Desmembrando los secretos del cerebro humano: Abriendo cráneos y mapeando funciones

El cerebro humano se ha estudiado tradicionalmente asociando funciones diferentes a regiones neuro-anatómicas, equivalente a hacer un mapa geográfico de la Tierra, pero ¿hasta dónde conocemos el cerebro?

Desde principios de las civilizaciones nuestro cerebro ha fascinado a curanderos, filósofos, artistas, médicos y científicos, y esto no es para menos. Prueba de ello es que a lo largo del tiempo se han encontrado en diferentes regiones del mundo muchos cráneos antiquísimos fracturados a propósito  pertenecientes a los primeros homínidos. Sin embargo, los primeros reportes médicos escritos sobre lesiones, descripciones y tratamientos de cabeza durante batallas de guerra datan del año 2500 A.C. en el antiguo Egipto, probablemente escritas por el padre de la medicina Egipcia Imhotep en un documento llamado “papiro de Edwin Smith”, seguido por los padres de la medicina en la cultura griega, como Hipócrates que fue el primero en asociar las funciones mentales, sensaciones y sentimientos al cerebro y no al corazón como se creía en ese tiempo, o como Herófilo, el padre de la anatomía, quien realizó cientos de disecciones en cadáveres e incluso craneotomías (aperturas quirúrgicas del cráneo) en criminales vivos para estudiar el cerebro. En épocas modernas, ha habido grandes contribuciones como las del padre de la neuroanatomía Thomas Willis, un profesor de la Universidad de Oxford en el siglo XVII quien describió y nombró estructuras del cerebro así como la circulación sanguínea cerebral, o como las de Santiago Ramón y Cajal, quien descubrió y describió la neurona por primera vez y que en 1906 fue galardonado con el premio Nobel de Medicina y Fisiología en reconocimiento por su trabajo sobre el sistema nervioso. Ambos sentando las bases de la forma en cómo se estudia la neurología clásica.

Mapa anatómico del cerebro

El cerebro humano adulto contiene aproximadamente 86 mil millones de neuronas, pesa alrededor de 1.5 kilogramos. Tradicionalmente las funciones del cerebro fueron descritas por regiones anatómicas. Es decir, cuando se observaban daños, por ejemplo un infarto cerebral, tumor o lesión accidental o inducida quirúrgicamente en alguna región del cerebro y se perdía o modificaba una función, se podía concluir que esa región anatómica era la responsable esa función. Otra forma como se descubrieron las funciones del cerebro es por estimulación eléctrica directa en diferentes regiones de la corteza (región externa del cerebro) de pacientes durante cirugía de cerebro o simplemente grabando la actividad eléctrica con electrodos colocados en el cerebro por determinado periodo de tiempo y asociando esto a alguna función o enfermedad. Un ejemplo clásico en neuroanatomía es el de “Tan”, un paciente de un médico llamado Paul Broca (véase el artículo de “Afasia”), el cual tras la degeneración de una región en la corteza frontal del hemisferio izquierdo del cerebro debido a un tumor, perdió la capacidad del lenguaje, permitiendo el entendimiento de que esa función  se encuentra ubicada en el hemisferio izquierdo en la mayoría de la gente, en una área llamada “de Broca” o del lenguaje. Hoy en día, el cerebro puede ser visto y analizado anatómicamente en busca de lesiones, infartos o tumores sin necesidad de abrir el cráneo mediante tomografía axial computarizada o imagen resonancia magnética. Ambas son técnicas de estudios de imagen parecida a los rayos X convencionales pero que utilizan reconstrucciones complejas con ayuda de programas computacionales.

Pero, ¿dónde nos encontramos hoy en día en el estudio y el conocimiento sobre este órgano? ¿Te has preguntado para qué sirve nuestro cerebro y cómo funciona? Seguramente sí, y muchas veces. Hemos escuchado o leído que el cerebro es un órgano muy complejo compuesto principalmente por neuronas que se interconectan entre ellas, para hacer redes complejísimas de comunicación por medio de billones de conexiones celulares mediante una especie de brazos neuronales llamados axones y dendritas. De esta forma, una sola neurona se puede comunicar con muchas otras y así sucesivamente. Pensemos esto en otros términos: imagina que un usuario de alguna red social por computadora es una neurona, todos sus amigos en esa red social serían las neuronas con las que se comunica directamente, y a su vez con los amigos de sus amigos indirectamente, etcétera; al final, la red de información que se crea con la totalidad de usuarios en el mundo es increíblemente masiva.

El cerebro es un órgano maestro en nuestro cuerpo que desempeña funciones similares y absolutamente vitales. En una computadora, la equivalencia del cerebro serían el procesador, el disco duro, la memoria RAM y ROM, la tarjeta madre y tarjeta de video: todo en una sola unidad pero ¡millones de veces más compleja! Porque sabemos que no solo las señales de olfato, gusto, tacto, vista y oído se procesan en este órgano de nuestro cuerpo, sino también los sentimientos, pensamientos, impulsos, recuerdos, memorias, juicio racional y moral, el lenguaje, el arte, la respiración e incluso los comportamientos más primitivos de sobrevivencia como el hambre, la ira y la reproducción sexual están de alguna forma controlados, codificados y almacenados en el cerebro (más información en “La nueva visión del cerebro”, ¿Cómo ves?). Pero ¿qué es lo que saben los expertos sobre el cerebro? ¿Conocen cada una de esas redes complejas y cómo funcionan?

Para entender todas las conexiones existentes en el cerebro, un grupo de investigadores desarrollaron el proyecto del conectoma humano (http://www.humanconnectomeproject.org), que tiene la finalidad de conocer la complejidad y las vías por las cuales las neuronas se conectan. Retomando el ejemplo de redes sociales: haz de cuenta que están mapeando la red de amigos de cada neurona y analizando en que se especializa cada neurona (memoria, sensibilidad, movimiento, etcétera).  El cerebro también se ha estudiado en su función como glándula (productor de hormonas) y órgano del sistema inmune (el sistema de defensa). Todo en uno solo órgano. Además, en esta era del conocimiento, hay muchos estudios a nivel molecular que nos hacen entender cómo se comunican las células entre ellas y cuáles son las señales que intercambian por medio de “monedas neuronales” llamadas neurotransmisores. Pero, si todas son neuronas, ¿por qué unas se especializan en la memoria, otras en el movimiento, y otras en las sensaciones? Más interesante aún, desde el punto de vista molecular ¿qué tienen de diferente entre ellas? ¿Has pensado en la expresión de los genes? Si quieres enterarte sobre cómo se investigan los genes en las células del cerebro, espera mi siguiente artículo.

Referencias de interés

• Afasia: http://neuromexico.org/2015/01/20/afasia/
• La nueva visión del cerebro (Alicia García Bergua, No. 111, p.10, Revista ¿Cómo ves?) http://www.comoves.unam.mx/archivo/medicina/111_cerebro.html
• El cerebro maleable (Alicia García Bergua, No. 118, p.10, Revista ¿Cómo ves?)

Imágenes:

• Algunas  imágenes fueron generadas con herramientas disponibles online, a partir de la base de datos donde está publicado el mapa transcriptómico del cerebro cuya referencia se menciona en el presente artículo, y fueron posteriormente editadas por el autor. Para ver los términos y condiciones del uso derivado de dicha página, consultar:  http://www.alleninstitute.org/Media/policies/terms_of_use_content.html
• La fotografía del cerebro y la resonancia magnética son de libre uso (no necesitan permiso de publicación) y fueron obtenidas de http://www.pixabay.com/
• Para ver términos de la utilización de la imagen “Cortesía de Indiana University”: http://newsinfo.iu.edu/asset/page/normal/14210.html