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El Colegio Nacional celebrará las nueve décadas de vida de Pablo Rudomin, neurofisiólogo mexicano de reconocimiento internacional. La ceremonia, coordinada por el colegiado Alejandro Frank, se realizará hoy a las 17 h en El Colegio Nacional (Donceles 104, Centro Histórico, CDMX). A propósito de este festejo, compartimos con los lectores de Crónica un fragmento del opúsculo que Rudomin publicó en 2019. Para él, este libro es “un breve relato de mi necesidad de preguntar y de buscar respuestas para, a su vez, transformarlas en más preguntas”.
La neurofisiología es una ciencia eminentemente experimental. La complejidad de los fenómenos que analiza es enorme. Más que formular leyes, los neurofisiólogos analizamos comportamientos particulares, con los cuales intentamos generar modelos aproximados que expliquen el funcionamiento del sistema nervioso. Estos modelos han conducido a la creación de conceptos, no muchos por cierto, que constituyen la base de la visión actual acerca de nuestras funciones cerebrales.
El sistema nervioso de los humanos está constituido aproximadamente por cien mil millones de células neuronales y células gliales. Las neuronas son los elementos que se especializan en transmitir y procesar información. Las células gliales proporcionan sostén y nutrición a las neuronas. Gracias a la actividad de éstas podemos relacionarnos con el mundo externo y ajustar nuestras reacciones y movimientos a las circunstancias siempre cambiantes, aumentando así nuestras probabilidades de sobrevivencia. La actividad neuronal es el sustrato de las emociones, deseos, sueños y pensamientos.
El sistema nervioso de las especies animales, incluida la especie humana, es el resultado de un proceso evolutivo de millones de años. Reconstruir todos los episodios de esta historia ha sido, hasta la fecha, imposible. Sin embargo, podemos comparar los sistemas nerviosos de las especies actuales, destacar sus diferencias y semejanzas, y delinear las diversas tendencias evolutivas.
De estos estudios queda claro que los sistemas nerviosos comparten patrones comunes, desde los vertebrados primitivos, como la lamprea, hasta los primates más evolucionados, como los gorilas y los humanos. Estos patrones son diferentes a los de los sistemas nerviosos de invertebrados, como los moluscos, los anélidos y los artrópodos. Una de las diferencias fundamentales es la evolución cada vez mayor de la masa encefálica (cerebro y cerebelo) en los vertebrados, que culmina con la aparición de la corteza cerebral en las especies más evolucionadas. La región más externa de la masa cerebral está involucrada en las funciones más elaboradas del sistema nervioso, entre ellas, el control voluntario de los movimientos.
Es importante mencionar que, a pesar de las enormes diferencias entre los sistemas nerviosos de los vertebrados y los invertebrados, existen numerosos elementos comunes. Todas las especies animales tienen receptores sensoriales, que son órganos especializados en detectar los cambios del medio externo, como temperatura, presión, luminosidad, etc., y en transferir esa información a las neuronas centrales. La transmisión de información, la manera en que se comunican las neuronas entre sí y la forma en que hacen contacto con los músculos y las glándulas, es prácticamente la misma en todas las especies. La diferencia real radica en el número de neuronas existentes en cada especie, en el tipo de circuitos que forman entre ellas y en cómo éstos se modifican con la experiencia. Mientras mayor sea el número de neuronas, mayores serán las posibles combinaciones de circuitos y, por lo tanto, mayor la capacidad del sistema nervioso para procesar la información.
De lo anterior debe quedar claro que, dadas las enormes semejanzas entre las distintas especies, las investigaciones realizadas en especies diferentes a la humana son de gran relevancia y utilidad para el conocimiento de nuestro sistema nervioso.
Desde hace años me ha cautivado la capacidad del sistema nervioso de seleccionar una acción particular entre múltiples opciones. Esto podría implicar la existencia de un propósito y, quizá, de autoconsciencia. Mas el actuar con objetivos específicos no es exclusivo de los seres vivos. Con la disponibilidad de computadoras de gran capacidad y velocidad, en la actualidad se han construido modelos del sistema nervioso y robots que tienen objetivos particulares, que aprenden a optimizar sus acciones, a comunicarse con el mundo externo e incluso a tomar decisiones. Sin embargo, hasta donde sabemos, esto no los hace conscientes de sí mismos. La autoconsciencia es una experiencia individual y no podemos demostrar su existencia en los demás, tan sólo podemos inferirla.
En los seres vivos, la ejecución de los procesos neuronales no es exclusivamente consciente. El sistema nervioso regula en forma automática varias funciones, entre ellas, las cardiacas y respiratorias. En cambio, los movimientos voluntarios o los procesos cognitivos son ejemplos de funciones conscientes. Tomar un objeto en nuestras manos, usar el tacto para establecer su peso, textura y consistencia, mirarlo para determinar su forma y color, y elaborar juicios de valor acerca de dichos atributos son procesos conscientes.
La selección de las alternativas más apropiadas para una acción determinada sólo es posible en la medida en que el sistema nervioso cuente con un modelo adecuado del mundo externo y del organismo del que forma parte. Esta representación es esencial para la ejecución de movimientos voluntarios, que requiere de una planeación anticipada (conocimiento) de las acciones por realizar y de memoria a corto y largo plazo. Esta planeación involucra varias regiones de la corteza cerebral, en donde se generan mapas (modelos) cognoscitivos y motores relacionados con los movimientos. La transición entre la fase de planeación de un movimiento y su ejecución requiere de la toma oportuna de decisiones, lo que permite al individuo reaccionar en forma anticipada a los retos del entorno. La ejecución de movimientos exitosos, que es primordial para la sobrevivencia del organismo, demanda de una máxima coherencia entre los movimientos planeados y los realizados. Ciertamente, entre las metas importantes de las neurociencias está el entender cómo se generan los modelos neuronales que contribuyen a lograr esta coherencia, tanto en condiciones normales como en patológicas.
Las investigaciones que he realizado por casi cincuenta años en el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), junto con mis colaboradores y estudiantes, han estado dirigidas a elucidar el papel de la información sensorial en la generación de movimientos voluntarios. Ahora sabemos que la información que proviene de los receptores sensoriales periféricos puede ser modificada en su entrada a la médula espinal por mecanismos centrales. Parte de este control es mediado por interneuronas GABAérgicas. El carácter local de esta modulación GABAérgicas convierte las ramificaciones intraespinales de las fibras sensoriales en sustratos dinámicos que permiten un direccionamiento selectivo del flujo de información. Durante la fase de planeación de una con tracción voluntaria, la información generada en los receptores musculares es modulada diferencialmente por la actividad proveniente de la corteza cerebral, lo que aumenta la coherencia entre los movimientos planeados y los ejecutados.
Control central de la información sensorial
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La propuesta de un mecanismo central que podría modificar la eficacia sináptica de las fibras sensoriales fue una contribución conceptual de gran importancia para el entendimiento de cómo el sistema nervioso procesa la información que recibe de los receptores cutáneos y musculares. En esa época se consideraba que las fibras sensoriales eran simples conductores de potenciales de acción, que liberaban un transmisor químico al llegar éstos a sus regiones terminales, que a su vez despolarizaba a las neuronas con las que hacían contactos sinápticos, y que el procesamiento de la información proporcionada por esas fibras sólo ocurría a nivel postsináptico.
Creo que es pertinente mencionar que la publicación en la que se propuso por primera vez la existencia de inhibición presináptica en el sistema nervioso central no excedió una cuartilla, que apareció como resumen en un congreso, y sólo contiene el concepto de inhibición presináptica en el título. Frank publicó una nota más en 1959 en relación con el tema y jamás volvió a ocuparse de él. Sin embargo, éste es uno de los hallazgos más citados en la literatura de la neurofisiología de la médula espinal, lo que nos muestra cómo el impacto de una idea no depende de la extensión ni del número de trabajos publicados. Vale la pena meditar acerca de esto. Establecer un concepto importante que perdure es labor de toda una vida. Desafortunadamente, en México, la forma actual de evaluar las actividades científicas no siempre toma en cuenta esta situación y se enfoca más en valorar la cantidad que la calidad.
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