En los artículos anteriores de este compendio hemos recorrido la historia del estudio del sistema nervioso desde la Grecia clásica hasta los albores del siglo XIX, siguiendo la pista de quienes intentaron comprender qué somos y por qué pensamos, sentimos y nos movemos tal como lo hacemos.
En este tercer y último artículo llegamos al siglo XX, la centuria en la que la neurociencia alcanzó su madurez como disciplina. Tres grandes frentes definen este período: el capítulo oscuro de los tratamientos psiquiátricos radicales y su superación; el descubrimiento de la neurona como unidad fundamental del sistema nervioso, de la mano de Ramón y Cajal; y, finalmente, la identificación de los neurotransmisores, las sustancias químicas que hacen posible la comunicación entre neuronas.
Los tres frentes están conectados: a medida que la ciencia básica fue revelando cómo funciona el cerebro a nivel celular y molecular, los tratamientos de la enfermedad mental pudieron alejarse de la brutalidad empírica y aproximarse a una lógica terapéutica fundada en la evidencia.
Índice de contenido:
Las lobotomías y el inicio de la psicofarmacología
Con el comienzo del siglo XX, la suerte de los enfermos mentales distaba mucho de ser esperanzadora. Sobre ellos se probaron todo tipo de procedimientos para tratar sus enfermedades mentales: el electrochoque, el coma insulínico o la inyección de metrazol, esta última capaz de desencadenar violentas convulsiones que llegaban a fracturar huesos. En este escenario desesperado, surgió la idea de destruir directamente una parte del cerebro con la esperanza de que los síntomas más graves remitieran. Las lobotomías se practicaron inicialmente en un número reducido de pacientes y, con el tiempo, se extendieron a la gran mayoría de quienes padecían enfermedades mentales graves.
Egas Moniz y las primeras leucotomías
El origen de la lobotomía se sitúa en Portugal, de la mano de Egas Moniz (1874–1955), quien partía de la vaga intuición de que los enfermos mentales sufrían el dominio de ideas fijas ancladas en los lóbulos frontales y que dañar ciertas zonas de la corteza frontal podría mitigar esos síntomas, puesto que su destrucción no implicaba necesariamente la muerte del individuo.
La primera lobotomía prefrontal se realizó en 1935 con una mujer diagnosticada de enfermedad mental, a quien se le inyectó alcohol puro directamente en los lóbulos frontales a través de pequeños orificios practicados en el cráneo, con el propósito de destruir las conexiones subcorticales de las áreas prefrontales. Después de la intervención, según refirió Moniz, la paciente mostraba menos agitación y sus ideas delirantes habían remitido.
Con posterioridad, se siguieron practicando lobotomías a otros pacientes y los resultados apuntaron en la misma dirección. Sin embargo, el problema fundamental fue que Moniz solo realizó un seguimiento de los pacientes durante las primeras semanas tras la intervención, sin verificar si eran capaces de llevar una vida cotidiana ordinaria a largo plazo.
Walter Freeman: la lobotomía llega a Estados Unidos
Al mismo tiempo, en Estados Unidos, un neurólogo llamado Walter Freeman (1895-1972), guiado por los avances de Moniz, adoptó la técnica de la lobotomía para tratar a sus pacientes con enfermedades mentales.
Tras cientos de intervenciones, Freeman declaró las lobotomías un éxito rotundo. Su capacidad para comunicarlo públicamente fue enorme: consiguió ganarse a la opinión pública y, como consecuencia, la técnica se extendió con rapidez entre un número creciente de médicos. Para acelerar aún más esa expansión, Freeman diseñó un procedimiento nuevo, más rápido, sencillo y económico. Se trataba de la lobotomía transorbital: en lugar de abrir el cráneo, se introducía un instrumento fino por encima del globo ocular hasta alcanzar los lóbulos frontales, una técnica que podía realizarse en consulta en cuestión de minutos.
Henri Laborit y la clorpromazina: el fin de la era lobotómica
En los años cincuenta empezaron a publicarse en revistas especializadas los primeros estudios a largo plazo sobre las lobotomías, y los resultados no eran alentadores. Estas publicaciones generaron un descrédito creciente que fue minando la popularidad de la técnica como intervención efectiva.
En esa situación, lo que acabó por arrinconar definitivamente la lobotomía fue un nuevo tratamiento. A mediados de la década de los cincuenta, el médico francés Henri Laborit descubrió las propiedades sedantes de la clorpromazina, y los psiquiatras Jean Delay y Pierre Deniker fueron los primeros en aplicarla en pacientes psiquiátricos, revelándola como la primera sustancia con acción genuinamente antipsicótica. Sus efectos sobre los enfermos mentales eran espectaculares: los calmaba notablemente sin adormecerlos ni embotar su cognición, y reducía de forma apreciable las alucinaciones y los síntomas psicóticos.
La paradoja histórica no podía ser más aguda: Egas Moniz había recibido el Premio Nobel de Medicina en 1949 precisamente por la lobotomía; apenas unos años después, la clorpromazina dejaba ese mismo procedimiento en el baúl de los errores de la medicina. La lobotomía perdió terreno de forma irreversible frente a un tratamiento que, esta vez sí, resultó verdaderamente revolucionario y beneficioso para los enfermos mentales.
La neurona como unidad fundamental del sistema nervioso
Mientras la psiquiatría asistencial protagonizaba este dramático recorrido de ensayo y error, la neurociencia básica avanzaba en paralelo por un camino radicalmente distinto: el de la observación rigurosa, el método experimental y la evidencia microscópica. Si los apartados anteriores nos han mostrado el intento, a menudo brutal, de actuar sobre el cerebro sin llegar a comprenderlo, los que siguen narran precisamente el proceso inverso: cómo la comprensión fue haciéndose posible, célula a célula, sinapsis a sinapsis.
Hasta el siglo XIX, los interrogantes sobre el cerebro giraban en torno a su estructura macroscópica. Con el comienzo del siglo XX, las preguntas tomaron otro cariz: las nuevas técnicas, especialmente de microscopía y tinción, permitieron planteamientos más ambiciosos dirigidos a desvelar la estructura íntima del tejido nervioso.
Santiago Ramón y Cajal (1852–1934): nacimiento de la neurociencia moderna
Fue en el siglo XX cuando se reconoció a la neurona como la unidad fundamental del sistema nervioso: la pieza elemental que compone el cerebro y los nervios de animales y personas. La figura central de este descubrimiento fue Santiago Ramón y Cajal, considerado el padre de la neurociencia moderna.
Su legado descansó sobre varias contribuciones anatómicas fundamentales: demostró que el sistema nervioso está formado por células nerviosas individuales e independientes, confirmando así la teoría neuronal, que extendía la teoría celular al sistema nervioso, y que dichas neuronas se comunican a través de sus terminaciones conservando su individualidad, con un pequeño espacio de separación entre ellas.
Este hallazgo supuso un avance decisivo por dos razones: la primera, que transformó radicalmente la comprensión del funcionamiento del cerebro y del sistema nervioso; la segunda, que sentó las bases de todo el programa de investigación neurocientífica posterior. Cajal enfocó su análisis experimental en la función más importante del cerebro: el procesamiento de la información.
El método de tinción de Golgi
Cajal lleva a cabo sus hallazgos celulares gracias a Luis Simarro, quien le muestra unas preparaciones de tejido nervioso que había teñido según una nueva técnica procedente de Italia. Se trata de un método de tinción basado en una «reacción negra» inducida por dicromato potásico y nitrato de plata, desarrollado por Camillo Golgi (1843–1926). La relevancia de dicha técnica se encuentra en que no oscurecía a todas las células de la preparación, sino solo a unas pocas que de manera aleatoria destacaban mucho mejor.
Cajal modifica la técnica de Golgi
Haciendo uso de la nueva técnica de tinción, Cajal emprende un estudio sistemático de la estructura íntima del sistema nervioso. Del mismo modo, modifica y perfecciona la técnica de tinción: realiza cortes histológicos más gruesos y los somete a una tinción más intensa, lo que denomina doble impregnación, con lo que aumenta sus posibilidades de observar cómo se conectan dos o más células.
Además, decide estudiar el sistema nervioso de embriones y animales jóvenes, ya que la tinción actúa mucho mejor sobre los nervios desprovistos de mielina y las neuronas destacan con mayor nitidez.
Hallazgos sobre neuroanatomía
Fruto de un programa de investigación sistemático y disciplinado, Cajal descubre la estructura de neuronas individualizadas y la independencia de sus conexiones. Siempre encuentra el mismo patrón general pese a la enorme variedad de formas neuronales: dendritas y axones forman parte de un único cuerpo celular y son independientes de los de otras neuronas. La conclusión es rotunda: entre neuronas adyacentes no hay continuidad, sino contigüidad, lo que transforma el sistema nervioso en una arquitectura ordenada y comprensible.
Por otra parte, como consecuencia del trabajo con embriones de animales, Cajal descubre las diversas fases del desarrollo neuronal. Ordenando las preparaciones según distintos momentos del desarrollo, puede reconstruir la secuencia completa y comprueba que las neuronas crecen alargando su axón mientras despliegan en su extremo una estructura que denominó «cono de crecimiento», con forma de cesta o abanico de cortas ramificaciones, capaz de conectarse con múltiples dendritas de otras células.
El Congreso de Berlín y el reconocimiento internacional
Los hallazgos de Cajal alcanzaron reconocimiento internacional gracias al congreso de la Sociedad Anatómica Alemana celebrado en Berlín en 1889, en un momento en que Alemania ejercía una influencia determinante sobre la ciencia europea. De pronto, Cajal pasó de ser prácticamente desconocido fuera de España a ocupar el centro de atención de gran parte de la neurociencia internacional.
El episodio más significativo fue la conversión de Von Kölliker, máximo representante de la anatomía alemana y hasta entonces defensor del enfoque reticularista, que postulaba el sistema nervioso como una red difusa e indiferenciada, quien, tras verificar personalmente las observaciones de Cajal, abandonó públicamente su postura y le brindó un apoyo incondicional. El congreso de Berlín marcó así el punto de inflexión que presentó al mundo las contribuciones de Cajal.
A partir de entonces, Cajal va desenredando la maraña del sistema nervioso. Cada uno de sus hallazgos confirma con evidencia aplastante la teoría neuronal y afianza la universalidad de la teoría celular: si todos los tejidos vivos están formados por células, el sistema nervioso no es una excepción.
En este mismo período, Cajal formula el llamado principio de la polarización dinámica, según el cual el impulso nervioso es estrictamente unidireccional. Sus observaciones le llevan a la certidumbre de que cada neurona se comporta como un dipolo, donde la señal eléctrica entra a través de las dendritas y sale a través del axón. Este principio se verifica tanto en los nervios sensoriales, donde las dendritas están orientadas hacia la periferia y el axón hacia el interior, como en los nervios motores, en los que la disposición era exactamente la inversa: el axón proyecta hacia la periferia para activar los músculos.
Este descubrimiento fue de consecuencias inmediatas: por primera vez fue posible trazar circuitos neuronales siguiendo el flujo de la señal, de la célula receptora a la efectora.
En 1906, Cajal recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina junto con Camillo Golgi, en reconocimiento por sus trabajos sobre la estructura del sistema nervioso.
El legado de Cajal fue, en suma, haber transformado el sistema nervioso de un enigma anatómico en un objeto científico riguroso. Donde antes había una maraña ininteligible, después hubo células con nombre, forma y dirección. Esa claridad conceptual fue el suelo firme sobre el que la neurociencia del siglo XX construiría todo lo demás.
Charles Sherrington (1857–1952): sinapsis e integración
Si Cajal había descrito la neurona individual, quedaba pendiente una pregunta igualmente fundamental: ¿cómo se comunican dos neuronas entre sí? ¿Qué ocurre exactamente en el punto donde el axón de una célula se aproxima a las dendritas de la siguiente? Fue Charles Sherrington quien abordó estas preguntas y dio nombre al fenómeno que hoy conocemos como sinapsis.
Las aportaciones de Sherrington sobre la sinapsis pueden resumirse en cuatro puntos. Primero, acuñó el término «sinapsis» para designar el enlace funcional entre neurona y neurona. Segundo, hipotetizó, en línea con Cajal, que dicha sinapsis debía incluir un espacio tan pequeño que resultara invisible al microscopio óptico, pero con propiedades específicas distintas a las de la conducción nerviosa ordinaria. Tercero, estimó que en la sinapsis se producía un retardo del impulso nervioso, una pequeña demora con implicaciones funcionales relevantes. Y cuarto, propuso que la sinapsis actúa como una válvula unidireccional que permite el paso de la señal en un solo sentido, impidiendo su retroceso.
Desde una perspectiva evolutiva, Sherrington discutió las ventajas de un sistema nervioso sináptico frente a un sistema reticular más primitivo, sobre todo en su capacidad para integrar las distintas partes del cuerpo. Los sistemas difusos de algunos invertebrados, como el de la medusa, son lentos y no pueden integrar dos puntos distantes del organismo sin involucrar a todo lo que se encuentra entre ambos.
En los animales más evolucionados, los receptores sensibles a los objetos distantes (ojos, nariz, oídos) se concentran en el polo anterior del cuerpo, el que encabeza el movimiento. Estos receptores deben ser integrados con musculatura remota, y para ello un sistema nervioso sináptico es el apropiado al ofrecer una conexión de largo alcance, rápida y unidireccional, que evita la difusión general de la señal.
Reflejos y la integración del sistema nervioso
En el curso de sus investigaciones, Sherrington realizó un descubrimiento que Cajal no había anticipado: algunas neuronas, en lugar de excitar a sus vecinas, las inhiben. Esta distinción entre neuronas excitadoras e inhibidoras resultó fundamental para comprender cómo el sistema nervioso regula y afina sus propias respuestas. Junto al concepto de sinapsis, esta visión integradora del sistema nervioso constituye el núcleo del legado de Sherrington. Planteó que el sistema nervioso es una entidad compleja que compara, contrasta, sintetiza y prioriza múltiples estímulos para producir la respuesta más apropiada, y que las sinapsis son el mecanismo central de esa integración.
Para Sherrington, el nivel de organización superior al de la neurona individual eran los reflejos: respuestas inmediatas, automáticas e involuntarias que los organismos producen ante determinados estímulos, y que constituyen las piezas básicas con las que el sistema nervioso construye su actividad. Para entender este análisis, conviene recordar la ley de Bell-Magendie, que Sherrington toma como punto de partida: a lo largo de toda la médula espinal hay una constante y es que los nervios sensitivos que transmiten las sensaciones desde los órganos sensoriales entran en ella por la parte trasera o dorsal, mientras que los nervios motores, que envían las órdenes del movimiento, salen de la médula por su parte delantera o ventral. Esto es así en humanos y el resto de los vertebrados.
Sherrington analizó uno de los reflejos más simples de los mamíferos, el reflejo rotuliano, y describió su arco neural, el recorrido completo de la señal, que consta de nervios tanto sensoriales como motores. La secuencia neural es la siguiente: estimulación → nervio sensorial → sinapsis en la médula → nervio motor → músculo. Además, descubrió los propioceptores en los músculos, minúsculos órganos sensoriales que informan continuamente sobre el grado de estiramiento muscular, y distingue dos tipos adicionales de receptores sensoriales: los exteroceptores de la piel, responsables de las sensaciones cutáneas, y los interoceptores, que señalan los cambios internos y el dolor en las vísceras del cuerpo.
En conclusión, para Sherrington, los reflejos son la verdadera unidad de acción del sistema nervioso: conductas aparentemente complejas, como andar, correr o respirar, no son sino cadenas de reflejos integrados con una precisión extraordinaria. Lo verdaderamente fundamental no es la respuesta aislada, sino la capacidad del sistema nervioso para orquestarlas en un todo coherente y adaptativo.
Edgar Adrian (1889-1977): el código de las neuronas
Si Cajal nos había revelado la arquitectura celular del sistema nervioso y Sherrington su capacidad de integración funcional, quedaba todavía una pregunta sin responder: ¿cómo se codifica físicamente la información dentro del nervio? Fue Edgar Adrian quien la contestó, llevando a cabo numerosos experimentos basados en el registro de la actividad del impulso nervioso. Gracias al desarrollo de amplificadores electrónicos de alta sensibilidad, fue posible por primera vez registrar la actividad eléctrica de una sola neurona y desvelar el código de transmisión de la información.
El análisis de la señal puso de manifiesto varios fenómenos relevantes. Se confirmó la ley del todo o nada: todos los impulsos nerviosos tienen la misma magnitud, independientemente de la intensidad del estímulo. La neurona codifica esa intensidad no a través de impulsos más grandes, sino a través de la frecuencia de disparo: cuanto más intenso el estímulo, más impulsos por segundo. Por último, se observó que la neurona se adapta rápidamente ante una estimulación constante, reduciendo progresivamente su tasa de disparos. Este rápido descenso después de cada estallido inicial de descargas sugería que los nervios estaban programados para responder a los cambios, más que a las condiciones estables.
Por tanto, las neuronas usaban un código universal basado en la frecuencia de los impulsos nerviosos o potenciales de acción. No había códigos eléctricos distintos para transmitir una sensación de luz, frío o sonido. El código era el mismo; lo que cambiaba era el lugar anatómico del cerebro al que llegaba el mensaje. Por ejemplo, una señal en la corteza visual se interpreta como luz, mientras que esa misma señal, si llega a la corteza auditiva, se interpreta como sonido. Del mismo modo, una sensación débil no se codifica mediante impulsos más pequeños, sino mediante los mismos impulsos, pero más espaciados en el tiempo.
Esta propiedad de adaptación tiene una traducción directa en la experiencia cotidiana: cuando un estímulo persiste de forma continua «el olor de una habitación, el ruido de fondo de una ciudad, el peso de la ropa sobre la piel», los nervios sensoriales reducen progresivamente su tasa de descarga y dejamos de percibirlo. Los nervios están diseñados para detectar cambios, no para registrar la continuidad.
Gasser (1888-1963) y Erlanger (1874-1965): clasificación de las fibras nerviosas
Estos dos autores realizaron numerosos estudios sobre la propagación del impulso nervioso en axones individuales y clasificaron las fibras nerviosas en tres tipos. Las de tipo A son las más gruesas y veloces, asociadas principalmente a la función motora; las de tipo C son las más finas y lentas, carecen de vaina de mielina y son las responsables de conducir la sensación del dolor crónico; y, por último, las fibras de tipo B, que pertenecen al sistema nervioso autónomo. Este trabajo, que les valió el Premio Nobel de Medicina en 1944, tiene implicaciones clínicas directas que llegan hasta hoy: la comprensión de las fibras C, por ejemplo, es fundamental para entender el dolor crónico y para diseñar anestésicos selectivos.
Hans Berger (1873–1941): el electroencefalograma
El psiquiatra alemán Hans Berger (1873–1941) dedicó décadas a una pregunta que sus contemporáneos consideraban excéntrica: ¿es posible registrar la actividad eléctrica del cerebro humano desde el exterior del cráneo? En 1924 obtuvo el primer electroencefalograma humano de la historia, logrando así captar las ondas eléctricas del cerebro como medida fisiológica de las funciones mentales.
En el cerebro normal se distinguen varios tipos de ritmos EEG asociados a distintos estados de vigilia: 1. Ondas Alfa: en reposo con los ojos cerrados; 2. Ondas Beta: cerebro activo y atento; 3. Ondas Gamma: ejecución de algunas funciones cognitivas que requieren cierta concentración; 4. Ondas Delta: sueño profundo; 5. Ondas Theta: estados de somnolencia o adormecimiento. El legado del EEG es enorme: hoy es una herramienta diagnóstica cotidiana en neurología, imprescindible para la detección de epilepsia, la evaluación del sueño o el diagnóstico de encefalopatías. Cada vez que un paciente lleva electrodos en la cabeza en una clínica, está siendo beneficiario directo del trabajo de Berger.
Los neurotransmisores: el lenguaje químico del sistema nervioso
A lo largo de las primeras décadas del siglo XX se fue abriendo camino una nueva idea: quizá los nervios segregan ciertos compuestos químicos decisivos para transmitir los impulsos nerviosos entre neurona y neurona.
Gaskell (1847-1914) y Langley (1852-1925): Sistema Nervioso Autónomo
La labor de Gaskell sobre el SNA se orientó fundamentalmente hacia su anatomía. Estudió secciones de médula espinal en animales y siguió los nervios en su camino a los distintos órganos. Descubrió que estos nervios están formados por dos largas neuronas. La primera, denominada neurona preganglionar, se originaba en la médula espinal o en la base del cerebro y su axón llegaba hasta un conglomerado de células nerviosas conocido como ganglio. La segunda, o neurona posganglionar, se extendía desde el ganglio hasta la víscera. La ubicación de estos ganglios o estaciones relevo es distinta según las partes del SNA.
Gaskell distinguió tres partes en el SNA según la altura de la médula en la que se originan los nervios: la parte bulbar o craneal (en la zona superior), la parte simpática (en posición central) y la parte sacra (en la zona inferior). En la actualidad, las dos partes extremas, bulbar y sacra, se agrupan bajo la denominación de división parasimpática. Observó que la parte simpática presentaba características propias y que sus nervios, originados en los niveles torácico y lumbar, inervan casi todas las vísceras. Uno de sus hallazgos más relevantes fue constatar que cada órgano está inervado simultáneamente por fibras de ambas divisiones, simpática y parasimpática, que ejercen efectos generalmente opuestos.
Por su parte, Langley prefirió el estudio de las funciones y fue determinando los lugares donde se localizaba una sinapsis en el trayecto de los nervios. Fruto del trabajo continuado de ambos autores quedaron establecidas las bases de nuestro conocimiento sobre el SNA. En líneas generales, el sistema simpático es el que interviene en los estados de emergencia, cuando procede una reacción del tipo «lucha o huida». Por el contrario, el parasimpático se estimula en los estados de relajación.
Claude Bernard (1813-1878) y el curare: el antecedente clave
A principios del siglo XX, la farmacología adoptó un cariz experimental y aparecieron los primeros ensayos que estudiaban de forma controlada los efectos que las sustancias causaban sobre las vísceras y los músculos. Algunas de estas sustancias eran especialmente interesantes porque parecían imitar o interferir en la función del sistema nervioso. Estas observaciones pusieron a los científicos sobre la pista de que quizá el sistema nervioso también incorpora sustancias químicas naturales en su funcionamiento normal.
Claude Bernard (1813-1878) realizó sus experimentos sobre el curare en el siglo XIX, pero su trabajo constituye un antecedente directo e imprescindible para la neurofarmacología del XX, por lo que merece ser recogido aquí. El curare es una sustancia pastosa de color oscuro que se extrae de plantas de los géneros Strychnos y Chondrodendron, utilizada secularmente por pueblos indígenas de la Amazonia para impregnar sus flechas de caza.
Mediante una serie de experimentos cuidadosamente diseñados, Bernard logró localizar el sitio exacto de acción del curare: no era el nervio en sí, ni tampoco el músculo, sino el punto de contacto entre ambos, lo que hoy llamamos unión neuromuscular. Hoy sabemos que el curare actúa bloqueando la acetilcolina en las uniones neuromusculares, impidiendo que el impulso nervioso llegue al músculo.
Thomas Elliott (1877-1961): la adrenalina como señal química
Thomas Elliott presentó en el Congreso de Fisiología de Cambridge de 1904 una comunicación en la que sugería que la neurotransmisión en el sistema simpático quizá dependía de una sustancia natural, la adrenalina u otra muy parecida, segregada por los propios nervios. De forma independiente, el fisiólogo George Oliver ya había ensayado el compuesto de adrenalina sobre distintos órganos y había encontrado que producía exactamente los mismos efectos que los nervios simpáticos: aceleraba el ritmo cardíaco, contraía los vasos sanguíneos y aumentaba el tono muscular, entre otros.
Walter Dixon (1871-1931): Muscarina
La muscarina es un compuesto que se extrae de la Amanita muscaria, la conocida seta venenosa de sombrero rojo con manchas blancas que aparece en los cuentos infantiles. Se sabía que la administración de muscarina enlentecía el corazón. Dixon observó que esta sustancia imitaba los efectos del nervio vago y de otros nervios del sistema parasimpático. Tras varios experimentos, Dixon dedujo que tal vez alguna sustancia parecida a la muscarina era segregada por el sistema parasimpático en su funcionamiento. Se trataba de una deducción parecida a la de Elliott con la adrenalina respecto al sistema simpático.
Henry H. Dale (1875-1961): Acetilcolina
Henry Dale llegó a uno de sus descubrimientos más importantes a través de una vía inesperada: el cornezuelo del centeno, un hongo parásito que crece en forma de cuerno oscuro en las espigas de los cereales, tremendamente venenoso y del que se obtiene el ácido lisérgico, precursor del LSD. Su tarea consistió en caracterizar los efectos fisiológicos de los compuestos que ese hongo producía, especialmente sobre el sistema nervioso. En ese proceso aisló la acetilcolina y comprobó que su acción era más potente que la de la muscarina, aunque también más inestable, pues se descompone con rapidez. Sus ensayos demostraron que la acetilcolina reproducía a la perfección todas las funciones del sistema parasimpático.
En síntesis, Dale estableció que la acetilcolina era la sustancia más potente conocida capaz de imitar los efectos del sistema parasimpático. Paralelamente, descubrió que un compuesto estrechamente relacionado con la adrenalina, la noradrenalina, reproducía con mayor fidelidad las funciones del sistema simpático. Hoy sabemos que la acetilcolina es el neurotransmisor característico del sistema parasimpático y que la noradrenalina cumple ese papel en el sistema simpático.
Otto Loewi (1873-1961): Un sueño inspirado.
La historia del experimento de Loewi tiene un origen casi novelesco: según el propio científico, la idea le vino en sueños en la madrugada del Domingo de Pascua de 1921. Se despertó, anotó el procedimiento en un papel y volvió a dormirse. A la mañana siguiente no era capaz de leer sus propios apuntes. La noche siguiente el sueño regresó y, esta vez, se levantó directamente al laboratorio.
El experimento consistió en aislar dos corazones de rana, el primero con sus nervios y el segundo sin ellos. Ambos corazones se conectaron por cánulas llenas de solución salina. El nervio vago del primer corazón fue estimulado durante unos minutos. Después la solución salina que había estado en contacto con el primer corazón durante la estimulación del vago se transfirió al segundo corazón. Este redujo su velocidad y sus latidos disminuyeron igual que si se hubiera estimulado a su nervio vago. De modo similar, cuando se estimuló el nervio acelerador y se transfirió la solución salina al segundo corazón, este se aceleró y aumentaron sus latidos.
Algún tiempo después, se realizó otro experimento para solventar las dudas ocasionadas por el anterior. En este experimento se trituraron los órganos, se maceraron en alcohol y el extracto resultante fue purificado progresivamente. Al final del proceso, se consiguió aislar algunos gramos de acetilcolina. De esta forma quedó confirmado: la acetilcolina era el primer neurotransmisor identificado en la historia de la neurociencia. Al mismo tiempo, experimentos con sanguijuelas permitieron demostrar el papel mediador de la acetilcolina en la transmisión del impulso nervioso desde los nervios motores hacia los músculos esqueléticos.
A continuación vino su aplicación en humanos, particularmente en la enfermedad de la miastenia gravis, que es una enfermedad autoinmune que cursa con rápida fatiga y progresiva disfunción de la musculatura esquelética. Para ello, se probó inyectar sustancias químicas como la neostigmina, que tuvieron su efecto en períodos breves de tiempo pero ayudaban a combatir los síntomas de la enfermedad. El trabajo de Loewi fue reconocido con el Premio Nobel de Medicina en 1936, compartido con Henry Dale, en un justo reconocimiento al dúo que terminó de demostrar la naturaleza química de la transmisión nerviosa.
La guerra de «sopas y chispas»
Durante varias décadas del siglo XX, los científicos debatieron con intensidad si la transmisión nerviosa en la sinapsis era de naturaleza eléctrica o química. A este enfrentamiento se le ha llamado la guerra de las «sopas» (los partidarios de la transmisión química) y las «chispas» (los defensores de la eléctrica). Hoy sabemos que ambas existen, pero la mediación química de los neurotransmisores es el mecanismo predominante en el sistema nervioso.
Las evidencias se fueron acumulando a favor de la existencia de sustancias químicas distribuidas en vías específicas del sistema nervioso, cuya intervención hacía posibles las conexiones sinápticas, bien excitando, bien inhibiendo la tasa de disparo neuronal según el caso.
A mediados del siglo XX se descubrió la existencia de pequeñas vesículas en las terminaciones presinápticas y se desveló la función de estas estructuras como reservorios que acumulaban y liberaban el neurotransmisor en el espacio sináptico. Al mismo tiempo, en la membrana postsináptica, se identificaron receptores bioquímicos con los que se combinaban las moléculas del neurotransmisor y actuaban como sus últimos destinatarios en la sinapsis.
Los principales neurotransmisores del sistema nervioso
- Acetilcolina: Primer neurotransmisor descubierto. Todos los movimientos voluntarios son posibles gracias a su mediación en las uniones nervio-músculo. Es el neurotransmisor de una parte importante del sistema parasimpático. Dentro del cerebro, interviene en el control de la atención, la activación y la memoria.
- Noradrenalina (norepinefrina): Es el neurotransmisor del sistema simpático. Interviene en las respuestas de alarma produciendo cambios activadores del organismo. Las glándulas suprarrenales liberan noradrenalina y adrenalina en el torrente sanguíneo.
- Dopamina: Es un neurotransmisor de enorme relevancia, implicado en múltiples funciones cognitivas y en los circuitos de recompensa y motivación del cerebro. Su déficit en determinadas vías cerebrales está vinculado a la enfermedad de Parkinson, mientras que su exceso o su desregulación en otras vías se ha relacionado con la esquizofrenia. Las sustancias estimulantes actúan en gran medida incrementando los niveles de dopamina disponible en el cerebro.
- Serotonina: Se produce tanto en el cerebro como en el tracto gastrointestinal, donde se sintetiza la mayor parte de la serotonina del organismo. Está estrechamente relacionada con la regulación del estado de ánimo, el sueño y la temperatura corporal. Alteraciones en sus niveles se han asociado a trastornos del ánimo como la depresión, razón por la que los antidepresivos más utilizados actúan precisamente sobre el sistema serotoninérgico.
- GABA (Ácido Gamma Aminobutírico): Es el principal neurotransmisor inhibitorio del sistema nervioso central: actúa como freno que contrarresta la excitación neuronal excesiva. Su disfunción está implicada en la ansiedad y la epilepsia, y sobre sus receptores actúan fármacos tan conocidos como las benzodiazepinas.
En la actualidad, el concepto de neurotransmisor se ha ampliado para incluir también a determinados gases, como el óxido nítrico y el monóxido de carbono, que actúan en el sistema nervioso central participando en la modulación de la actividad neuronal por mecanismos distintos a los de los neurotransmisores clásicos.
Conclusión
A lo largo de estos tres artículos hemos recorrido más de dos milenios de historia del conocimiento sobre el sistema nervioso. Hemos visto cómo Aristóteles situaba en el corazón el origen del pensamiento, convencido de que el cerebro era demasiado frío para generar calor vital, cómo Galeno avanzó hacia el cerebro pero quedó preso de sus propias extrapolaciones, entre ellas la teoría de los espíritus animales, cómo la Edad Media congeló ese saber durante siglos y cómo el Renacimiento y la Modernidad fueron rompiendo, una a una, las ideas heredadas.
El siglo XX representa el gran salto cualitativo: no porque la ciencia tuviera ya respuestas para todo, sino porque por fin disponía de las herramientas conceptuales y técnicas necesarias para formular las preguntas adecuadas. Cajal demostró que el sistema nervioso es un tejido celular ordenado, no una red difusa. Sherrington explicó cómo esas células se integran para producir respuestas coordinadas. Adrian descifró el código eléctrico con el que el nervio transmite la información. La cadena que va desde Gaskell hasta Loewi reveló, además, que ese código eléctrico tiene en la sinapsis un intermediario químico: el neurotransmisor.
El resultado es un cuadro coherente y extraordinariamente fértil. Sobre los cimientos construidos en el siglo XX, la neurociencia del siglo XXI ha podido desarrollar fármacos que actúan sobre receptores específicos, técnicas de imagen que permiten ver el cerebro en acción en tiempo real, e intervenciones que tratan enfermedades que antes condenaban a sus portadores a la marginación o al bisturí. El camino desde las lobotomías hasta la psicofarmacología moderna no es solo un progreso técnico; es, sobre todo, el resultado de comprender mejor qué somos y cómo funciona la biología que nos hace humanos.
Referencias
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