Del cerebro a las proteínas

Actualmente se habla mucho sobre las maravillas del cerebro. No hay en este instante, mayor fascinación que el descubrimiento o incluso re descubrimiento de las funciones cerebrales y sus aplicaciones a la educación, y es por ello que tengo el gusto de platicarles de una investigación en la que me he embarcado tratando de explicar porqué aprendemos.

Sin duda alguna  se ha escrito mucho sobre las increíbles funciones de los mecanismos fisio- anatómicos de los que el cerebro dispone para mantener el cuerpo humano con vida, pero ¿cómo es que dichas funciones se desarrollaron?, ¿es realmente el cerebro el órgano más importante para la pervivencia de la especies?, ¿por qué desarrollar un órgano gobernante  capaz de comprenderse a si mismo?

Estas son algunas de las preguntas que nos han llegado a atormentar y en todo el mundo se desarrollan investigaciones en torno a la evolución cerebral y la capacidad mental, y por supuesto me vi deleitada con todo el conocimiento que se desarrolla en ese sentido, Ya que no es difícil perderse en los estudios evolutivos, pero qué dirían si les cuento que el cerebro no es el único que emplea una bomba como la de sodio-potasio para mantener la comunicación entre las neuronas.

 La bomba de sodio-potasio es un proceso que existe en casi cada célula, y de hecho  el estómago cuenta con su propia versión llamada bomba protón, que emplea principios similares para mover hidrógeno, potasio y ATPs para mantener el equilibrio durante el proceso de la digestión.

Le puedo decir también que  el riñón realiza 3 funciones de vital importancia para el cuerpo que son filtración de sustancias,  reabsorción de amino ácidos y secreción de desechos, además de mantener el equilibrio de líquidos, electrolitos, la presión arterial y el equilibrio cardiaco y respiratorio.

Por supuesto no estoy tratando de convencerle de que se enamore de su riñón o de su estómago, pero de conocer las increíbles funciones que cada órgano tiene, se daría cuenta de que el cerebro no se desarrollo como órgano privilegiado, pues la comunicación entre células y estructuras, son funciones que cada estructura en el cuerpo lleva a cabo con eficiencia impecable.

¿Cómo se llegó a tal nivel de eficacia biológica?

Vayamos a las células. Las neuronas son particulares debido a que son de las pocas células que no se reproducen, es por ello que no es posible tener cáncer neuronal. ¡Si!, seguramente está por decirme que hay cáncer cerebral, pero este no se desarrolla en las neuronas, sino en las meninges que son tres capas que cubren al cerebro o bien en el tejido conjuntivo.

Al igual que el cerebro, las células se rodean de agua a modo de amortiguador y se comunican por medio del torrente sanguíneo. Se comunican entre ellas a partir de controles autocrino, paracrino, endocrino gracias al servicio de hormonas y proteinas,  todo con el apoyo genético en respuesta al ambiente.

Es ahí donde las investigaciones se están centrando actualmente, en el genoma y el proteome, que ha permitido descubrir los controles homeostáticos y de desarrollo que permiten que las especies, no solo los seres humanos se mantengan sobre la faz de la tierra.

Imagino que ya comencé a marearle, me disculpo por mi pasión por el tema, pero permítanme compartir como es que llegué ahí.

  Escribí un artículo en el que comencé diciendo: “no hay aprendizaje sin cerebro, ni cerebro sin aprendizaje”, sonaba lógico, ¿no?, bueno, un biólogo me escribió diciendo que los priones, que son proteínas, son capaces de manipular las señales de las células y que se transforman creando lo que se llama enfermedades prionicas que a la fecha resultan mortales.

Fue así que desvié mi camino al tema de las proteínas, por supuesto el proteome está de moda, y como ya se ha avanzado buen camino en el tema del genoma, pues fue sencillo encontrar un mar de información. Recordemos que los genes están formados de proteínas, por tanto deberían tener relevancia evolutiva.

Fue así que una tarde, llena de frustración por no poder comprender los mecanismos con los cuales las células se suicidan, proceso que se llama apoptosis, me hice una pregunta clave; ¿cómo llegamos a tal nivel de aprendizaje de nosotros mismos? Porqué aprendemos.

Observando a otras especies, caí en la cuenta que el aprendizaje es un proceso necesario para la pervivencia de las especies, el cual está presente para adaptarse al medio ambiente.

Aquellas especies que se han mantenido sobre la faz de la tierra, es porque han sido capaces de adaptar sus conductas y por ende, aprender.

En este sentido, el aprendizaje no es un proceso que dependa de las escuelas o de planes y programas de estudio, es algo que sucede a pesar de la escuela y de la sociedad.

Es aquí donde voy a pedirle que intente imaginar, cómo surge el aprendizaje, intentemos ir antes del cerebro, y esto puede ser complejo pues el cerebro no puede imaginarse sin el mismo. Pero creo que ahí radica la crisis de las neurociencias, nos hemos centrado demasiado en el cerebro, siendo que hay un principio en ciencia que dice que nada puede ser comprendido a partir de si mismo, y sin embargo hemos insistido en comparar el cerebro con sus propias funciones, aun en situaciones que no pueden reproducirse o generalizarse.

La pregunta primigenia de las neurociencias es: ¿en que momento las conexiones neuronales se convierten en experiencia subjetiva? Esto en español quiere decir que si en todos nosotros tenemos las neuronas y las conexiones especificas para ver el color rojo ¿Entonces porque no todos interpretamos esta imagen de la misma forma?, yo como fotógrafo veo la cualidad de la imagen, un jardinero va a reconocer otras cualidades y una mujer la verá distinta a un hombre.

Así que hagamos un viaje, ¿recuerdan el calendario cósmico de Carl Sagan?, aquí vemos que hubo planeta aun antes de la vida: la primera célula surge en algún día de septiembre, pero los primeros organismos multicelulares surgieron hasta noviembre.

¿Qué paso entre septiembre y noviembre?,  la especulación es que en primer lugar, la vida fue posiblemente un error, de esos de los que a la educación no le gustan, un error que junto un par de moléculas, y esas moléculas, crearon en primer lugar un mecanismo de comunicación, similar a los mecanismos que poseen las células y las neuronas pero recuerden que es la forma más primitiva, y cuando lograron comunicarse, otro error, las reprodujo. A nadie le gusta estar solo en el mundo, ¿verdad?

Esos errores formaron vida, organismos similares probablemente  a los virus y bacterias, capaces de abrirse paso en el mundo sin tener que ir a una escuela a aprender como enfermar o como mutar. Cambian dependiendo de las señales del ambiente y hay que considerar que han existido por mucho, mucho tiempo.

Si miramos de nuevo el calendario, no se ubica sino hasta diciembre 17 el primer vertebrado. Para que haya vertebras, tuvo que haberse formado moléculas de calcio, y un sistema motor.

Mi colega Daniel Yelizarov y yo nos encontramos estudiando la importancia del movimiento en la vida y sobre todo como factor para el aprendizaje, pues nuestra hipótesis es que las especies requieren el movimiento para regular las señales del ambiente.

Cabe resaltar que hay una distancia mucho mayor entre septiembre y noviembre, momento en que las proteínas comenzaron a comunicarse entre ellas sin un cerebro pero con un sistema suficientemente eficaz y veamos como entre diciembre 17 y 20, cuando aparecen los primeros animales con cuatro miembros ya no hay distancia. Para entonces, cabe suponer que ya existe el ADN.

De ahí surgen cerebros diminutos como los de los insectos, que a pesar de su tamaño son capaces de crear conductas especificas capaces de mantenernos despiertos por noches enteras, y de abrirse paso con movimientos motores finos.

El homo erectus, surge hasta las 22:48 del 31 de diciembre…  ¿cómo se produjo este salto? La respuesta puede residir en las bases moleculares, en conformación de las redes neuronales,  la conformación de la neocorteza producto de  la influencia de la cultura

En este sentido se puede decir que la evolución de las redes neuronales contiene información no solo en términos genéticos, sino también una colección de conductas desarrolladas por los antecesores que puede ser comprendida como la cultura

El concepto de cultura surgió de la antropología, buscando abarcar una amplia gama de fenómenos humanos que no pueden atribuirse a la  herencia genética, centrándose específicamente en dos significados: (1) la capacidad humana de clasificar y representar experiencias con símbolos, a partir de la imaginación y la creatividad y, (2) las diferentes maneras en que las personas viven representando su experiencia en el medio ambiente.

Sin embargo, aun para los expertos en redes neuronales, la tarea de explicar los mecanismos del aprendizaje no han sido sencillo, pues como explican Iriki y Taoka, (2012) la evolución cerebral tiene 3 componentes esenciales para el proceso: el primero se refiere al desarrollado por la integración multisensorial (ver, oír, oler, sentir), el segundo implicó la transformación de coordenadas para el control de los movimientos en el espacio habitado que es una función esencial del sistema nervioso (lo que se conoce como nicho ecológico). Pero esta mejora neural no es un evento aislado, ya que permitió al cerebro pasar del procesamiento al resumen de información, mediante la aplicación y reutilización de los principios existentes del procesamiento de información espacial que se adaptó para el sometimiento de las funciones mentales y que en última instancia condujo al desarrollo de la lengua con lo que fue posible comunicar localizaciones o espacios, lo cual dio lugar a un nicho cognitivo que involucra al lenguaje, y la comprensión numérica

Aunado a esto, también fue útil la manipulación de la imagen del cuerpo en el espacio, lo cual se volvió indispensable para el manejo de herramientas, que dio como resultado la aceleración de los vínculos interactivos entre las bases neuronales y cognitivas lo cual dio paso al tercer mecanismo que es el de construcción de herramientas para dar respuesta al contexto diseñando elementos útiles para el cambio ambiental.

Pero el cerebro por si mismo no era capaz de lograr todo eso, ¿qué fue primero? necesitaba un hígado que filtrara las sustancias, y un corazón que le enviara sangre…

Tal vez fue el hígado capaz de filtrar sustancias, o bien el riñón requerido para   absorber que sirven como combustible para las células, o bien los músculos, capaces de movernos.

Para el sistema visual fue importante crear células especializadas, capaces primero de detectar formas, o sombras… comenzamos a detectar movimiento,  si nos quedábamos quietos, seríamos presa fácil de los predadores, por ende hizo falta músculos para mover los ojos.

¿Tal vez fue el oído?, ¡ver no era suficiente!, y cada órgano, cada estructura se fue especializando, creando células especificas para permitir que los seres humanos hicieran crecer sus cerebros. ¿Surgió primero el cerebro?, no hay evidencia de ello, tuvo que ser una proteína, un error y se formó otra, otro error y se comenzaron a comunicar, otro error y se juntaron sólo algunas, las más aptas y formaron el ADN, y descubrieron la necesidad de reciclar, y crearon la mitocondria. Habría que reproducirse y se crearon mecanismos para que eso sucediera, y no sólo eso. Se crearon miles de formas capaces de sobrevivir al ambiente, lo mismo plantas, que anfibios que vertebrados y mamíferos, tantas formas como células distintas hay en el cuerpo humano, algunas reciben y traducen la energía eléctrica, otras se especializan en la energía mecánica y otras que soportan ambientes tan ácidos como las células parietales del estómago.

Tomen en cuenta que no había escuelas ni planes y programas que les dijeran a las células o a los primeros organismos como comportarse. Ni siquiera el cerebro estaba lo suficientemente maduro para dar órdenes, pero si para comunicarse con el resto de los sistemas desarrollados para mantener a la especie con vida.

Luego por otro error, quizá, surgió el cerebro del homo sapiens, capaz de reflexionar sobre si mismo, y luego por un error, surgió el lenguaje. El resto ustedes lo conocen bien.

Es así que podemos llegar a la conclusión de que el aprendizaje es un mecanismo evolutivamente otorgado a todas las especies, incluyendo plantas, bacterias, o virus para sobrevivir sobre la faz de la tierra, de ello dependen nuestras acciones, pero fue la mente humana la única que crea espacios artificiales para aprender. Hasta ahora no hay reportes que los pingüinos emperador manden a sus hijos a Hawaii a aprender como nadar, pero si sabemos que hay especies de pingüinos que se adaptaron al cambio climático y pueden vivir en aguas más templadas.

En este modelo,  hay espacio para la presencia de los más fuertes, o mejor adaptados, capaces de responder, pero no puede estar dado en el sentido estático, sino de constante movimiento y constante aprendizaje, reajustando la información. La mejor forma en que lo puedo explicar es con esta imagen, no es la idea hacer publicidad a los productos, pero piense en un aparato inteligente. Cuando sale de fábrica tiene pre cargados algunos programas, pero nunca se sabe quien los va a comprar ni que uso les puede dar. Hay quienes requieran aplicaciones para trabajar fotografías, o audio y hay quienes sólo los van a usar para hacer y recibir llamadas.

La inteligencia artificial ha comprendido que la adaptación es el paso adelante para mantenerse, es por ello que tenemos una nueva versión o actualización cada seis meses.

El cerebro humano es igual, no resiste los patrones de conducta cerrados. Hemos aprendido, gracias a la epigenética que existen genes abiertos, capaces de interactuar con el ambiente. En este sentido decirle a los niños qué y cómo aprender, crea vicios por los que a veces terminamos etiquetando a los niños.

Espero que continuemos la discusión, no olviden dejar un mensaje en nuestras redes sociales.

Si asi lo desea puede accesar a esta conferencia a través de video: http://youtu.be/pWLue3opgVk?list=UUOogIQrDOxNv4m_93FhUc6Q