La década del cerebro

              Rev .Acad .Canar
.
Cienc . , V (Num. 4), 167-181 (1993)
LA DECADA DEL CEREBRO
Discurso leido por el Academico-Electo
Ilmo Sr. Dr. JOSE REGIDOR GARCIA
en el acto de su recepcion el dia 15 de Diciembre de 1993
DISCURSO DE CONTESTACION
por el Academico Numerario
Ilmo Sr. Dr. JUAN JOSE BACALLADO ARANEGA
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LA DECADA DEL CEREBRO
Jose Regidor Garcia
Para disipar los terrores, esas tinieblas
del espiritu, no se necesita de los rayoa del sol
ni de los trazos luminosos del dla, sino del
estudio racional de la Naturaleza.
LUCRECIO: De Rerum Natura, libro II.
Uno de los hechos mas relevantes del ano 1.989 fue, sin duda, la decision
del Congreso de los Estados Unidos de America de declarar la decada de los
noventa como la DECADA DEL CEREBRO (Decade of the Brain).
Esta historica resolucion fue la conclusion de una campana emprendida, hace
ahora mas de cinco anos, por un grupo de neurocientiTicos norteamericanos,
empenados en dar a conocer el cerebro y la importancia que para la humanidad tiene
el profundizar en su conocimiento mediante la investigacion cientiTica.
En la Resolucion del Congreso de los Estados Unidos, los legisladores
plasmaron las razones que motivaron su decision que, entre otras, quedaron
reflejadas en los siguientes considerandos que transcribimos en traduccion literal:
Considerando que se estirna que el tratamiento, rehabilitacion y costos
relacionados con los trastomos, enfermedades e incapacidades que afectan al
cerebro representan un monto anual de $350. 000. 000. 000. - daproximadamente 40
BILLONES de pesetas!) ...
Considerando que los ciudadanos de la Nacion deben ser conscienres de los
estimulantes avances de la investigacion sobre el cerebro y de la disponibilidad de
tratamientos efectiyos para las enfermedades e incapacidades que afectan al cerebro
Texto del discurso pronunciado .por el Dr. D. Jose Regidor Gar-cia
en Las Palmas de Gran Canaria (15-12-93).
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Considerando que la comprensidn de la realidad del Sistema Nervioso
aguarda en lafrontera de la innovacion tecnologica ...
Considerando que el estudio del cerebro implica el esfuerzo multidisciplinario de
cienUficos procedentes de dreas tan diversas como la Fisiologfa, Bioquimica,
Psicologia, Psiquiatrfa, Biologia Molecular, Anatomia, Medicina, Genetica, y
muchos otros mas que estdn trabajando para conseguir el objetivo comun de un
mejor conocimiento de la estructura del cerebro y cdmo influye en nuestro
desarrollo, salud y comportamiento; ...
Es importante destacar el claro objetivo propagandistico de la DECADA
DEL CEREBRO. Se txata de dar a conocer a los ciudadanos lo que se sabe
actualmente del cerebro, de su estrucmra y de como fiinciona y tambien, los
conocimientos que actualmente se tienen de las causas de muchas de sus
enfermedades y de los remedios de que se dispone para su recuperacion. Es, en todo
caso, una decidida apuesta por la esperanza basada en la razon.
^Es necesario a las puertas del siglo XXI dar a conocer el Sistema
Nervioso?. Cuando en 1825 el celebre frendlogo Franz J. Gall sentencio que: "El*
Sistema Nervioso se ha conocido con una lentitud que solo se explica por las
numerosas diflcultades que siempre se han opuesto a su investigacion", no hacia
mas que constatar las vicisitudes historicas que ha sufrido el estudio del Sistema
Nervioso.
Remontandonos en la historia de la humanidad, los primeros datos acerca del
cerebro proceden del papiro Edwin Smith redactado hacia el ano 3000 a.C. En 61
aparece el jerogliTico que representa al cerebro y hace la primera descripcion de
^flP^
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c6mo es el aspecto extemo del cerebro cuando en su caso niimero 6 dice: "... al
saltar la caja crancana deja al descubierto unas arrugas semejantes a las que se
forman sobre el cobre en fusion ... "; pero ademas, queda manifiesta la sorpresa del
autor al observar como lesiones en el craneo o en el cuello afecian al habla o al
control del movimiento de las extremidades. como queda reflejado en el caso
numero 8: "... el hombre fiene una hehda en el craneo, \'a acompafiada de una
desviacion de los globos oculares y el enfermo camina arrastrando el pie ...
", y en
el caso numero 31 : "... el enfermo tiene una dislocacion de las vertebras del cuello;
estd inconsciente de los dos brazos v de las dos piernas, sufalo estd en ereccion v
orina y eyacula sin saberlo ..."
A pesar de estas obser\aciones, tanto p^ira los egipcios como para las otras
grandes culairas de la epoca: la mesopotamica y la hebrea, es el corazon la fuenie
de la vida y el que entrana los sentimientos y la inteligencia.
Son los griegos presocraticos y pnncipalmente DEMOCRITO, quien
considera que la sensacion y el pensamiento tienen una base material que depende
de una variedad especial de atomos fmos, pulidos y redondos. De forma notable
DEMOCRITO sitiia el pensamiento en el cerebro y deja prefigurada en su
concepcion la nocion de actividad nerviosa.
Mas tarde, Hipocrates y sus discipulos consolidan y ennquecen la tesis de
Democrito mediante la observacion clinica. La medicina hipocratica -que sin duda
merece el calificativo de cientiTica-, establece la distmcion entre enfermedades
neurologicas y enfermedades mentales, atribuyendoles un origen cerebral. Su tratado
"Sobre la enfermedad sagrada", nombre con el que era conocida la epilepsia, es un
claro ejemplo de los esfuerzos del sabio gnego por desterrar la supersticion y el
mito en el estudio de la enfermedad. De forma notable, Hipocrates sentencio:
El hombre debe saber que del cerebro y solo del cerebro. surgen nuestros
placeres, alegrfas, risas y bromas, asi como nuestras tristezas, dolores, penas y
Idgrimas. Gracias a el, nosotros pensamos, vemos, ofmos y distinguimos lofeo de
lo hermoso, lo malo de lo bueno, lo agradable de lo desagradable,...
Pero, siempre que el cerebro esre sano, el hombre puede pensar correctamente.
"
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Plat6n, con su teori'a de las tres partes del alma, continua y desarrolla las
tesis presocraticas separando la parte intelectual que queda localizada en la cabeza,
de la irascible y de la concupiscible. La tesis cefalocentrista segiin la cual el
pensamiento se situa en el cerebro del hombre alcanza con los hipocraticos y con
Platdn su formulacion explicita.
Aristoteles llega a conclusiones diferentes. Haciendo uso del metodo
cientiTico, pero careciendo de los medios para acceder a la correcta interpretacion
de los hechos, no presta atencion a la presencia de los nervios pero, observa la
distribucion de los vasos sanguineos en el organismo y su convergencia en el
corazon por lo que reactualizando a los antiguos mesopotamicos, hebreos y griegos,
asevera que el corazon es la sede de las sensaciones, las pasiones y la inteligencia.
Su observacion de que "De todos los animales el hombre es el que tiene el cerebro
mas grande en proporcion a su tamano", no fue argumento suficiente mas que para
considerar que el papel de ese organo era primordialmente procurar la refrigeracion
del cuerpo. Avalada por el enorme prestigio de Aristoteles, la tesis cardiocentrista
gozo del favor de la mayoria de los pensadores y su influencia se extendio durante
siglos a traves de la Escolastica cristiana.
Sin embargo, la medicina griega si^uio fiel a los postulados de Hipocrates
y en Alejandria HEROFILO y ERASISTRATO inauguran la diseccion del cuerpo
humano. Estudian cuidadosamente el cerebro, sus componentes principales,
describen los ventriculos cerebrales y distinguen entre nervios motores y nervios
sensitivos. (jHEMOS DE ESPERAR AL SIGLO XVn PARA RECUPERAR ESOS
CONOCIMIENTOS!).
Quinientos anos mas tarde, GALENO instaura la experimentacion en el
estudio del cerebro. Desarrolla la nocion de "Pneuma Psiquico" que es producido
y almacenado por los ventriculos cerebrales a los que considera el organo del alma.
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Este concepto es rescatado por los padres de la Iglesia, Nemesio y San
Agustin, los cuales localizan en los ventriculos las facultades del alma: imaginacion,
raz6n y memoria, estableciendo el primer mapa de localizacion topografica de
funciones cerebrales.
Hemos de dar un increible salto en el tiempo y esperar al siglo XVI, con el
Renacimiento. para que los eruditos se vuelvan a interesar por el cerebro; aunque
solo sea desde una perspectiva anatomica. como queda reflejado por ejemplo en las
magniTicas laminas de VESALIO.
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La relacion entre estructura y funcion cerebral fue retomada a principios del
siglo XrX por el medico y anatomista GALL el cual, en el diseno de su Frenologia,
intenta localizar 27 facultades animicas en otras tantas areas cerebrales que, segiin
^1, se reflejaban en el craneo.
Mds tarde, los estudios Uevados a cabo por Fleurens, Broca y finalmente
Brodman llevan al establecimiento de las 52 areas corticales que actualmente
reconocemos.
Si dificil ha sido para la humanidad asumir el reconocimiento del cerebro
como el 6rgano del pensamiento, iqu6 decir de la dificultad para demostrar su
organizacion celular?. En efecto, aunque los primeros microscopistas (Malpighi en
1685; van Leeuwenhoek en 1718 o Dutrochet en 1824), realizan descripciones de
estructuras nerviosas, no es sino hasta 1865 cuando, gracias a Deiters, se propone
la imagen que en la acaialidad tenemos de la celula nerviosa (constituida por un
cuerpo celular con el citoplasma y el nucleo del que surgen varias ramificaciones
gruesas, las dendritas y una fina prolongacidn mas larga: el cilindro-eje o axon).
A pesar de ello, la teoria reticularista iniciada por Gerlach y seguida por
Golgi que consideraba la constitucion del tejido nervioso como una red continua y
unitaria, goz6 durante un tiempo del favor de muchos investigadores. La
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contestacion a esa concepcion de la organizacion del tejido nervioso provino de dos
suizos: el embriologo His y el psiquiatra Forel, los cuales proponian que las celulas
nerviosas, como el resio de las celulas del organismo, mantenian su integridad e
individualidad. Ramon y Cajal rebate ardientemenie la teoria de Gerlach y Golgi,
demostrando de manera definitiva la existencia de la celula nerviosa, (para la que
Waldeyer en 1890 acuno el termino de "neurona"), como individualidades con
entidad propia: "Individualidades en numero inmenso, las neuronas, completamente
independientes , simplemente en contacto las unas con las otras, constituyen el
sistema nerx'ioso.
"
Es en pleno siglo XX, con la publicacion en 1933 por Cajal de su libro
"^Neuronismo o reticularismo?
.
" , cuando la Teoria Celular enunciada casi un siglo
antes por Schleiden y Schwann se podia extender a todos los tejidos incluyendo el
nervioso.
Si en la historia de la humanidad determinados descubrimientos fueron hitos
fundamentals en el conocimiento humano, -recuerdese lo que significaron las
aportaciones de Copemico, de Newton, de Mm. Cune, de Darwin o de Watson y
Crick por citar algunos-, las aportaciones de Santiago Ramon y Cajal al estudio del
Sistema Nervioso hay que encuadrarlas dentro de esa especial categoria. En efecto,
fue a partir de Cajal cuando un "nuevo horizonte" se abrio ante los investigadores
del sistema nervioso y los clinicos. En sintesis, a Ramon y Cajal debemos la
confirmacion fundamental de la neurona como celula nerviosa, interrelacionada a
traves de los contactos sinapticos entre si, para constituir los diferentes centros
nerviosos responsables de la actividad cerebral.
La teoria neuronal proporciono ademas, el substrato donde engarzar los
conocimientos que, tras el descubnmiento de la "electricidad animal" por Galvani
en 1786, supuso el nacimiento de la electro fisiologia, encargada de estudiar las
corrientes nerviosas, impulsos electncos que circulan por los nervios, los cuales
pueden ser registrados y medidos y que son una muestra de la actividad nerviosa.
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Paralelamente, las hipotesis a favor de que algiln tipo de mecanismo quimico
debia estar relacionado con la actividad neuronal, se va abriendo paso
progresivamente en el pensamiento cientiTico. En este campo, las aportaciones de
Claude Bernard fueron decisivas, pues con su analisis experimental del modo de
accibn de las sustancias tbxicas y medicamentosas puso la base sobre la que se
construyd la modema farmacologia, fructificando en 1904 con el descubrimiento por
Elliot de la adrenalina que "... podria ser el estimulante quimico segregado cada
vez que el influjo nervioso llega a la periferia. ". La adrenalina y la acetilcolina
descubierta poco despu^s, fueron reconocidas como las primeras sustancias quimicas
producidas por las neuronas: los neurotransmisores, gracias a las cuales es posible
la comunicacion intemeuronal.
El enorme desarrollo de la neurofarmacologia, el progresivo descubrimiento
de nuevas sustancias activas sintetizadas por las neuronas y de la forma como estas
actiian en el sistema nervioso, asi como el cada vez m^s detallado conocimiento de
su localizacion y de sus relaciones, hacen que los "espiritus animales" de los
antiguos griegos se identifiquen con el movimiento de los atomos y moleculas; 6,
que el "pneuma" de Galeno, se descomponga en flujo de iones o de segundos
mensajeros, en la relacion de los neurotransmisores con sus receptores. De tal
forma, que para la modema Neurociencia, el sistema nervioso ya no es mas un
terreno ignoto apto solo para la especulacion, sino el substrato organico donde la
Biologia Celular y Molecular con sus poderosas herramientas experimentales estdn
actuando infatigablemente.
Si las aportaciones de Ram6n y Cajal fueron la piedra angular de los
modemos estudios del cerebro, las de Hubel y Wiesel (Premio Nobel de Medicina
en 1981) ban sido ejemplo de las nuevas maneras de abordar el analisis del Sistema
Nervioso. Dejando a un lado sus precisas contribuciones al conocimiento del sistema
visual y a la funcionalidad de las neuronas que lo componen, hemos de considerar
a Hubel y Wiesel, en cierto sentido, entre los "responsables" de lo que en la
actualidad conocemos como "NEUROCIENCIA". En pocas palabras, podemos
defmir la Neurociencia como el estudio interdisciplinario del Sistema Nervioso. Se
trata, por tanto, de abordar cada uno de los problemas e incognitas que hay
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planteados sobre el cerebro desde todos los puntos de vista posibles: anatomico,
fisiologico, farmacologico, funcional y clinico; en otras palabras, un abordamiento
bioldgico integral. Se trata pues, de trabajar en equipos multidisciplinarios donde
cada miembro aporte su vision al problema comiin. El salto cualitativo es de tal
magnitud, que los resultados estin indicandonos que es ahora cuando
verdaderamente tenemos esperanza de comenzar a conocer el cerebro y como
consecuencia de ello, la probable solucion a muchas de las enfermedades
neurologicas y psiquiatricas que aquejan a la Humanidad.
De entre la multitud de temas relacionados con el Sistema Nervioso, quisiera
detenerme, aunque brevemente, en dos de ellos por los que estamos particularmente
interesados y a los que dedicamos buena parte de nuestra tarea universitaria.
El primero tiene que ver con el estudio de los procesos de envejecimiento
cerebral en general y con la demencia senil o enfermedad de Alzheimer en
particular.
Hace ahora mas de 80 anos, el medico aleman Alois Alzheimer realize la
precisa descripcion de los sintomas de la enfermedad que aquejaba a una de sus
pacientes y que, progresivamente la conducia a la demencia. Alzheimer realize un
minucioso seguimiento de la enfermedad, lo que le llevo incluso a estudiar el
cerebro de la paciente tras su fallecimiento. Describio la atrofia cerebral
caracteristica de estos enfermos y la presencia en el tejido nervioso de unos
aciimulos anormales a los que denomino: "Placas seniles \
Hoy en dia, la importancia de la enfermedad de Alzheimer en la sociedad
occidental es cada vez mayor, dado el favorable incremento en las espectativas de
vida. Con ello, la incidencia de la enfermedad de Alzheimer se incrementa de forma
tal que puede Uegar a ser del 40-50% entre los individuos de mas de 90 anos.
Sin saber todavia la etiologia de la enfermedad, conocemos, sin embargo, las
areas cerebrales que quedan afectadas. Estas se caracterizan por la acumulacion en
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ellas de una proteina particular denominada "beta-amiloide", tanto en las placas
seniles - alterando el normal funcionamiento cerebral, afectando a la memoria, etc.-,
como en las paredes de los vasos sanguineos, afectando a la circulacion sanguinea
cerebral.
La proteina beta-amiloide es, en realidad, una parte de una proteina (la APP
o protema precursora del amiloide), producida regularmente por las neuronas y cuyo
procesado normal por una proteasa -que deja un fragmento ligado a la membrana
neuronal y otro libre en la matriz extracelular- es esencial para el buen
funcionamiento nervioso. Sin embargo, por causas desconocidas esa proteina es
procesada errdneamente en los enfermos de Alzheimer, en los que se produce una
fragmentacion anomala, acumulandose entonces en el espacio extracelular el
fragmento que conocemos como beta-amiloide. Aunque la acumulacion de amiloide
en el cerebro de los enfermos de Alzheimer es una nota destacada, existen dudas de
que ello sea la causa fundamental de la enfermedad. No obstante, el recientisimo
descubrimiento de que las personas que portan de manera homocigota el gen que
codifica un tipo de apolipoproteina, la E4, tienen un riesgo incrementado de padecer
Alzheimer y que ello se debe a que en esas personas la apolipoproteina E4 facilita
o acelera la acumulacion del beta-amiloide, esta aportando nuevos datos acerca de
cdmo se establece y desarrolla la enfermedad a nivel celular. Pero, al mismo tiempo
ha suministrado una herramienta de extraordinario valor, dado que ha permitido por
primera vez la aplicacion de una prueba fiable con valor pronostico
Por ultimo, no quisiera fmalizar mi reflexion sobre el sistema nervioso sin
mencionar uno de los mas recientes descubrimientos biologicos. Nos estamos
refiriendo a la accion que un gas, el oxido nitrico (NO), realiza como mensajero
celular.
A finales de los anos ochenta, se descubrio por Moncada y colaboradores,
que el propuesto "Factor relajante derivado del endotelio", responsable de la
vasodilatacion era, sorprendentemente, un gas: el NO, que producido por las celulas
del endotelio vascular a partir de L-arginina (la ruta L-arginina-NO), difundia
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libremente afectando a las celulas musculares adyacentes, induciendo su relajacion
y, como consecuencia de ello, la vasodilatacion.
Si sorprendente fue descubrir un mensajero celular gaseoso, mas lo fue el
descubrir que la ruta L-arginina-NO estaba presente en toda la escala filogenetica
animal y que se encontraba ampliamente distribuida en el organismo, participando
en diversos procesos celulares de gran importancia.
Entre los tejidos donde se localize la enzima que sintetiza al oxido nitrico (la
sintetasa del oxido nitrico, NOS), figura el sistema nervioso tanto central como
periferico. En el sistema nervioso central, la presencia de una molecula de las
caracteristicas del NO, abrio un nuevo horizonte a la investigacion neurobioldgica.
Por primera vez, se describe la accion de un mensajero celular retrogrado que,
producido por una neurona, difunde rapidamente afectando a las celulas del entomo,
(tanto neuronas como glia), activando una guanilato ciclasa soluble asi como una
ADP-ribosil transferasa, como queda indicado en el esquema siguiente:
L-ARGININE
NADPII NADP
C>L-CITRLLINE
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Basado en estos datos y en nuestros propios resultados, hemos propuesto -en
colaboracion con los doctores Divac, de la Universidad de Copenhague, y
Edvinsson, de la Universidad sueca de Lund-, que ciertas neuronas corticales,
productoras de NO, pueden jugar un importante papel en el control fmo de la
vasodilatacion cerebral.
Musculo
Li so
NO
Debemos destacar aqui, que con el estudio del NO se describe por primera
vez la accion de un mensajero celular retrogrado, que producido por la neurona
postsindptica tras su activacion por la presinaptica, pueda ejercer su accion sobre
6sta ultima, modificando asi su actividad. jEste tipo de accion fue propuesto por
Hebb en 1949!.
La actividad del NO en el cerebro esta siendo investigada intensamente, y su
relacidn con el glutamato, el neurotransmisor excitador mas abundante en el
cerebro, junto a su actividad retrograda, hacen que se le considere implicado en
fendmenos de la trascendencia de la plasticidad neuronal, la memoria, asi como en
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procesos de citotoxicidad tras episodios de hipoxia e isquemia. En tal sentido parece
establecido, segiin los resultados obtenidos mediantes experimentos fisiologicos,
farmacoldgicos y de comportamiento, que el NO esti efectivamente involucrado en
los procesos de aprendizaje y de memoria. El hecho de que el area cerebral
directamente implicada en esos procesos, el hipocampo, presentara un bajo niimero
de neuronas productoras de NO, ha planteado un problema de interpretacion de esos
resultados. No obstante, experimentos realizados por nuestro grupo estan poniendo
de manifiesto la posibilidad de que sean las neuronas piramidales del asta de
Ammon las encargadas de producir el NO, con la particularidad de que el enzima
no se encuentre en esas celulas de modo constitutivo sino inducido.
A pesar de los rapidos avances ocurridos en esta materia, nada sabemos aiin
del papel que el NO puede jugar presinapticamente.
Finalmente, puesto que la mayoria de los pacientes afectados presentan altera-ciones
que provocan algiin tipo de incapacidad fisica y/o mental con una notable
incidencia personal y familiar, debemos recalcar que son, sobre todo, razones
humanitarias las que justifican nuestra dedicacion al estudio del "Sistema Nenioso'.
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