomar un vaso lleno de agua, llevarlo a los labios y beber el contenido sin derramar una gota, o servirse del cuchillo y tenedor para cortar y comer la carne, o pelar una naranja, o escribir, o caminar a una velocidad perfectamente controlada de acuerdo con la prisa que se tenga, y con el tipo de piso sobre el que se est�, librando los obst�culos que surjan, etc. Pr�cticamente cualquier actividad en que podamos pensar se podr�a usar como ejemplo de esta indispensable fin�sima regulaci�n de nuestros movimientos. Por supuesto �sta es mucho m�s obvia si consideramos, ya no las actividades diarias que todo el mundo realiza todos los d�as, sino otras que requieren de gran destreza, entrenamiento, aprendizaje y finura. Los ejecutantes de instrumentos musicales son quiz� el mejor ejemplo de esto. Los movimientos de los dedos de un pianista, un guitarrista o un arpista son asombrosos por su precisi�n, no solamente en cuanto a tocar las teclas debidas o pulsar las cuerdas adecuadas sin equivocarse, sino tambi�n por la enorme velocidad con que los movimientos se realizan y la variedad en la intensidad, calidad de la vibraci�n y simultaneidad de las notas. La danza es tambi�n otro ejemplo maravilloso ya que en esta actividad son todos los m�sculos del cuerpo los que participan arm�nicamente del movimiento, logr�ndose un control exquisito de ellos. Otras actividades, menos art�sticas que las mencionadas pero tambi�n interesantes, requieren asimismo de un grado de control muscular extraordinario. Los acr�batas, malabaristas, prestidigitadores, escaladores de rocas, etc., nos dejan asombrados por el control que son capaces de tener sobre sus movimientos musculares.

Como lo pint� en palabras el poeta Luis Rius, ref�ri�ndose a la bailarina Pilar Rioja:

Podr�a bailar en un tablado de agua sin que su pie la turbase, sin que lastimara al agua. No en el aire, que al fin es humano el �ngel que baila. No, en el aire no podr�a, pero s� en el agua.

�Qu� circuitos cerebrales son los que participan en tan fina regulaci�n de los movimientos? En una de las regiones m�s internas del cerebro se encuentran dos grupos de neuronas conectados entre s� por sus axones, de tal manera que los axones de uno de los grupos llega hasta el otro y a su vez los axones de �ste regresan a los del primero. (Figura 35). Este circuito es en gran medida, aunque no �nicamente, el responsable del mencionado control de los movimientos musculares. Hace apenas cuatro a�os se descubri�, en otro de esos hallazgos fortuitos que al seguirse m�s profundamente proporcionan informaci�n de mucho valor, una sustancia muy t�xica que al ser inyectada a monos produc�a alteraciones del control de los movimientos. Estudios experimentales en varias especies animales demostraron que esta droga ten�a estos efectos debido a que produc�a una lesi�n permanente de las neuronas de uno de estos dos grupos neuronales que participan en el circuito mencionado. Como resultado de esta lesi�n, esas neuronas mueren y por consiguiente ya no pueden liberar su neurotransmisor y actuar sobre las neuronas del segundo grupo constituyente del circuito. Los s�ntomas que mostraban los monos as� lesionados eran muy parecidos a los de la enfermedad de Parkinson, la cual se conoce desde hace muchos a�os en humanos y se caracteriza porque los m�sculos est�n r�gidos y tienen un temblor fino que, a veces se exacerba precisamente, cuando el paciente trata de realizar alg�n movimiento delicado. De hecho, se sabe que esta droga es capaz de producir la enfermedad de Parkinson en humanos intoxicados con ella —en realidad as� fue como se descubri�, cuando se observ� que aparecieron algunos casos de enfermedad de Parkinson en j�venes menores de 30 a�os, cuando es bien conocido que esta enfermedad ataca a personas casi siempre mayores de 45 o 50 a�os—.

Figura 35. El control y la coordinaci�n de los movimientos musculares se ejercen principalmente mediante la actividad del circuito neuronal mostrado en este esquema de un corte del cerebro. El grupo de neuronas del tallo cerebral conocido como sustancia negra (SN) inhibe a otro grupo de neuronas localizado en el interior del cerebro, llamado cuerpo estriado (CE), el cual a su vez inhibe a la sustancia negra. Esta �ltima se comunica tambi�n con neuronas que a trav�s de varias conexiones (no mostradas pero esquematizadas por l�nea discontinua) act�an sobre las motoneuronas de la corteza cerebral. Las neuronas negras son inhibidoras, y la otra es excitadora. Aqu� s�lo se muestra el circuito de un hemisferio cerebral, pero en el otro hemisferio tambi�n existe. Las alteraciones de los movimientos que se observan en la enfermedad de Parkinson —fundamentalmente rigidez, temblores y falta de movilidad— se deben a que neuronas de la sustancia negra se destruyen. A�n no sabemos la causa de esta destrucci�n, pero experimentalmente es posible reproducir los s�ntomas de la enfermedad mediante ciertas drogas que lesionan selectivamente estas neuronas de la sustancia negra. La informaci�n que se obtenga de este tipo de experimentos quiz� proporcione la clave para entender por qu� ocurre el Parkinson.

Unos 10 a�os antes del descubrimiento de esta droga tan t�xica se sabía que la enfermedad de Parkinson se debe a la destrucci�n del n�cleo neuronal al que nos hemos referido. Este descubrimiento se hab�a hecho mediante un estudio bioqu�mico sobre cu�les eran los posibles neurotransmisores que se afectaban en distintas regiones del cerebro de pacientes que mor�an con esta enfermedad. Sin embargo, hasta la fecha no se sabe qu� es lo que causa que dichas neuronas mueran, por lo que el descubrimiento de la droga mencionada ha despertado mucho inter�s entre los investigadores ya que, precisamente por ser tan selectiva en la localizaci�n de las neuronas que mata, podr�a proporcionar la clave de c�mo y por que mueren tales neuronas en la enfermedad de Parkinson.

Podemos concluir que la enfermedad de Parkinson es una enfermedad de un circuito neuronal, en la cual ciertas neuronas mueren, mientras que el resto del cerebro est� normal. Es por esto que los tratamientos para la enfermedad, intentan sustituir al neurotransmisor que falta —debido a la lesi�n celular— Nuevamente enfatizamos que para conocer todo esto, primero fue necesario conocer los mecanismos de comunicaci�n interneuronal que nos han ocupado buena parte de este libro. Sin estos conocimientos nunca hubieran podido buscarse los defectos bioqu�micos que abrieron la puerta al descubrimiento del defecto en el neurotransmisor del grupo neuronal afectado.

�Quiere todo esto decir que ser� posible identificar una lesi�n o defecto funcional en un circuito espec�fico para cada enfermedad que afecta al sistema nervioso? Contestar esta pregunta no es f�cil. En principio, parece posible que algunos de los padecimientos neurol�gicos que afectan los movimientos musculares, como la epilepsia, s� pudieran tener su explicaci�n en lesiones m�s o menos espec�ficas de ciertos circuitos cerebrales. Los ejemplos dados al inicio de este cap�tulo sobre las funciones espec�ficas de varios de ellos podr�an hacer pensar que tambi�n algunas alteraciones de las funciones mentales propiamente dichas podr�an ser el resultado de lesiones restringidas a ciertos grupos neuronales. De hecho, �sta fue la base para las operaciones de lobotom�a frontal en pacientes con alteraciones mentales anteriormente mencionados. Sin embargo, cada vez es m�s claro que no es posible pensar en explicaciones simplistas de este tipo para entender la actividad mental y sus alteraciones patol�gicas, pues a�n estamos lejos de entender estas funciones en t�rminos de circuitos neuronales. Baste por ahora decir que los fen�menos de comunicaci�n interneuronal y particularmente los mecanismos qu�micos responsables de esta comunicaci�n, tienen sin duda mucho que ver en un gran n�mero de padecimientos neurol�gicos y mentales. En este sentido, la frase del investigador de finales del siglo pasado, Thudichum, podr�a ser prof�tica. Thudichum escribi� en 1884 en su Tratado sobre la constituci�n qu�mica del cerebro lo siguiente:

Creo que se demostrar� que las grandes enfermedades del cerebro y la m�dula espinal est�n relacionadas con cambios qu�micos espec�ficos en las neuronas... En resumen, es probable que con la qu�mica muchas alteraciones del cerebro y de la mente, que actualmente son oscuras, podr�n ser definidas con exactitud y ser susceptibles de un tratamiento preciso, y lo que es ahora el objeto de un ansioso empiricismo se convertir� en el orgulloso ejercicio de las ciencias exactas.

Es claro que a�n falta mucho tiempo y muchas investigaciones para que estas palabras de hace 100 a�os se hagan una realidad. �Hasta qu� punto esto ocurrir�? Es muy dif�cil de decir. En el pr�ximo cap�tulo cerraremos este discurso en el punto del futuro de la investigaci�n sobre las c�lulas de la mente.