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jueves, 6 de junio de 2013

Estudio del cerebro a través de imágenes, citoarquitectura y actividad eléctrica

Para continuar el recorrido iniciado por los anales de la historia del estudio del cerebro, me permito proseguir con otro tipo de estudios que han permitido a  la neuroanatomía experimentar transformaciones revolucionaria en los últimos  años. 

Ese salto ha sido posible gracias a la introducción de nuevas técnicas de formación de imágenes como son: la tomografía computarizada de rayos X (TC, también llamada tomografía axial computarizada TAC), resonancia magnética (RM) y tomografía de emisión de positrones (TEP). 

Con estas herramientas, es posible observar la estructura y la actividad del cerebro con un detalle sin precedentes. Para los estudios estructurales y volumétricos, el TAC y la RM revisten una importancia crucial (Allen, Bruss y Damasio, 2005).

Sin embargo, esta revolución neurotecnológica no comenzó de la nada, pues en 1783 al médico apasionado de la anatomía Luigi Galvani, se le ocurrió emplear electricidad para mover la pierna de una rana muerta, ¿cuál fue la relevancia de mover la pata de una rana muerta?, pues con ello comenzó los esfuerzos por estimular y visualizar la actividad neuronal que ahora es posible analizar en cerebros vivos.

Muchos años más tarde, en 1937, el neurocientífico Charles Sherrington pudo ver puntos de señales luminosas en la actividad neuronal, esto sorprendió al fisiólogo español José Delgado y en 1963 empleó ondas de radio para estudiar el cerebro de un toro.

Pero no fue sino hasta 1971 que los estudios sobre voltaje fluorescente comienzan a dar frutos, y para 1980 gracias a la tintura fluorescente fue posible ver los cambios de la concentración de calcio que eran sintetizados en una célula lo que abrió puertas para el estudio del cerebro a mayor escala (Miesenböck, 2008). 

En este recorrido, cabe mencionar a otro investigador que hizo aportaciones importantes al estudio del cerebro, ya que no es posible olvidar a  Korbinian Broadman, quien realizó investigaciones que le permiteron distinguir 52 regiones cerebrales. Gracias a sus estudios sobre citoarquitectura cerebral realizados sobre las características histológicas y las definiciones anatómicas de diversos cerebros, actualmente se conocen como las llamadas áreas de Broadman que permitieron mapear el cerebro. Más tarde todas estas áreas han sido asociadas con  actividades con funciones cerebrales (Kandel, Schwartz y Jessel, 2000).

Entre los investigadores que  dedicaron su tiempo a la relación de las funciones con las áreas anatómicas de Broadmann se encuentra Wilder Penfield, quién fue un neurocirujano canadiense y que durante las cirugías que realizaba, estimulaba con una pequeña corriente eléctrica puntos en la superficie del cerebro y preguntaba al paciente que sentía (esto era necesario para determinar exactamente en qué región había que operar). Cuando se estimulaban de esta forma distintas regiones del cerebro, el paciente podía referir distintas sensaciones (Harrison, Ayling & Murphy, 2012). Por ejemplo, cuando se estimulaba en el lóbulo occipital, el paciente veía destellos de luz, si se estimulaba en la parte parietal, oía zumbidos, o notaba cosquilleos en alguna parte de la piel, en otra región lo que sucedía era que el paciente movía alguna parte del cuerpo. 

A partir de estas observaciones Penfield realizó un mapa de la corteza, en donde cada modalidad sensorial, estaba representado en una parte de la corteza cerebral y encontró que no solo había una región cortical para cada modalidad sensorial, sino que cada parte del cuerpo tenía asignada su región en la corteza,  pero en el lado opuesto del cuerpo, por ejemplo el paciente respondía a un ligero estímulo eléctrico en la corteza motora izquierda con un movimiento de la pierna derecha. 

Con ello, sus investigaciones hicieron posible reconocer las áreas en la superficie de la corteza cerebral y relacionarlas con distintos procesos, encontrando en cada paciente los lugares donde era posible encontrar un sabor específico, un recuerdo vivido de la infancia o el fragmento de una largamente olvidada melodía (Sagan, 2003; Shreeve, 2005; Library of archives of Canada, 2009). 

Uno de los casos reportados, es el de un paciente a quien se le practicó una cirugía cerebral y afirmó, haber escuchado con lujo de detalle, la interpretación de una composición orquestal cuando se estimuló un área especifica de su cerebro con un electrodo. Otros pacientes, experimentaban una emoción concreta, una sensación de familiaridad o el recuerdo pleno de una experiencia de la niñez, todo en forma simultánea, pero no conflictuada con el hecho de estar en un quirófano conversando con el cirujano. 

Algunos pacientes explicaban estas remembranzas como pequeños sueños, pero no aparecía en ellos el simbolismo característico de la ensoñación (Shepperd, 2004). 

En el caso específico de la estimulación eléctrica sobre el lóbulo occipital, el cuál está relacionado con la visión,  un paciente dijo estar viendo mariposas revoloteando a su alrededor, de forma tan real y palpable, que aún recostado en la mesa de operaciones, extendió la mano para atraparlas (Sagan, 2003).


Fue así como se llegaron a mapear las áreas cerebrales, y comprender mejor esas parcelas de procesamiento de información, las imágenes y la tabla siguientes dan cuenta de toda esa investigación. Sin embargo, aún cuando se han logrado aislar área y proceso específicos, aún no se logra comprender como es que es posible llevar a cabo el procesamiento de la información ni el almacenamiento y manejo de los datos que día a día nos permiten comprender el entorno.

Referenciasnn

Allen,  J.; Bruss, J. & Damasio, H. (2005) Estructura del cerebro humano. Investigación y ciencia.  23 – enero. 68-75.

Harrison TC., Ayling OGS., Murphy, TH. (2012) Disctinct cortical circuit mechanisms for complex forelimb movement and motor map topography. Neuron. 72 (2) 397-409.

Kandel, E.; Schwartz J.H, Jessell, T.M (2000) Principles of Neural Science. New York: McGraw-Hill.

Library Archives of Canada (2009) Famous Canadian Physicians.  (Disponible en red): 

Miesenböck, G.  (2008) Lighting up the brain. Scientific American. Vol. 299. Num. 4. 34- 43. 

Sagan, C. (2003) Los dragones del Edén: especulaciones sobre la evolución de la inteligencia humana. Barcelona. Crítica.

Sheperd, G. (2004) The synaptic organization of the brain. Oxford, University press.

Shreeve, J. (2005) Cornina’s brain: all she is… is here. National Geographic. Vol. 207. num. 3.  6-12.

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