El Cerebro Cambiante

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Primera edición en lengua castellana: Enero 2012 © Diego Redolar Ripoll, del texto

Rambla del Poblenou 156, 08018 Barcelona www.editorialuoc.com

Depósito legal:

Ninguna parte de esta publicación, incluido el diseño general y la cubierta, puede ser copiada, reproducida, almace-nada o transmitida de ninguna forma, ni por ningún medio, sea éste eléctrico, químico, mecánico, óptico, grabación, fotocopia, o cualquier otro, sin la previa autorización escrita de los titulares del copyright.

(6)

(7)

El cerebro es plástico, no elástico.

Álvaro Pascual-Leone

Nos ha dado un cerebro que sobrevive a un mundo cambiante cambiándose a sí mismo.

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

Agradecimientos

Quiero dar mi agradecimiento a mi familia por apoyar-me en todas mis decisiones y por “aguantar” mis disqui-siciones acerca del cerebro y de su funcionamiento.

A Ignacio Morgado por ser un creador de “sentimien-tos positivos” tanto dentro como fuera del laboratorio y por contagiarme su pasión por el sorprendente mundo de la mente. A Emi Fresneda, Rosa Leal y Lluís Pastor por la confianza que han depositado en mí y por toda su ayuda en el proceso editorial de la obra.

Finalmente, a todos mis alumnos por ayudarme a extraer muchas de las ideas descritas en este libro, a partir de sus cuestiones y diálogos acaecidos en un contexto tanto académico como informal.

(16)

(17)

(18)

(19)

Índice

Agradecimientos 7

1. No me grites, que te veo 11

2. Puedo ver con mi espalda 21

3. ¿Determinados por nuestros genes? 45

4. La música de los dioses. 73

5. ¿El saber no ocupa lugar? 89

6. ¿El estrés lesiona el cerebro? 123

7. ¿Las drogas modifican nuestro cerebro? 135

8. ¿Se puede recuperar el cerebro de una lesión

a través del placer? 175

(20)

(21)

10. ¿El ejercicio nos hace plásticos? 227

Referencias 245

(22)

(23)

1

No me grites, que te veo

Y fue en el día tercero al ser la mañana, y fueron voces y rayos y nube densa sobre la montaña, y voz de shofar muy fuerte, y temió todo el pueblo que se hallaba en el

campa-mento [...] Y el Monte Sinaí todo humeante porque des-cendió sobre él Hashem en fuego, y se eleva su humo como el humo del horno, y temió mucho toda la montaña. Y fue que la voz del shofar iba y se hacía muy fuerte [...] Y habló E-lokím todas estas palabras para decir: Yo Hashem tu E-lokím [...] Y todo el pueblo ven las voces y las antorchas y la voz del shofar, y la montaña humeante. (Shemót –Éxodo– 19:9-16)

En la tora, se describe la formación de Israel al pie del monte Sinaí. En esa descripción se especifica que el pue-blo es capaz de ver las voces: “Y vieron las voces”. Resulta muy difícil imaginarse a alguien viendo el mundo que lo rodea a través de las voces y los gritos de las per-sonas. Cuando una persona nos levanta la voz y podemos oír lo que nos dice sin dificultad, le increpamos y

(24)

(25)

respon-demos con cierta severidad especificándole que no hace falta que grite, ya que podemos oírle a la perfección. En la novela de los años ochenta Sin remedio, el periodista y escritor colombiano Antonio Caballero nos describe con gran detalle una situación parecida: “No me grites, mijo, te oigo divinamente. ¿En dónde andas? Hasta tu tía Clema está oyendo aquí la gritería. ¿Has visto a Patricia?...”.

¿Tendría sentido decirle a una persona que no grite ya que podemos verla? Dicho de otro modo, en oscuridad absoluta ¿podríamos ver al escuchar sonidos? Para con-testar a esta pregunta, el investigador valenciano Álvaro Pascual-Leone puso en marcha un curioso experimento. Este investigador tapó completamente durante cinco días los ojos a un grupo de sujetos. Tras dos días de “aisla-miento” visual del mundo, las personas con los ojos ven-dados aseveraban que cuando escuchaban sonidos, eran capaces de tener complejas visiones de diferentes estímu-los. Por ejemplo, aseguraban ver hermosos atardeceres, calles e imágenes de personas al oír diferentes cosas. Pascual-Leone demostró que después de cinco días de bloqueo total de la llegada de información visual a estos sujetos, la región del cerebro que en condiciones norma-les procesaba este tipo de información comenzaba a encargarse de procesar información auditiva e, incluso, información del sentido del tacto. Con este experimento, se puso de manifiesto que el cerebro era capaz de reorga-nizar sus funciones en muy poco tiempo: en tan sólo un par de días de aislamiento, la región del cerebro

(26)

(27)

da de recibir y procesar la información que captamos a través de nuestros ojos podía empezar a procesar las seña-les auditivas y táctiseña-les.Es conocido que las personas invidentes son capaces de potenciar en mayor medida otros sentidos. Por ejem-plo, un ciego que lee utilizando el método de Braille des-arrolla de forma portentosa una gran sensibilidad táctil en sus dedos. Hoy sabemos que, gracias a los cambios plás-ticos que ocurren en el cerebro, la región cerebral que en condiciones normales se encarga de procesar la infor ma-ción visual es movilizada para procesar la informama-ción táctil en el caso de los invidentes que utilizan el método Braille para leer.

Estos son algunos de los ejemplos que ilustran las maravillas de la plasticidad que presenta nuestro cerebro.

Las personas mostramos una gran diversidad de con-ductas, habilidades y temperamentos que parecen hacer-nos particulares. Dicha diversidad tiene su srcen en el carácter indudablemente único que posee el cerebro de cada persona. Resulta fascinante comprobar que estas diferencias proceden de influencias ambientales y genéti-cas. La formación y construcción del cerebro es larga, costosa y complicada. No se trata de un proceso cerrado e inmutable sino, más bien, de todo lo contrario.

El cerebro controla y regula la mayoría de las activida-des del organismo. La información de nuestro entorno es captada por diferentes tipos de receptores sensoriales dis-tribuidos ordenadamente por nuestro cuerpo. Éstos reco-gen y envían la información para que sea procesada e

(28)

(29)

inte-grada por nuestro sistema nervioso. De igual forma, cons-tantemente se están poniendo en marcha los cuidadosos planes motores que se desarrollan en nuestro cerebro y que finalmente conllevan a la coordinación de diversos grupos musculares para permitir un determinado movi-miento. El cerebro recibe, integra, procesa la información y envía diferentes señales para regular múltiples funciones en el organismo, desde la puesta en marcha de la propia conducta hasta la regulación de distintos mecanismos de mantenimiento del medio interno y de control hormonal. El sistema nervioso no sólo establece un puente de unión entre la información proveniente del medio y la respuesta que el organismo realiza para adecuarse a las demandas cambiantes del entorno, sino que nos convierte en lo que somos, subyace a nuestras emociones, a la resolución de problemas, a la inteligencia, al pensamiento, a capacidades tan humanas como el lenguaje, la atención o los mecanis-mos de aprendizaje y memoria._{La unidad estructural y funcional del cerebro son las} neuronas y las células gliales. Se calcula que existen alre-dedor de 100 billones de neuronas en el sistema nervioso humano y unas 10 veces más de células gliales. Las neuro-nas son uneuro-nas células especializadas que reciben, procesan y transmiten la información con gran especificidad y exactitud, permitiendo la comunicación entre diferentes circuitos y sistemas. Para ello, las células nerviosas deben tener unas propiedades químicas y eléctricas determina-das que puedan posibilitar los procesos de transmisión de la información. Se conjugan, por lo tanto, dos tipos de

(30)

(31)

señales: por una parte los mecanismos de comunicación y señalización eléctricos que sirven para transmitir la infor-mación de una parte a otra dentro de la misma neurona, y en segundo lugar los mecanismos químicos que son uti-lizados para transmitir la información entre células dife-rentes. En relación a su estructura interna, se ha podido comprobar que las neuronas tienen los mismos elemen-tos y la misma información genética que el resto de célu-las de nuestro organismo, además de llevar a cabo célu-las fun-ciones básicas celulares al igual que sucede en las células hepáticas o las musculares, por ejemplo. No obstante, se trata de células que tienen unos requerimientos energéti-cos muy elevados, ¿cuántas veces hemos oído que el cere-bro gasta más energía que cualquier otra parte de nuestro cuerpo?

Por otro lado, las células gliales se encargan sobre todo de regular el ambiente interno del sistema nervioso y de ayudar en los procesos comunicación entre las neuronas. Son células que constituyen el principal soporte estructu-ral de las neuronas, participan activamente durante los procesos de desarrollo y formación del cerebro, parecen desempeñar un papel importante en el aporte nutricional de las neuronas a través de la circulación sanguínea, parti-cipan en los mecanismos de defensa inmunológica y en los procesos de reparación y regeneración nerviosa des-pués de una lesión, participan en el mantenimiento del equilibrio químico en el interior del cerebro, separan y aís-lan las células nerviosas, recubren partes de éstas para acelerar los procesos de comunicación neuronal, etcétera.

(32)

(33)

Durante los procesos de formación y desarrollo del cerebro, se generan las células que lo compondrán y se forman las conexiones y circuitos adecuados entre ellas. Los circuitos y conexiones formadas no son inmutables ya que los patrones de actividad que muestren las neuro-nas podrán modificarlos. ¿Para qué modificar los circui-tos?, ¿qué nos aporta? La respuesta a estas cuestiones la podemos fundamentar en la relación que tenemos que establecer con un medio continuamente cambiante. Resulta que para poder adaptarnos a nuestro entorno hemos de ser enormemente flexibles y hemos de ser capaces de modificar nuestras pautas en función de lo que nos vayamos encontrando. La experiencia es crítica. Por este motivo, la actividad de las neuronas inducida por las interacciones que llevemos a cabo con un medio variable puede modificar la estructura y la función de nuestro cerebro al cambiar y reorganizar los circuitos y las cone-xiones presentes en éste. En una palabra, los circuitos cerebrales pueden verse modificados como resultado de la experiencia. Esta capacidad de modificar el cerebro es más notable e importante durante unas ventanas tempo-rales denominadas períodos críticos . A medida que avanza-mos en el proceso madurativo, la conectividad entre las neuronas no resulta tan susceptible al cambio como ocu-rre en los períodos críticos del desarrollo.

Podemos decir que las experiencias nos cambian; inter-accionar con el entorno en el que vivimos cambia nuestra conducta y nuestra forma de pensar, al modificar nuestro cerebro. Por lo tanto, es indudable que el sistema

(34)

(35)

so presenta una capacidad de cambio. Esta capacidad no sólo se da durante el desarrollo del mismo, sino que tam-bién es posible una vez está completamente formado. A esta capacidad de cambio la llamamos neuroplasticidad. ‘Neuro’ debido a que estamos tratando con el sistema nervioso y ‘plasticidad’ en tanto que resulta maleable. Recordemos cuando éramos pequeños y jugábamos con un trozo de plastilina. Esa sustancia moldeable de colores que utilizábamos para hacer figuras y formas, que se adaptaba con bastante facilidad cuando la utilizábamos en un principio. Con el paso del tiempo, ésta se iba endure-ciendo y resultaba más difícil de dar forma. Con el cere-bro sucede algo parecido: durante los estadios iniciales del desarrollo resulta muy maleable y susceptible a la reorga-nización estructural y funcional, pero a medida que avan-zamos en su desarrollo nos cuesta más modificarlo.

No obstante, un cerebro adulto es capaz de aprender cosas nuevas todos los días. Asimismo, cuando experi-menta una lesión, también puede reorganizarse para mini-mizar los efectos de ésta. Los cambios que encontramos en un cerebro adulto parecen depender fundamentalmen-te de modificaciones en las conexiones que establecen las neuronas entre sí (denominadas conexiones sinápticas). Nuestro cerebro es más complejo que una galaxia repleta de estrellas: se estima que un cerebro humano adulto con-tiene entre 100 y 500 trillones de conexiones. Prestemos atención, por un momento, a esta descomunal y vasta cuantificación. En 1998, el astrónomo Paul S. Butterworth estimó en 100 billones las estrellas de

(36)

(37)

nues-tra galaxia. Con trillones de conexiones sinápticas entre las células del cerebro, las posibilidades son ingentes.

Podemos decir que el sistema nervioso presenta plasti-cidad en tanto que puede cambiar, puede cambiar en res-puesta a la información genética de las células que lo componen y en respuesta a la experiencia, vista como el conjunto de interacciones que éste tiene con un medio variable. En definitiva, podemos afirmar que la

neuro-plasticidad puede ejercer sus efectos tanto en el desarro-llo del cerebro como en la edad adulta.

Hasta hace unos años, la comunidad científica creía que la neuroplasticidad se restringía únicamente al perío-do de desarrollo del sistema nervioso. Fuera de éste, el sistema era considerado como inmutable y reacio a la reorganización. Esta idea quedaba sustentada, funda-mentalmente, por el hecho de que pacientes que habían sufrido lesiones cerebrales no recuperaban las funciones perdidas después del trauma. De forma añadida, existía una concepción mecanicista del sistema nervioso. Esta línea de pensamiento veía al cerebro como una máquina que tenía diferentes partes, cada una de las cuales presen-taba una función determinada y preestablecida ya duran-te el desarrollo. La concepción preponderanduran-te y científi-camente aceptada veía, por tanto, el cerebro como un órgano con un propósito fijo que no podía modificar ni cambiar. El único cambio admitido era aquel que se aso-ciaba a la pérdida neuronal srcinada por el envejeci-miento o la enfermedad. Con la edad, perdemos neuro-nas y funciones.

(38)

(39)

Hoy sabemos que la experiencia puede alterar el uso que hacemos de la información genética, lo cual modifica la estructura y el funcionamiento cerebral. Debemos tener presente que incluso el propio pensamiento, que deriva de la actividad del cerebro, puede modificar el fun-cionamiento de éste. Dicho de otro modo, el cerebro se puede cambiar a sí mismo. Que el pensamiento modifique cómo trabaja el cerebro puede tener enormes repercusio-nes sobre la naturaleza y evolución del ser humano. Las relaciones personales que establecemos con todo nuestro entorno, el uso de la tecnología, la alimentación y los hábitos que implementamos en nuestras vidas son algu-nos de los factores que pueden cambiar el sustrato bioló-gico de nuestro pensamiento, nuestras emociones y cog-niciones. Pongamos como ejemplo el uso que hacemos de la información hoy en día. La sociedad en la que vivimos se encuentra inmersa en el uso de las nuevas tecnologías para múltiples ámbitos y entornos. El uso del teléfono móvil, el ordenador, los dispositivos de vídeo e imagen son algunas de las acciones que llevamos a cabo en nume-rosas ocasiones a lo largo de nuestras vidas. ¿Este uso de las nuevas tecnologías está modificando nuestros cere-bros de algún modo? A lo largo del libro se intentará dar una respuesta a esta cuestión y a otras similares, descri-biendo algunos aspectos sorprendentes de la plasticidad que presenta nuestro cerebro, no solamente durante los períodos críticos del desarrollo sino también durante toda nuestra vida.

(40)

(41)

(42)

(43)

2

Puedo ver con mi espalda

“La suave y cálida brisa marina acariciaba la piel de María y le inducía una placentera y reconfortante sensa-ción que evocaba recuerdos de su más tierna infancia, cuando pasaba los veranos con sus padres en la playa de San Sebastián”.

Esta podría ser la forma de comenzar una novela, en la que nos imaginamos a la protagonista, María, tumbada en la playa, tomando el sol en un día no excesivamente cáli-do, recibiendo en su cuerpo la estimulación de una agra-dable brisa y experimentando una amalgama de olores provenientes del agua del Cantábrico. La información que recibe María por el choque de la brisa sobre su propia piel es detectada por receptores especializados que responden a cambios mecánicos en la superficie del cuerpo y es enviada hacia el sistema nervioso central. Lo mismo ocu-rre cuando alguien nos acaricia una mano o cuando algo nos toca en la espalda para avisarnos. En nuestra piel tenemos receptores especializados que no sólo detectan las caricias o el contacto de estímulos sobre nuestra piel,

(44)

(45)

sino que también nos pueden informar de la temperatura e incluso de los elementos nocivos que generan una per-cepción de dolor. Toda la información que recibimos en la superficie de nuestro cuerpo es enviada a través de diferentes conexiones a la corteza cerebral. 1 _{Ésta es una fina}

lámi-na de neurolámi-nas con sus interconexiones que forma ulámi-na capa de pocos milímetros de grosor que cubre la super-ficie irregular de los hemisferios cerebrales. En la corte-za, diferentes poblaciones de neuronas se encargan de procesar la información sensorial que llega de diferen-tes pardiferen-tes de nuestro cuerpo. Si nos fijamos en uno de los múltiples dibujos o imágenes existentes de la región de la corteza que se encarga de procesar la información sensorial, podremos observar que se representan las diferentes partes del cuerpo en la corteza de tal forma que no guardan las mismas proporciones que en el cuerpo. Hay una gran desproporción, de modo que el tamaño del área cortical dedicada a una determinada región del cuerpo no obedece a su tamaño real, sino que depende de la importancia funcional de esta parte y de la necesidad de precisión en lo relativ o a la sensibilidad de esa zona.

1 Este tipo de organización implica que la corteza se organiza a semejanza del cuerpo. Ello conlleva a que regiones que suelen trabajar de forma conjunta se encuentren en una ubicación más cercana en el cerebro, de forma que la información no tiene que recorrer distancias amplias.

(46)

(47)

En los años treinta, Wilder Penfield llevó a cabo un análisis de la cor teza de diferentes pacientes que iban a someterse a cirugía cerebral. Este neuro-cirujano descubrió que la región de la corteza que procesaba la información sensorial y la región que se encargaba de poner en marcha las órdenes moto-ras se organizaban de una forma topográfica como si se tratara de mapas. En la imagen podemos ver la disposición topográfica de la corteza responsable de procesar la información del tacto, la temperatura y el dolor, la denomina-da corteza somatosensorial primaria. Lo que hizo Penfield fue registrar la acti-vidad eléctrica que mostraba la corteza tras la estimulación mecánica de dife-rentes zonas del cuerpo. Asimismo, también estimuló eléctricamente tes zonas de la corteza somatosensorial y analizó las sensaciones táctiles que provocaba dicha estimulación en diferentes zonas del cuerpo (adaptado de Penfield y Rasmussen, 1950).

En definitiva, en la región de la corteza cerebral que se encarga de procesar la información sensorial que recibi-mos de las diferentes partes de nuestro cuerpo, poderecibi-mos

(48)

(49)

representar un mapa de éstas.2 _{Dicho mapa resulta muy}

desproporcionado ya que la extensión del cuerpo no se encuentra equitativamente representada, puesto que es más grande para aquellas regiones de nuestra piel que des-empeñan una función crítica en la discriminación táctil y de las que necesitamos obtener una cantidad ingente de información sensorial de gran precisión para posibilitar un control exacto de su movilidad.

Seguro que el lector tiene presente que no todas las partes de su cuerpo tienen la misma sensibilidad sensorial. Las yemas de nuestros dedos o nuestros labios presentan una capacidad muy alta de discriminación sensorial. Por ello, cuando besamos otros labios o cuando acariciamos otra piel con nuestros dedos somos capaces de experi-mentar sensaciones muy ricas en cuanto a estimulación sensorial se refiere. Lo mismo ocurre con el movimiento. No es la misma precisión necesaria para llevar a cabo el movimiento de nuestros dedos cuando tocamos un piano o una guitarra que el movimiento que podemos inferir a nuestro tronco para girarnos noventa grados. Invito al lector a llevar a cabo un pequeño experimento de discri-minación sensorial. Pídale a alguien que le vaya tocando su espalda con varios dedos de su mano, de tal forma que entre los dedos no exista una separación superior a dos centímetros y las puntas de todos los dedos toquen al mismo tiempo la superficie de su espalda. Pídale a la per-sona que vaya variando aleatoriamente el número de

(50)

(51)

dedos que tocarán su espalda e intente adivinar cuántos son después de cada prueba. Lo que seguramente sor-prenderá al lector es que en muchas de las ocasiones per-cibirá un solo dedo aun cuando le estén tocando con dos o tres dedos. Si este mismo experimento lo lleváramos a cabo en otra parte de nuestro cuerpo con mayor capaci-dad de discriminación sensorial, la detección de los dedos sería más certera.

La representación desmedida en la corteza sensorial de las diversas regiones de nuestro cuerpo se encuentra pro-porcionalmente relacionada a la densidad de las conexio-nes sensoriales que recibe de cada una de ellas. Las regio-nes que presentan mayor capacidad de discriminación sensorial, en términos generales, envían mayor cantidad de información que aquellas con baja resolución. No obs-tante, hemos de tener presente que el espacio que ocupa una parte del cuerpo en la corteza no es inmutable o está-tico. Además, tampoco se explica únicamente por la den-sidad de las conexiones sensoriales que recibe. Si una parte del cuerpo no se puede utilizar, su representación cortical disminuye de tamaño, y también a la inversa. Por este motivo, el tamaño de la representación cortical puede variar en función del uso y de la experiencia. Lo mismo

ocurre en caso de lesiones. Cuando hay una lesión en alguna de las vías o los sistemas que llevan la información a la corteza, la región que queda desprovista de entrada de información pasa a ocuparse de procesar la información de otras regiones que sí que envían información a la cor-teza sensorial. Por ejemplo, en un experimento clásico

(52)

(53)

Pons y colaboradores (1991) analizaron la corteza que recibía información sensorial en macacos adultos. Diez años antes de la evaluación habían seccionado las cone-xiones sensoriales que llegaban a la corteza provenientes del brazo. Estos autores demostraron que la representa-ción en la corteza de la cara se había dilatado claramente ensanchándose hacia la región de la corteza que se encar-gaba de recibir la información del brazo. De igual forma, a principios de los años noventa, Kaas y colaboradores pusieron de manifiesto la reorganización de la corteza visual de los animales adultos después de una lesión en la

retina, de forma que las regiones de la corteza que recibí-an la información de la zona de la retina lesionada proce-saban ahora la información de las zonas de la retina con-tiguas a las lesionadas. Asimismo, Jenkins y Merzenich, a finales de los ochenta, le quitaron a un macaco adulto la región de la corteza sensorial que recibía la información sensorial de la palma de la mano. Estos investigadores observaron que tiempo después de la lesión las neuronas contiguas a la región extirpada recibían ahora informa-ción de la palma de la mano.

Estos son algunos de los ejemplos que podemos encontrarnos en la literatura científica sobre la reorgani-zación de la corteza sensorial después de una lesión del tejido. No obstante, la experiencia también desempeña un papel crítico. Imaginemos una persona ciega que comien-za a leer textos en Braille. A medida que va incrementan-do su experiencia con este métoincrementan-do de lectura su capaci-dad de discriminación a través de las yemas de los dedos

(54)

(55)

aumenta notablemente, de manera que termina por ser capaz de leer páginas escritas con este sistema.

En la corteza que recibe la información sensorial de las diferentes zonas de nuestro cuerpo, la región que ocupa la mano o el área que ocupa la cara es similar a la superficie cortical ocupada por el tórax y los brazos. Si analizamos de una forma específica la región ocupada por la mano, pode-mos observar que un 30% aproximadamente corresponde al dedo pulgar. Si hacemos lo mismo con la cara, el 30% del área responde al contacto de los labios. En definitiva, tal como hemos ido viendo a lo largo del capítulo se da una representación en la corteza muy desproporcionada en rela-ción a la superficie real de nuestra piel. Esta desproporrela-ción responde a importantes implicaciones de tipo funcional. De este modo, las regiones de nuestro cuerpo que requieran gran cantidad de conexiones y que proporcionen informa-ción detallada necesaria para llevar a cabo ciertas funciones contarán con más superficie cortical. No es de extrañar, por lo tanto, que las manos, que se encuentran implicadas en la manipulación y reconocimiento de los objetos, la piel de la cara, que resulta importante para la expresión facial, y los labios y la lengua, que se encuentran relacionados con el habla, queden representados en grandes áreas de la corteza, ya que la manipulación, la expresión facial y el habla consti-tuyen funciones de gran importancia para nuestra especie.

Por consiguiente, los mapas de la corteza sensorial no representan el cuerpo en proporción real. Las zonas con mayor representación cortical son aquellas partes del cuerpo que desempeñan un papel fundamental en la

(56)

(57)

dis-criminación táctil y de las que se debe tener información sensorial precisa. Lo mismo ocurre con la corteza moto-ra. En ella se da una representación desproporcionada de las diferentes regiones del cuerpo.

La visión, la audición y los receptores situados en la superficie corporal informan de la situación de los obje-tos en el espacio y de nuestro cuerpo con respecto a los mismos. La musculatura y las articulaciones, así como nuestro sentido del equilibrio,3 _{nos informan de la}

longi-tud y tensión de los músculos y de la posición del cuerpo en relación al espacio. El sistema motor utiliza esta infor-mación para seleccionar la respuesta apropiada y para var a cabo los ajustes necesarios mientras se realiza el movimiento. Las órdenes motoras se elaboran en la cor-teza motora y llegan a las neuronas que se encargarán de enviar la información a los músculos por medio de dife-rentes vías de conexión. Si queremos mover un dedo de la mano, primero se deberá planificar el movimiento en la corteza con respecto a qué vamos a mover, cómo y cuán-do se llevará a cabo ese movimiento. Después se enviará desde la corteza la orden de movimiento y se codificará la fuerza de la contracción muscular y la dirección de los movimientos durante su ejecución.

El mapa motor representado en la corteza motora también resulta desproporcionado como el mapa de la corteza somatosensorial. De esta forma, la musculatura utilizada en tareas que requieren un control muy fino

(58)

(59)

ocupa mucho más espacio que la representación de la musculatura que requiere un control motor relativamente menos preciso.

Organización topográfica de la corteza motora primaria (adaptado de Penfield y Rassmussen, 1950).

Al igual que sucedía con la corteza sensorial, la repre-sentación tampoco es fija ni inmutable, puede variar con la experiencia o después de una lesión del tejido. En los años noventa, Sanes y colaboradores seccionaron las neu-ronas motoras que controlan los músculos de los bigotes de la rata.4_{Tiempo después de la intervención, cuando se}

(60)

(61)

activaba la región de la corteza motora que antes de la lesión provocaba el movimiento de los bigotes ahora inducía el movimiento de la cara.Imagínese un paciente que ha sufrido un accidente cerebrovascular. Durante unos breves momentos su cere-bro se ha quedado sin oxígeno y eso ha dañado la región de la corteza sensorial responsable de recibir y procesar la información proveniente del brazo izquierdo. Para llevar a cabo un movimiento determinado, necesitamos recibir información sensorial sobre la posición del cuerpo en relación al espacio, el estiramiento de nuestros músculos, la situación de nuestras articulaciones, etcétera. Este paciente, después del episodio, es incapaz de mover su brazo izquierdo debido a que no recibe la información sensorial necesaria para llevar a cabo el movimiento. Para intentar solventar este grave problema clínico, el equipo de Edward Taub puso en marcha un procedimiento expe-rimental en monos hace más de treinta años. La investiga-ción consistía en seccionar los nervios sensoriales que van la información de uno de los brazos del primate y en inmovilizar con un cabestrillo el brazo intacto. La hipóte-sis de Taub era que los pacientes que habían sufrido este tipo de episodios no se recuperaban debido a que utiliza-ban el brazo intacto, lo que imposibilitaba la aparición de los mecanismos plásticos que reorganizarían funcional-mente el sistema. Y así fue, los monos terminaron moviendo los brazos a los que se les había seccionado los nervios que llevaban la información sensorial hacia la cor-teza. Este hallazgo sugería la presencia de programas

(62)

(63)

motores autónomos en el cerebro, preparados para poner en marcha de forma voluntaria los movimientos del brazo desdiferenciado. Si no hubiera plasticidad en el cerebro, la reorganización funcional de la corteza sensorial y motora sería difícilmente explicable.

Una vez llegados a este punto estamos en condiciones de poner en tela de juicio lo concerniente a la plasticidad neural en un cerebro adulto. ¿Hay momentos críticos en la plasticidad de nuestro cerebro?, ¿la plasticidad neural se restringe únicamente a los períodos de desarrollo del cere-bro?, ¿un cerebro adulto puede ser plástico o bien es inmu-table?, ¿únicamente cambia asociado a los fenómenos del envejecimiento?, o dicho de otro modo, ¿sólo cambia para empezar una carrera progresiva de declive, caracterizada por la pérdida continua de neuronas y otras células cerebra-les? Inicialmente se pensaba que el cerebro era inmutable, es decir, que no cambiaba. Tal como se ha señalado en el capítulo 1, esta opinión provenía fundamentalmente de los estudios realizados en personas con lesiones cerebrales que no lograban recuperar las funciones que perdían después de la lesión. Una segunda contribución a este dogma fue la concepción mecanicista del cerebro. Esta concepción veía al cerebro como una máquina que tenía diferentes partes y que cada una cumplía una función determinada, pero como máquina resultaba ser un órgano con un propósito que no podía ni crecer ni cambiar.

Hasta hace unos años, la plasticidad neural quedaba res-tringida únicamente al período de desarrollo del cerebro. El cerebro de una persona adulta era considerado

(64)

(65)

inmuta-ble, fijo, sin capacidad de ser modulado ni modificado sus-tancialmente por agentes externos ni por sí mismo.

En la actualidad sabemos que después del desarrollo un cerebro adulto puede ser plástico y modulable. La idea de que el pensamiento, la experiencia y la propia actividad del cerebro pueden modificar su estructura y funciona-miento puede tener una enorme repercusión sobre la pro-pia naturaleza humana, ya que aspectos como las relacio-nes personales o la propia tecnología pueden cambiar nuestros cerebros. Además, tal como se analizará en el capítulo “¿Determinados por nuestros genes?”, la expe-riencia puede modificar la expresión de ciertos genes que son capaces de alterar la estructura y el propio funciona-miento del cerebro. Podemos concluir, por lo tanto, que el cerebro tiene la capacidad de modificarse, de cambiar.

El arquitecto, pintor y escritor italiano Giorgino Vasari (1515-1574) recoge en su célebre obra Vida de los mejores arquitectos, pintores y escultores italianos, una colección exten-sa de biografías de diferentes artistas italianos. En esta obra Vasari explica cómo Miguel Ángel llevó a cabo la realización del techo de la Capilla Sixtina durante casi dos años seguidos de pintura: “El trabajo se llevaba a cabo en condiciones muy fatigosas, dado que Miguel Ángel tenía que estar de pie con la cabeza tendida hacia detrás, y su vista se debilitó de tal forma que durante varios meses

sólo fue capaz de leer y mirar sus bocetos en dicha posi-ción”. Esta narración constituye un claro ejemplo de cómo la experiencia puede llevar a inducir una reorgani-zación del cerebro adulto.

(66)

(67)

En el año 2000 Maguire y colaboradores mostraron que taxistas londinenses con años de experiencia en la conducción del taxi por las calles de la ciudad presentaban un mayor volumen de la región posterior del hipocampo en comparación con sujetos controles. El hipocampo es una estructura ubicada en la zona temporal medial de nuestros cerebros que resulta crítica para consolidar la información que adquirimos y para almacenarla en nues-tra memoria, tal como se expondrá en el capítulo “¿El saber ocupa lugar?”. De igual forma, esta estructura pare-ce desempeñar un papel importante en el almapare-cenamien- almacenamien-to de las representaciones espaciales que hacemos de nuestro entorno. Así, por ejemplo, se ha podido compa-rar el tamaño diferencial del hipocampo en dos especies de perritos de la pradera ( Cynomys ). Los perritos de las praderas son roedores nativos del norte de América. Existen diferentes especies de este tipo de roedores. Los machos de una de las especies son monógamos mientras que los machos de otra resultan ser marcadamente políga-mos. Los machos monógamos dedican toda su vida a la misma hembra y al cuidado de su progenie, mientras que los polígamos transitan vastas extensiones de terreno en busca de hembras que fecundar en época de celo. En el primer caso, los machos viven en entornos pocos cam-biantes y muy estables con respecto a las representaciones espaciales. En cambio, los machos polígamos tienen que enfrentarse frecuentemente a entornos muy diferentes donde han de llevar a cabo la adquisición de continuas representaciones espaciales entre los estímulos que

(68)

(69)

confi-guran el espacio que recorren. El tamaño del hipocampo es significativamente superior en los machos que presen-tan poligamia en comparación con los machos monóga-mos. Obviamente, no podemos extrapolar al ser humano la relación entre ser fiel a la pareja y presentar buena orientación espacial. Pero lo que resulta lógico es pensar que personas que utilizan una región cerebral de forma continua, ésta tienda a desarrollarse, de la misma forma que los conductores que han pasado muchas horas llevan-do un taxi experimenten un aumento considerable del volumen de su hipocampo.

Es innegable, por lo tanto, que la experiencia puede reorganizar funcionalmente nuestro cerebro. ¿Podrían nuestros pensamientos modificar la estructura nerviosa?, o incluso, ya rayando la ciencia ficción, nos podríamos plantear si podríamos algún día tener en nuestras casas un aparatito para leer los pensamientos de los otros. ¿Cuántas veces no habremos pensado en esta cuestión?, ¿qué haríamos si pudiésemos leer el pensamiento de las personas que tenemos a nuestro alrededor? Seguro que esto habría acabado con el divorcio de más de un matri-monio y con el despido de algún que otro empleado con no muy buena opinión de su jefe.

En los años noventa, el equipo de investigación de J. K. Chapin llevó a cabo una investigación para intentar leer el

pensamiento de un grupo de ratas. Estos investigadores

enseñaron una tarea muy concreta a los animales que se encontraban privados de líquido y, por lo tanto, altamen-te motivados para buscar agua. La tarea consistía en

(70)

(71)

implementar el modelamiento de la conducta de los ani-males por aproximaciones sucesivas, de tal forma que lle-garan a aprender que apretando una palanca, ubicada en la cámara donde se encontraban, podían obtener agua. Lo novedoso de la situación experimental fue que en la cor-teza motora de las ratas se habían implantado un agrega-do de electroagrega-dos que recogían la información de un con-junto de neuronas implicadas en la programación y orga-nización de los movimientos voluntarios. La información recogida por los electrodos era enviada a un ordenador para su posterior análisis. La idea era que el ordenador lle-gara a reconocer qué patrón de activación se daba en las neuronas motoras cuando la rata iba a mover la palanca. El caso es que una vez estuvo instaurada de forma estable la conducta de presión de la palanca para obtener agua, los investigadores desconectaron la palanca del sistema, de tal forma que por mucho que apretara la rata no saldría ni una gota de agua por el dispositivo que la administraba en el interior de la jaula. Lo que querían hacer los investi-gadores era instruir a la rata para que cuando pensara en mover la palanca recibiera el agua sin necesidad de recu-rrir a ésta. Para ello, conectaron el dispensador de agua al ordenador, que tenía registrado el patrón neural caracte-rístico de las neuronas motoras cuando la rata quería apretar la palanca para obtener agua. De esta forma, cada vez que la rata quería obtener agua, sólo tenía que pensar en apretar la palanca. Este fue el primer experimento vado acabo por estos autores con relación a la detección

(72)

(73)

específicas. Posteriormente, llevaron a cabo tareas moto-ras muy complejas con primates no humanos. Estos investigadores colocaron un grupo de electrodos en la corteza motora de una mona y registraron los diferentes patrones de actividad neural que se daban en esta región de la corteza, cuando el animal movía con su mano una palanca a la izquierda o lo hacía a la derecha. La informa-ción registrada por los electrodos sirvió para conocer cuál era el patrón de actividad de las neuronas motoras del ani-mal, cuando éste quería mover la palanca hacia la derecha y cuál era el patrón cuando lo quería mover hacía la izquierda. La información del ordenador se enviaba inme-diatamente a otro ordenador que se encontraba a mil kiló-metros de distancia. Este segundo ordenador estaba conectado a un brazo robótico, de manera que cuando la mona pensaba en mover la palanca hacia la derecha, el brazo robótico la movía hacia la derecha. Cuando la mona pensaba en moverla hacia la izquierda, el brazo robótico, ubicado a mil kilómetros de distancia, la movía a la izquierda.

En 2006 L. R. Hochberg y colaboradores publicaron un impactante trabajo en la prestigiosa revista británica

Nature . En ella se describía el caso de un sujeto que había

sufrido una grave lesión que lo había dejado paralizado de las cuatro extremidades. Estos investigadores implanta-ron quirúrgicamente un grupo de 96 microelectrodos en la corteza motora. La idea era registrar la información del patrón de actividad que muestran las neuronas motoras, cuando el sujeto quería mover el cursor de un ordenador.

(74)

(75)

Una vez identificado dicho patrón, podría utilizarse para llevar a cabo diferentes acciones en el ordenador. Después de horas de práctica, el paciente fue capaz de mover el cursor del ordenador sólo con su pensamiento. Incluso podía llevar a cabo tareas como abrir un correo electrónico o modificar los dispositivos de audio y vídeo conectados a la computadora.

Hasta el momento, los resultados son muy prometedo-res, sobre todo para el campo de la terapéutica. Vayamos ahora por otros derroteros y volvamos a la reorganización de las áreas corticales. Paul Bach-y-Rita fue uno de los pri-meros investigadores que puso en tela de juicio la afirma-ción preponderante a mediados del siglo XX sobre que las

diferentes áreas de nuestro cerebro se encuentran tan especializadas que nunca serían capaces de asumir las fun-ciones de otras. De esta forma, a finales de los años seten-ta Bach-y-Riseten-ta, Collins, Saunders, White y Scadden publi-caron un trabajo en la revista Nature que parecía romper muchas barreras y dogmas en la biología preponderante en la época. Estos autores mostraban un artilugio que posibilitaba que ciegos de nacimiento pudieran ver. Se tra-taba de una gran cámara conectada a un aparato que reco-gía la información visual del entorno y la enviaba a unos estimuladores que se encontraban en una lámina metálica adherida al respaldo de la silla donde se sentaba la persona ciega, de tal forma que la piel de la espalda de la persona quedaba en contacto con los estimuladores. La informa-ción visual recogida por la cámara hacía vibrar los estimu-ladores que tenía la persona ciega adheridos a su espalda y

(76)

(77)

provocaba una estimulación táctil en función de la imagen captada. Mediante este artilugio, las personas eran capaces de distinguir objetos, reconocer caras de personas, etcéte-ra. A medida que los pacientes comenzaron a practicar con el aparato y se convirtieron en avezados usuarios de la máquina, consiguieron crearse una percepción del mundo que los rodeaba en tres dimensiones. Esto resultaba en cierta forma paradójico, ya que la cámara captaba el entor-no en dos dimensiones y los pacientes se recreaban en un mundo tridimensional. Este experimento demostró que la visión tenía lugar en el cerebro y no en los ojos. Personas

que podían ver con sus espaldas.

Debemos tener presente que no sentimos las caricias con nuestra piel, tal como lo hacía María reconfortándo-se con la brisa del Cantábrico. Tampoco somos capaces de ver con nuestros ojos. Es nuestro cerebro el que se encarga de que seamos capaces de percibir una caricia, sentir un beso o podamos contemplar un atardecer._{¿Cómo puede el cerebro procesar la información sobre} el tacto para construir imágenes? Imaginémonos a una persona ciega que sale a dar un paseo acompañada única-mente de su bastón, mediante el cual la persona se guía en el entorno. Con la punta del bastón va tocando los obje-tos de forma continua de manera que le proporcionan información somatosensorial mediante los receptores de la mano. Usando esta información que le suministra la mano, la persona es capaz de guiarse en la calle, ya que construye un espacio mental tridimensional de cómo se encuentran dispuestos los elementos del contexto. En el

(78)

(79)

caso del experimento de Bach-y-Rita y colaboradores, la información facilitada por la cámara era mucho más rica que la de la mano de una persona ciega que mueve su bas-tón para orientarse, ya que dependía directamente de la imagen que captaba. El cerebro de los pacientes ciegos de Bach-y-Rita debían descodificar la información táctil de los vibradores para poder ensamblarlas y componer las percepciones visuales. De esta forma, la corteza que

pro-En la corteza cerebral, podemos distinguir diferentes áreas funcionales: áreas sensoriales, áreas motoras y áreas de asociación. Las áreas sensoriales se especializan en el procesamiento de la información relacionada con los diferentes sistemas sensoriales. De esta forma, una parte de la corteza pro-cesará la información visual (corteza visual), otra región la información tiva (cor teza auditiva), y así con cada uno de los sistemas que reciben la

infor-mación de los sentidos. La corteza motora es la que se encarga de progra-mar los movimientos y poner en progra-marcha la orden motora. Por su parte la teza de asociación (corteza prefrontal, temporal inferior y parietal posterior) se encuentra implicada en funciones superiores como el lenguaje, la memo-ria, la atención, las emociones, las funciones ejecutivas, etcétera.

(80)

(81)

cesa la información del tacto ha de ajustarse y acomodar-se a la información nueva proporcionada por la máquina. Esta adaptación apunta a que nuestro sistema nervioso es modificable y que la organización funcional de la corteza no es inmutable y puede cambiar. Los sistemas sensoria-les se pueden reorganizar, y llegar a posibilitar que las per-sonas ciegas vieran con su espalda.

Estos autores sugirieron, en la época en la que se des-arrolló este trabajo, que la reorganización sensorial debía implicar que la información somatosensorial (es decir, aquella srcinaria del sentido del tacto y enviada para pro-cesarse en la corteza somatosensorial) se recondujera a la corteza encargada de procesar la información visual. Para contrastar empíricamente esta hipótesis, el equipo de Álvaro Pascual-Leone empezó a estudiar qué sucedía en

el cerebro de los ciegos que leían mediante el sistema Braille. No quedaba claro si lo que posibilitaba que una persona invidente pudiera leer con sus dedos se debía a un aumento del mapa sensorial del tacto inducido por una reorganización en la corteza sensorial, o bien se producía por modificaciones plásticas en la corteza visual. Para ello, Pascual-Leone inactivó de forma temporal la corteza visual de los invidentes, mediante la inducción de una

corriente en su cerebro usando un campo magnético. 5

Los pacientes fueron incapaces de leer con el método Braille después de la inactivación de la corteza visual. Este hallazgo sugería que la corteza visual se estaba utilizando

(82)

(83)

para procesar la información táctil procedente de los dedos de los pacientes invidentes cuando leían con el método Braille.¿Qué sucedería si de repente no tuviéramos informa-ción visual de nuestro entorno? Invitamos al lector a que haga lo siguiente: coja un paño oscuro y véndese fuerte-mente los ojos, asegurándose de que no llega brillo o des-tello alguno; seguidamente, siéntese cómodamente en una silla, relájese lo máximo posible y preste atención a lo que sucede a su alrededor. Al cabo de un tiempo, empezará a sentir que el resto de modalidades sensoriales empiezan a potenciarse. ¿No se ha preguntado por qué en ocasiones cerramos los ojos cuando llevamos a cabo una determina acción que, a pesar de ser relativamente automática en su ejecución, implica una motricidad fina? Cuando hacemos esto, sentimos que realizamos la tarea con mejor precisión. Por ejemplo, yo mismo me he dado cuenta de que cuando estoy haciendo la cama y tengo que ajustar el edredón entre el somier y el colchón para que no queden arrugas, cierro los ojos inconscientemente y me centro en las sen-saciones provenientes de mis manos. ¿Por qué hacemos esto? Lo primero que debemos tener presente es que la vista resulta ser uno de nuestros sentidos más fuertes y

poderosos. La tendencia natural de la corteza que se encar-ga de procesar la información visual (la que proviene de nuestras retinas) es analizar este tipo de información, aun-que llegue en un estado deficiente, antes aun-que encargarse de procesar otras modalidades como el tacto o la audición. Tal como hemos introducido en el capítulo 1, un trabajo

(84)

(85)

realizado por el equipo de Pascual-Leone desveló algunos aspectos importantes subyacentes al uso y desuso de la información visual. Estos autores vendaron los ojos com-pletamente a un grupo de sujetos voluntarios durante 5 días. La oscuridad que experimentasen los sujetos debía ser completa, ya que cualquier destello o brillo activaría al sistema visual. Se trataba de bloquear durante cinco días el procesamiento visual del entorno. Lo que sucedió llamó la atención de la comunidad científica y de muchos medios de comunicación. Resulta que tras este período de ausen-tismo visual experimentado por los sujetos, Pascual-Leone observó, al analizar la corteza de los sujetos experimenta-les, que la región encargada de procesar la información visual (corteza visual) comenzaba a recibir y procesar

información de otras modalidades sensoriales como, por ejemplo, la información táctil procedente de las manos de los voluntarios, tal como sucedía con los invidentes que eran capaces de leer mediante el uso del Braille. Esto demostraba la capacidad del cerebro para reorganizarse cuando se da algún cambio estimular en el entorno del sujeto. No obstante, lo más extraordinario fue que esto podía suceder a las pocas horas de esta privación sensorial y, de esta forma, que la corteza visual podía procesar infor-mación auditiva y táctil. Por ejemplo, las personas que par-ticiparon en este experimento explicaron que cuando per-cibían un sonido, alguien les palpaba o se cambiaban de posición en el espacio, podían experimentar complejas percepciones visuales relacionadas con paisajes, caras, pequeñas figuras correteando, etcétera.

(86)

(87)

¿Qué sucedió al quitar las vendas a estos sujetos? Unas horas después de terminar con la privación sensorial, la corteza visual dejó de procesar la información auditiva y táctil, lo que puso de manifiesto la gran velocidad de la reorganización funcional que puede experimentar la cor-teza ante cambios estimulares en el entorno.

Hoy en día, el aparataje diseñado por Bach-y-Rita para

ver con la espalda resulta ser mucho menos engorroso. De

esta forma, la cámara, que inicialmente recordaba a una de esas cámaras de televisión, se ha convertido en una microcámara ensamblada en unas gafa s especiales. Mientras que la plancha metálica, provista de los vibrado-res que se sujetaban a la espalda del paciente, se ha vertido en una fina laminilla de electrodos que se

adhie-ren a la lengua de los sujetos. Así, ahora los invidentes son capaces de ver con su lengua. ¿Qué es lo que sucede en el cerebro de una persona ciega que comienza a utili-zar un conjunto de electrodos posicionados en su lengua para poder percibir visualmente el entorno que lo rodea? Mediante la utilización de diferentes técnicas de neuroi-magen se ha podido comprob ar que la información tác-til captada por la lengua de estos pacientes termina sien-do procesada por la corteza visual, en lugar de ser proce-sada por la somatosensorial, tal como correspondería a la informac ión proveniente de esa parte del cuerpo. Sorprendente pero cier to. Tal como expone el psiquiatra Norman Doidge, “Nos han dado un cerebro que vive en un mundo cambiante cambiándose a sí mismo”.

(88)

(89)

(90)

(91)

3

¿Determinados

por nuestros genes?

Cuando nos levantamos por la mañana, cuando vamos a comprar el pan, cuando arrancamos el coche para ir al trabajo, cuando leemos una novela de Stieg Larsson, vamos a cabo conductas que derivan de la actividad

inte-grada de nuestras neuronas y de nuestras hormonas, ambas piezas clave del denominado sistema neuroendo-crino. Por otro lado, los genes y diferentes factores ambientales regulan la forma como se organiza y como responde ese sistema.

Nuestro comportamiento e incluso nuestra forma de pensar y de percibir el mundo que nos rodea quedan determinados, al menos en parte, por el cerebro y por años de evolución. De ello se deriva que la historia evolu-tiva desempeñe un papel primordial para entender las variaciones acaecidas en el comportamiento a lo largo de

la filogenia, gracias a la relación evolutiva del ser humano con otras especies. Por lo tanto, podemos destacar que el

(92)

(93)

acervo genético del hombre abarca los éxitos adaptativos de sus antecesores. Además de todos estos factores sub-yacentes a la aparición y regulación de la conducta y la cognición, hemos de tener presente la gran importancia de todos los mecanismos que pueden modificar la acción de los genes.

Antes de poder contestar a la pregunta fundamental que configura este capítulo, sobre si estamos determina-dos por nuestros genes, resulta crítico entender qué es un gen y qué función desempeña. Se estima que el genoma humano contiene entre veinte mil y veinticinco mil genes. De todas formas, estos genes suponen sólo un 5% de todo el material genómico. El resto del material son secuencias cuya función es en parte desconocida en la actualidad. No obstante, estas secuencias podrían estar implicadas en los mecanismos de regulación de cómo se utiliza la información genética.

Vayamos por partes, lo primero que debemos tener claro es que en el interior de cada una de nuestras células tenemos el ADN. En segundo lugar, hemos de partir del hecho de que un gen es un fragmento de ADN al cual se le puede asignar una función. Pero ¿qué tipo de función podría desempeñar un gen? Si a una persona lega en la materia le planteáramos esta cuestión, con cierta probabi-lidad nos contestaría que su función es la de transmitir la información genética, ya que en nuestro ADN podemos “ver” las características que nos configuran. Esto es así, debido a que a pesar de no conocer las especificidades científicas de la genética, ésta es una disciplina de

(94)

(95)

cia habitual en las noticias, en las series de televisión, en el cine, etcétera. Recordemos la película Gattaca , escrita y dirigida por Andrew Niccol. Se trata de una magnifica cinta de ciencia ficción protagonizada por Ethan Hawke, Jude Law y Uma Thurman en la que se presenta una sociedad no muy lejana en el tiempo basada en el uso de técnicas de selección genética para controlar la aparición de enfermedades y potenciar los rasgos más beneficiosos del ser humano. En la película podemos ver a un ator-mentado Ethan Hawke que presenta en su genotipo una predisposición a sufrir una alteración cardiaca y una muerte prematura a la edad de treinta años, que le impe-diría legalmente ser piloto de naves aeroespaciales. Su personaje suplanta la identidad del papel interpretado por Jude Law (genéticamente limpio de posibles anomalías) y se afana compulsivamente en no dejar huellas genéticas de su propia identidad. Son comunes las escenas donde podemos ver cómo Ethan Hawke se lava concienzuda-mente la piel, se frota y raspa el cuero cabelludo, limpia con un aspirador el teclado del ordenador de su puesto de trabajo. Todo ello para evitar que las partículas de su cuer-po (como las escamas capilares o la piel muerta) puedan ser utilizadas por el personal de Gattaca para reconocer su verdadero ADN.

En definitiva, de forma común podemos decir que un gen es un trozo de ADN que tiene la información nece-saria para poder sintetizar una determinada proteína. Las proteínas son los bloques constitutivos necesarios para muchas de las actividades y funciones del organismo. Las

(96)

(97)

proteínas constituyen unos de los componentes más importantes de las células debido a que son moléculas que se encuentran en gran número e intervienen en múltiples funciones esenciales para los seres vivos. Entre estas fun-ciones podemos destacar la formación de las estructuras y del esqueleto de nuestras células, el proporcionar la elas-ticidad y resistencia de los órganos y tejidos, intervenir en diferentes reacciones químicas, actuar como hormonas, operar como reguladoras de diferentes sistemas, interve-nir en la división que experimentan las células, mantener el equilibrio interno del organismo, participar en una fun-ción de defensa en nuestro cuerpo, transportar diferentes substancias, posibilitar el movimiento celular, participar en la comunicación, etcétera.

Podemos decir que un gen se expresa dando lugar a la síntesis de una nueva proteína. Existen diferentes factores que, sin alterar el ADN, pueden modificar la expresión de los genes. Se trata de los denominados factores epigenéti-cos (el prefijo griego epi - significa ‘en’ o ‘sobre’, por ello se trata de todo lo que está ‘por encima’, ‘alrededor’ de la genética). La forma en que se expresan nuestros genes puede ser distinta de una persona a otra y de un tejido a otro. Los factores epigenéticos pueden ejercer un efecto sobre el sistema neuroendocrino más o menos reversible y actuar a través de la modificación de la expresión de ciertos genes. Los efectos menos reversibles (incluso algunos de ellos totalmente irreversibles) suelen darse cuando estos factores actúan en períodos críticos del des-arrollo. Los efectos más reversibles se asocian

(98)

(99)

mente a modificaciones en la estimulación del medio externo o interno, que implican cambios en el funciona-miento de nuestro cerebro o de nuestras hormonas para que el organismo pueda adaptarse a las demandas del entorno.

Hoy en día la ciencia dispone de evidencias claras de múltiples ejemplos relacionados con los efectos inicial-mente irreversibles (o menos reversibles) de diferentes factores al actuar sobre períodos críticos del proceso de maduración del cerebro. Por ejemplo, el efecto que tienen las hormonas sobre la diferenciación del sistema nervioso, para que éste sea típicamente masculino o femenino, es decir para configurar un cerebro de hombre o un cerebro de mujer, tal como veremos en el capítulo de “Amor plás-tico”. En cuanto a los efectos reversibles, éstos se encuen-tran relacionados con propiedades fundamentales del pro-pio cerebro y posibilitan la puesta en marcha de funciones que conllevarán a una mejora de la adaptación del sujeto al medio externo cambiante. Un claro ejemplo lo constitu-yen los procesos de plasticidad cerebral y su relación con los mecanismos del aprendizaje y la memoria, tal como veremos en el capítulo “¿El saber no ocupa lugar?”.

En conclusión podemos decir que diferentes factores epigenéticos pueden ejercer un efecto organizativo sobre el cerebro al actuar en períodos críticos durante los pro-cesos madurativos del propio individuo. Efecto organiza-tivo en el sentido de que pueden configurar la morfología y la química de diferentes estructuras cerebrales. Así mismo, estos factores podrían también activar algunos de

(100)

(101)

los componentes críticos para el correcto funcionamien-to cerebral durante funcionamien-toda la vida de una persona.

Hay que tener presente la existencia de complejas rela-ciones fisiológicas y funcionales entre el sistema nervioso y los sistemas endocrino e inmunitario. Estas relaciones permiten la regulación de la manifestación del comporta-miento utilizando diversos componentes que abarcan desde zonas concretas de nuestro cerebro hasta diferen-tes glándulas y tejidos de nuestro sistema de defensa. También es necesario tener en cuenta la importancia que

cobra en este tipo de relaciones la modulación y modifi-cación de la acción de nuestros genes sin modificar el material genético celular. De forma añadida, los efectos de los factores epigenéticos parecen asociarse a períodos críticos donde podrán organizar el tejido y las células de una manera determinada y activarlas en momentos con-cretos después de dicha organización inicial.

A excepción de las células sexuales (que tienen la mitad de cromosomas), el resto de células de nuestro cuerpo tiene la misma información genética: genes ubicados en diferentes lugares de los veintitrés pares de cromosomas. Cada tejido del organismo se encuentra compuesto por diferentes tipos de poblaciones celulares. ¿Cómo puede ser que todas las células tengan la misma información genética y que su función sea tan diferente? Dicho de otra forma, ¿qué es lo que hace que, por ejemplo, una célula pancreática pueda liberar insulina en ciertos momentos del día en relación con los procesos metabólicos y en cambio una neurona de la médula espinal libere

(102)

(103)

lina para generar la contracción muscular? La respuesta inicialmente puede parecer sencilla, y es que cada tipo celular fabricará unas proteínas específicas. ¿Y si nos cen-tramos en las diferencias morfológicas de las células? ¿Qué es lo que hace que un hepatocito (célula constitu-yente del hígado) tenga una forma determinada y en cam-bio una célula muscular tenga otra significativamente diferente? La respuesta inicial la podríamos completar argumentando que, en cada tipo de célula, los genes que se expresan son distintos.

Hemos de tener presente que, aproximadamente, en cada tipo de célula se expresa sólo un 5% de sus genes. De este modo, por ejemplo, en una neurona se activarán y expresa-rán unos genes que permaneceexpresa-rán inactivos en una célula de la piel. Los genes que se expresen en la neurona serán aque-llos que le permitan llevar a cabo sus funciones y, por lo tanto, codificar las proteínas que necesite esa neurona.

Llegados a este punto, una pregunta clave es la siguien-te: ¿qué mecanismo o sistema tiene la capacidad de estable-cer que, en una célula, se expresen unos genes mientras que en otras células lo hagan otros genes distintos? Es harto complicado contestar a esta pregunta con los conocimien-tos de que disponemos actualmente. A pesar de que vía quede mucho camino por andar, es cierto que hay

algu-nos aspectos que sí se conocen. Se ha podido comprobar que existen diferentes moléculas6 _{que son capaces de}

regu-6 Por ejemplo, algunas proteínas reguladoras, ácidos ribonucleicos, hormonas, factores de crecimiento, etcétera.

(104)

(105)

lar la actividad de los genes. Aquí es donde desempeña una función capital la epigénesis o control epigenético. El con-trol epigenético hace referencia al mecanismo por el que se puede modificar la acción de un determinado gen sin alte-rar su ADN. Partiendo de que los factores epigenéticos son los responsables de que las neuronas sean neuronas y que los hepatocitos sean hepatocitos, cabría preguntarse si es posible que haya alguna interacción con estímulos ambien-tales. De hecho, hoy en día, son múltiples las evidencias experimentales que sugieren que diferentes factores epige-néticos son los responsables de activar los genes en res-puesta a diferentes estímulos ambientales. Imaginemos dos sujetos que son genéticamente idénticos, por ejemplo, dos hermanos gemelos idénticos.7_{A pesar de que}

genéticamen-te estos gemelos compargenéticamen-ten el 100% de la carga genética, podemos encontrar diferencias notables entre ellos en rela-ción con múltiples factores más o menos complejos. Por consiguiente ¿qué es lo realmente crucial, los genes que tenemos o cuándo y cómo se expresan esos genes?

Un aspecto importante que hay que destacar, dentro de los mecanismos implicados en relación con la modificación de la acción de un determinado gen sin la alteración de su ADN, es la disparidad encontrada entre los genes del ser

humano y la cantidad de proteínas que se producen en el organismo. Se estima que la producción proteica ronda entre las 500 y 1.000 por 103 _{proteínas. ¿Cómo es posible}

7 Denominados en la literatura médica gemelos homocigóticos, ya que comparten el 100% de su carga genética.

(106)

(107)

que la cantidad total de proteínas diferentes que produce nuestro organismo supere al total de genes que contiene el genoma humano? Diferentes evidencias experimentales han sugerido algunos mecanismos que podrían explicarlo. Por un lado están aquellos mecanismos que explicarían la obtención de proteínas diferentes en función de los trozos del gen que se utilicen.8 _{Un segundo mecanismo estaría}

rela-cionado con la combinación de genes, de tal forma que los aminoácidos que forman las proteínas podrían combinarse de múltiples formas para producir proteínas diferentes. Por último, un tercer mecanismo que podría clarificar esta dis-paridad sería la modulación de la expresión de los genes.

En definitiva, el control epigenético desempeña una función crítica en la diferenciación celular, en la organogé-nesis y en la morfogéorganogé-nesis. Por un lado, este control permi-te que cada célula se diferencie fisiológica y morfológica-mente a pesar de tener el mismo ADN de otras células cuya diferenciación será totalmente distinta. De forma añadida, los mecanismos implicados en el control epigenético per-miten que las células que conforman un organismo asuman configuraciones específicas que supongan la génesis de las diferentes estructuras corporales y de los órganos internos. Además, estos mecanismos también permitirán que las diferentes proteínas que necesita una determinada célula en momentos temporales claramente diferenciados se

sinteti-8 Son los mecanismos de splicing alternativo, que explicarían la gran cantidad de proteínas presente s en nuestro cuerpo , en función de los trozos del gen que se transcri ban y se traduz-can.

(108)