EL CEREBRO HUMANO: UNA PERSPECTIVA CIENTÍFICA
Y FILOSÓFICA
10, 12, 17, 19, 24, 26 abril, 3 y 8 mayo 2007

LOS PARTICIPANTES RESUMEN SU INTERVENCIÓN

El cerebro ha contribuido de forma específica a la construcción de la inteligencia operativa. Este órgano y su estructura son producto de la evolución biológica, etológica y tecnológica del género Homo. Los elementos que contribuyen al aumento de la complejidad de nuestro tejido cerebral, a aparte de la evolución biológica, son la sociabilidad genérica, que tenemos como familia de los homínidos, además de nuestra capacidad de adaptación extrasomática a través de las herramientas que concebimos y producimos con nuestras extremidades superiores.

La retroalimentación neuromecánica que se produce en el transcurso de los tres últimos millones de años entre cerebro y extremidades superiores es, según nuestra opinión, la responsable de la morfología y estructura de nuestro cerebro. Por lo tanto la coevolución cerebro-herramientas, y la  posterior conversión de la capacidad técnica en tecnología, han configurado un ser con capacidades que no disponen otros animales mamíferos.

Junto a la producción de herramientas, el lenguaje constituye una capacidad adaptativa que no se da de manera tan consistente en otros grupos de primates. Es, por lo tanto, desde la perspectiva de la asociación de propiedades que debemos entender cómo ha sido seleccionado el cerebro humano. A diferencia de otros, la contribución específica de la neuromecánica, la habilidad y el lenguaje, constituyen elementos fundamentales para una interpretación del cerebro social de nuestro linaje.

La evolución del género Homo a través de diferentes especies hasta constituir un árbol filogenético en el que solamente ha quedado nuestra rama, representada por Homo sapiens, nos plantea interrogantes evolutivos sobre el tamaño y uso social del cerebro y futuro de nuestra especie. Los cerebros de los homínidos de nuestro género han aumentado desde los 500 centímetros cúbicos de media en el Plioceno, hace cerca de 3 millones de años en la sabana africana, hasta el cerebro de Homo neanderthalensis (1600 c.c.) y Homo sapiens (unos 1500 c.c.). Excepto Homo floresiensis, con una capacidad de 350 centímetros cúbicos, un epifenómeno, el aumento cerebral ha sido fundamental en nuestro desarrollo social.

Esperemos que la socialización de la ciencia permita aprovechar las ventajas de un cerebro grande, bien estructurado y que facilite la solución de problemas que antes la selección natural solucionaba, y que ahora la selección cultural ha matizado en forma de cultura tecnológica provocando situaciones sociales que nunca antes se habían dado.

Por primera vez en la historia evolutiva de nuestro género, la lógica y el conocimiento pueden sustituir al azar en los procesos adaptativos de los primates humanos. La hominización y la humanización son procesos interrelacionados en el que el último de ellos ha tomado la delantera en sociedades bien estructuradas. Veremos cómo nuestro cerebro se adapta a las nuevas situaciones generadas por la revolución científico-técnica. Solamente la transformación del conocimiento en pensamiento puede sernos eficaz para nuestra pervivencia en el planeta. El cerebro continúa siendo el órgano fundamental en el progreso consciente de nuestro linaje.

Uno de los objetivos fundamentales de la neurociencia es comprender los mecanismos biológicos responsables de la actividad mental humana. No cabe duda de que el cerebro es el órgano más interesante y enigmático del ser humano, ya que sirve no sólo para gobernar nuestro organismo, sino que controla nuestra conducta y nos permite comunicarnos con otros seres vivos. En particular, el estudio de la corteza cerebral constituye el gran reto de la ciencia en los próximos siglos, ya que representa el fundamento de nuestra humanidad; es decir, la actividad de la corteza cerebral está relacionada con las capacidades que distinguen al hombre de otros mamíferos. Gracias al notable desarrollo y evolución del cerebro somos capaces de realizar tareas tan extraordinarias y sumamente complicadas y humanas como escribir un libro, componer una sinfonía o inventar el ordenador. Ciertamente, la ciencia ha avanzado de un modo espectacular en las últimas décadas, permitiendo el estudio del cerebro desde todos los ángulos posibles - molecular, morfológico, fisiológico y genético- , si bien tan sólo hemos comenzando a desentrañar algunos de los misterios que encierra. Aunque parezca sorprendente, todavía no tenemos respuesta a algunas de las principales preguntas de la neurociencia, por ejemplo: ¿Cuál es el substrato neuronal que hace que las personas sean humanas? ¿Cómo se altera el cerebro y por qué se produce la esquizofrenia, la enfermedad de Alzheimer o la depresión? ¿Cómo integra el cerebro simultáneamente la información procesada en distintas áreas corticales para producir una percepción unificada, continua y coherente? Todas estas preguntas fundamentales y otras muchas no tienen todavía respuesta, a pesar de los grandes avances científicos actuales.

Entre los temas favoritos de Cajal era el estudio de la neocorteza humana y las mariposas del alma, como tan bellamente denominó metafóricamente a las células piramidales. Actualmente se sabe que las células piramidales constituyen la principal fuente de sinapsis excitadoras corticales y que son virtualmente las únicas células de proyección de la corteza cerebral. Es decir, la información que se procesa en una región dada de la corteza sale de ella a través de los axones de las células piramidales para alcanzar otras áreas corticales o centros subcorticales. Además, son elementos clave en la organización columnar de la corteza cerebral y en el mecanismo del enlace global de la percepción sensorial. Estas características son la causa de que el estudio de la microanatomía de la célula piramidal sea un tema del máximo interés. Por otra parte, las espinas dendríticas de las células piramidales representan un componente crucial en la estructura y función de estas células y, por consiguiente, su estudio constituye una de las principales líneas de investigación en estos momentos.
Utilizando métodos sofisticados para analizar la estructura de las células piramidales se han realizado estudios comparativos entre diferentes áreas corticales y especies, principalmente de primates no humanos, demostrándose que existen diferencias muy significativas entre áreas corticales y especies. Por ejemplo, se ha observado que las células piramidales de la corteza temporal humana exhiben aproximadamente el doble de espinas dendríticas que en la corteza temporal del macaco y el tití, y unas 5 veces más que en la corteza somatosensorial del ratón. Asimismo, las células piramidales de la corteza prefrontal humana tienen el 72% más espinas que en la corteza prefrontal del macaco, y aproximadamente 4 veces más espinas que en la corteza prefrontal del tití o la corteza motora del ratón. Estos datos indican que las células piramidales de la corteza cerebral humana son capaces de integrar un mayor número de aferencias que las células piramidales de cualquiera de las otras especies estudiadas, y que existen diferencias notables entre áreas corticales y especies.
   
Además, se ha observado con microscopía electrónica que el número de sinapsis asimétricas (excitadoras) y simétricas (inhibidoras) por neurona es mayor en el humano que en el ratón y la rata, lo que indica una mayor complejidad de los circuitos excitadores e inhibidores. También, se han encontrado diferencias notables entre especies con respecto a la proporción y tipos de interneuronas GABAérgicas (inhibidoras). Uno de los ejemplos más importantes es la presencia en ciertas especies de un tipo especial de interneurona GABAérgica, llamada célula de double bouquet. Estas interneuronas fueron descubiertas por Cajal en la corteza cerebral humana, y se caracterizan por presentar colaterales axonales largas - que forman haces verticales densamente agrupados (como colas de caballo)-  y por ser muy numerosas, de manera que forman una estructura microcolumnar con una distribución muy regular. Además, puesto que cada cola de caballo establece cientos de sinapsis inhibidoras con espinas y tallos dendríticos, dentro del estrecho campo de distribución vertical de su arborización axónica, se considera que las células de double bouquet representan un elemento clave en la organización microcolumnar de la neocorteza. Sin embargo, esta organización microcolumnar solamente se ha observado en el humano y otros primates, pero no en roedores (ratón, rata), lagomorfos (conejo), artiodáctilos (cabra) y carnívoros (gato, león, perro), lo que sugiere una diferencia fundamental en la organización de la corteza cerebral entre estas especies.

d Para concluir, es probable que a medida que se realicen más estudios detallados sobre la microanatomía cortical humana, se descubran muchas más diferencias entre el hombre y otras especies. Por supuesto, no sabemos cuál puede ser el significado de todas estas variaciones estructurales cuando tratemos de correlacionarlos con las cualidades humanas o la de otras especies, pero creemos que estas observaciones representan un paso más para abordar el apasionante tema del estudio del substrato neuronal que hace al hombre ser humano.

1. El descubrimiento del cerebro
1.1.  El largo camino hasta Cajal
El cerebro siempre ha sido el órgano peor conocido del cuerpo y aún sigue siéndolo. En esta conferencia empezamos por pasar revista a la historia de nuestra ignorancia, que realmente era crasa hasta el siglo XIX. Aristóteles fue el más grande filósofo y biólogo de la Antig,fcedad. Sin embargo, sus ideas sobre la función del cerebro no tenían nada que ver con la realidad. Pensaba que el cerebro era un refrigerador, cuya función consistía en enfriar la sangre que el corazón calentaba excesivamente. Galeno fue el médico más notable de la Antig,fcedad y su nombre ha acabado por designar a la profesión médica. A diferencia de Aristóteles, Galeno diseccionó cerebros, pero no de hombres, lo que era tabú en Roma, sino de cabras y otros rumiantes, por lo que atribuyó a los cerebros humanos propiedades de los caprinos, como la presencia debajo del cerebro de una tupida red de vasos sanguíneos, la rete mirabilis, en la que el espíritu vital (la sangre arterial) se transformaría en espíritu animal (es decir, del ánima), un líquido que a partir del cerebro se distribuiría por los nervios, concebidos como tubos. Todavía Descartes, ya en el siglo XVII, seguía pensando en términos de los espíritus animales y de los nervios como tubos, y eso que llevó a cabo disecciones de cabezas de animales. Dio una explicación hidrodinámica del movimiento y la sensación ingeniosa pero equivocada. También su concepción del alma y del papel crucial de la glándula pineal del cerebro erraba por completo.

En la primera mitad del siglo XIX, Mathias Shleiden y Theodor Shwamm formularon la teoría de la célula y la hipótesis de que todos los seres vivos están compuestos de células. Jan Purkinje describió las primeras neuronas y sus dendritas. Wilhelm von Waldeyer conjeturó que las fibras nerviosas son extensiones de las neuronas, cordones de axones que forman parte de ellas. Por tanto, el sistema nervioso y en especial el cerebro no sería una masa o red continua, sino un sistema discreto de neuronas, conforme a la hipótesis general de la teoría celular. Esta opinión chocó con gran oposición, hasta que Santiago Ramón y Cajal, usando los métodos y tintes de Camillo Golgi, logró probar que Waldeyer tenía razón y estudió con inédito detalle y precisión la estructura de la neurona y del cerebro, fundando la neurología moderna.
1.2.  Abriendo la caja negra
La psicología introspectiva, experimental y conductista habían tratado de estudiar la conducta humana como un sistema de caja negra, en que los estímulos se asociaban a las respuestas sin considerar para nada el papel que el cerebro desempeñaba en esa mediación. Había que pasar de una teoría de caja negra a otra de caja  tra nslúcida, basada en mecanismos subyacentes. Algo parecido había ocurrido con el paso de la termodinámica fenomenológica a la mecánica estadística en física. Se trataba de asociar funciones psicológicas con partes del cerebro. Así, en el siglo XIX, diseccionando cadáveres de individuos con afasias o trastornos de habla, Paul Broca y Karl Wernicke descubrieron las áreas del cerebro que llevan su nombre y que intervienen, respectivamente, en la producción y en la escucha del habla articulada. A mediados del siglo XX, Roger Sperry, Michael Gazzaniga y otros exploraron la asimetría funcional de los hemisferios cerebrales, que permitía entender, por ejemplo, el papel dominante del hemisferio izquierdo en el lenguaje de los diestros. Ya en la última década, el descubrimiento de las neuronas espejo por Giacomo Rizzolati abre nuevas puertas a la comprensión de los fenómenos de empatía y compasión.

Ahora ya no hace falta esperar a que se muera el paciente para hacerle la disección y aprender algo acerca de la topografía funcional del cerebro. Desde el primitivo encefalograma hasta las técnicas más sofisticadas para la obtención de imágenes, como el magnetoencefalograma (MEG), la tomografía axial computarizada (CAT), las imágenes por resonancia magnética (MRI), la tomografía por emisión de positrones (PET) y las imágenes con xenón radiactivo (RCBF), toda una panoplia de instrumentos detectan a dónde afluye la sangre mientras se realiza una determinada tarea o cómo cambia localmente la actividad eléctrica del cerebro, lo que nos permite atribuir localizaciones anatómicas a las tareas psicológicas. De todos modos, el saber dónde algo se produce no equivale a entenderlo. La topografía funcional solo entreabre la caja negra. Entre la localización de la toma de decisiones y el descubrimiento y comprensión de cómo se toman las decisiones hay todavía un largo trecho por recorrer.

2. El triunfo del cerebro
2.1.  Genes y cerebro
Todos los seres vivos somos entidades termodinámicamente improbables, que solo conseguimos remontar la corriente universal hacia el desorden y la entropía a base de explotar los flujos de información del universo, a base de acumular y usar información. Los animales craniados tenemos en nuestro interior dos poderosos procesadores de información: el genoma y el cerebro. El genoma está en los cromosomas, encerrados en el núcleo de nuestras células. El cerebro está dentro de nuestro cráneo, como un tesoro protegido por una caja de caudales. Tenemos millones de millones de ejemplares del genoma, pero un solo ejemplar del cerebro. El genoma almacena la información en la secuencia de bases del DNA. El cerebro almacena la información en las pautas de conexión de las neuronas. El genoma es un procesador seguro, pero extremadamente lento. El cerebro es un procesador rapidísimo, capaz de responder en tiempo real a los retos que plantea un entorno cambiante. El procesador más fundamental es el genoma. Es el genoma el que ha "inventado" el cerebro, y no a la inversa.
El cerebro es un sistema más complejo que el genoma, con más grados de libertad. Por eso no es de extrañar que sea más difícil de conocer. Hasta ahora hemos tenido más éxito en la exploración del genoma que en la del cerebro; hemos logrado conocer mejor los mecanismos fundamentales del genoma que los del cerebro. De todos modos, el descubrimiento y la elucidación funcional de cada uno de los genes implicados en el desarrollo del cerebro y de las circunstancias bioquímicas de su activación y desactivación ofrecerá nuevas avenidas al estudio de los mecanismos y sistemas cerebrales. En cualquier caso, el triunfo en el descubrimiento del genoma es un triunfo del cerebro, una etapa decisiva en el tortuoso camino hacia el autoconocimiento de sí mismo.
2.2.  El lugar de la cultura
La naturaleza humana, la natura, está inscrita en nuestro genoma, como la cultura está inscrita en nuestro cerebro. La naturaleza es estática durante nuestra vida: nuestros genes no cambian; morimos con los mismos genes con los que nacimos e incluso con los mismos con los que fuimos concebidos en el momento de la fecundación (la fusión de medio genoma procedente del padre con otro medio genoma procedente de la madre para formar un nuevo e inédito genoma individual). La cultura es dinámica, va cambiando continuamente. Cada día aprendemos y olvidamos cosas. La natura se transmite genéticamente. La cultura se transmite por aprendizaje social. Nuestra natura, nuestro genoma, procede solo de nuestros ancestros, mientras que la cultura nos llega de otros muchos individuos que no son ancestros nuestros. El estudio fundamental de la dinámica cultural está a la espera de un mejor conocimiento de la plasticidad funcional del cerebro, de cómo se codifica la información cultural en detalle, de cómo se añade, se borra y se cambia.
El fenómeno cultural se da en numerosas especies animales. Desde hace cinco mil años asistimos a una formidable explosión de la cultura humana, posibilitada por la introducción de soportes artificiales y extracerebrales de la información cultural. La invención de la escritura permitió registrar los datos, recuerdos y fantasías fuera de nuestra cabeza, sobre un ladrillo de arcilla o una lámina de papiro prensado. Empezó a haber contenidos culturales fuera del cerebro. La invención de la imprenta no hizo más que acelerar el proceso. La Enciclopedia Espasa nunca ha estado en el cerebro de un ser humano; solo ha existido en los noventa gruesos volúmenes de papel que la componían. Nuevos soportes, como los discos gramofónicos de vinilo, las placas fotográficas y las cintas magnéticas ampliaron este campo. En las últimas décadas, la combinación de las computadoras con la red de Internet y sus múltiples servidores, acompañada de toda la parafernalia de la informática actual, ha creado un espacio enorme donde no solo se almacenan contenidos culturales, sino donde también se procesan y cambian. Es lo que se llama la web-2, que tiene ciertas semejanzas estructurales con un "supercerebro", cuyas "neuronas" seríamos nosotros. Esto es una metáfora, claro está, pero no deja de representar un triunfo impresionante de las potencialidades del cerebro real, el que está dentro del cráneo.