Un viaje a través de la Neurociencia: Sistema Nervioso

¿Qué nos hace únicos como seres humanos? ¿Cómo se refleja esta singularidad en la estructura y función de nuestras neuronas? ¿Es el cerebro humano el único capaz de estudiar y comprender otros cerebros? ¿Cómo influye la complejidad de las sinapsis en nuestra capacidad para el pensamiento abstracto, la creatividad y la introspección?

Nos sumergimos en el estudio del cerebro humano, ese órgano prodigioso que alberga miles de millones de neuronas y billones de sinapsis, preguntándonos cómo ha evolucionado a lo largo del tiempo para dotarnos de capacidades cognitivas tan extraordinarias.

La curiosidad por comprender el funcionamiento del sistema nervioso humano se remonta a siglos atrás. Desde los primeros indicios de la estructura neuronal en el siglo XIX hasta los avances tecnológicos actuales que nos permiten visualizar y manipular las neuronas a nivel molecular, la neurociencia ha experimentado un viaje fascinante. Este artículo presenta una revisión de los hitos más significativos en la historia de la neurociencia, desde la concepción inicial de la estructura neuronal hasta las investigaciones contemporáneas sobre la comunicación sináptica y la formación de la memoria.

Índice
  1. Primeras descripciones detalladas de las células nerviosas
  2. Sistema Nervioso, Funciones Cognitivas y Corteza Cerebral
  3. Comunicación Neuronal y Sinapsis
  4. Número de Neuronas y Alojamiento de los Recuerdos
  5. Transferencia de la Mente y los Recuerdos
  6. Conclusiones
  7. Referencias

Primeras descripciones detalladas de las células nerviosas

En un enfoque global, la conducta humana se entiende como el producto de la actividad cerebral. La mente, en este contexto, no es más que el conjunto de procesos que el cerebro lleva a cabo. Desde las acciones motoras más simples hasta las complejas funciones cognitivas que definimos como eminentemente humanas, como el pensamiento, el lenguaje o la creación artística, todas tienen su origen en la actividad neuronal.

Históricamente, antes del desarrollo del microscopio compuesto en el siglo XVIII, la comprensión del tejido nervioso era limitada. Se creía que funcionaba como una glándula, una idea que se remonta a los tiempos de Galeno en la antigua Grecia, quien postulaba que los nervios transportaban un líquido segregado por el cerebro y la médula espinal hacia el resto del cuerpo.

No fue sino hasta el siglo XIX que Camillo Golgi y Santiago Ramón y Cajal realizaron las primeras descripciones detalladas de las células nerviosas. Golgi desarrolló una Técnica de Tinción con sales de plata que permitía visualizar la estructura completa de las neuronas bajo el microscopio. Observó que las neuronas tenían cuerpos celulares y dos tipos de proyecciones principales: las dendritas (reciben señales eléctricas), ramificadas en un extremo, y los axones (envían señales eléctricas), largos como cables de la neurona.

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Gracias al método de Golgi, Ramón y Cajal logró teñir células individuales, lo que demostró que el tejido nervioso no era una red continua, sino una red de células separadas. Durante este trabajo, Ramón y Cajal desarrollaron conceptos esenciales y proporcionaron pruebas iniciales de la Teoría Neuronal, estableciendo el principio fundamental de que las neuronas individuales son los componentes básicos del sistema nervioso.

Sistema Nervioso, Funciones Cognitivas y Corteza Cerebral

El cerebro es un órgano complejo, ubicado dentro del cráneo, que gestiona la actividad del sistema nervioso, el cual se trata de una red compleja de células especializadas llamadas neuronas, que transmiten señales eléctricas y químicas. Estas neuronas están organizadas en diferentes regiones del cerebro y la médula espinal, cada una con funciones específicas.

El sistema nervioso es una estructura bilateral y esencialmente simétrica con siete partes fundamentales:

  1. Médula espinal
  2. Bulbo raquídeo
  3. Protuberancia
  4. Cerebelo
  5. Mesencéfalo
  6. Diencéfalo
  7. Hemisferios cerebrales

Las operaciones cerebrales responsables de nuestras capacidades cognitivas ocurren fundamentalmente en la corteza cerebral, la sustancia gris plegada que cubre los hemisferios cerebrales. En cada uno de los dos hemisferios cerebrales la corteza que los reviste está dividida en cuatro lóbulos diferenciados anatómicamente:

  • El lóbulo frontal:Se ocupa en gran medida de la planificación de acciones futuras y del control del movimiento.
  • El lóbulo parietal: Se ocupa de la sensación somática, con la formación del esquema corporal, y de la relación del propio esquema corporal con el espacio extra personal.
  • El lóbulo occipital: Con la visión.
  • El lóbulo temporal: Con la audición y a través de sus estructuras profundas el hipocampo y los núcleos amigdalinos con aspectos del aprendizaje, la memoria y las emociones.

Comunicación Neuronal y Sinapsis

La mayoría de las neuronas de los sistemas nerviosos de los vertebrados comparten varias características fundamentales. El cuerpo celular contiene el núcleo, el almacén de la información genética y da origen a dos tipos de prolongaciones, axones y dendritas.

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Los axones, elementos transmisores de las neuronas, pueden variar mucho de longitud; algunos pueden extenderse más de 3 m en el cuerpo. La mayoría de los axones del sistema nervioso central son muy finos (entre 0.2 y 20 µm de diámetro) comparados con el diámetro del cuerpo celular (50 µm o más). Muchos axones están aislados por una vaina de mielina grasa, interrumpida con intervalos regulares por los nódulos (anillos) de Ranvier.

El potencial de acción, la señal de conducción de la célula, se inicia en el montículo del axón, el segmento inicial del axón o, en algunos casos, algo más abajo a lo largo del mismo, en el primer nódulo de Ranvier. Las ramas del axón de una neurona (la neurona presináptica) transmiten señales a otra neurona (la célula postsináptica) en un lugar denominado sinapsis.

Las ramas de un único axón pueden formar sinapsis hasta con 1 000 neuronas. Si bien el axón es el elemento de salida de la neurona, las dendritas (apicales y basales) son los elementos de entrada. Junto con el cuerpo celular reciben contactos sinápticos de otras neuronas.

Es decir, toda comunicación entre neuronas es atreves de la sinapsis, donde se transmiten señales eléctricas y químicas. La liberación de neurotransmisores en la sinapsis desencadena la propagación de un impulso eléctrico a lo largo de la neurona postsináptica, lo que permite la transmisión de información entre neuronas. Los avances en la comprensión de los mecanismos de la sinapsis están arrojando luz sobre enfermedades neurológicas y trastornos del neurodesarrollo.

Número de Neuronas y Alojamiento de los Recuerdos

Se estima que el cerebro humano contiene aproximadamente 100 mil millones de neuronas Y 1000 mil billones de conexiones.

Eso quiere decir que, en cada milímetro cúbico (1m3), el cerebro contiene 100 mil neuronas y 1000 mil millones de conexiones.

Las últimas estimaciones sobre el número de estrellas en la Vía Láctea se sitúan entre 200 y 400 mil millones. ¡Muy cerca, pero el cerebro humano ciertamente no se compara!

Pero ¿por qué los científicos creen que hay 100 mil millones de neuronas? ¿Cómo consiguieron ese número? Bueno, la forma más sencilla de estimar el número de neuronas en el cerebro es contar cuántas hay en una parte del cerebro y luego extrapolarlas para el resto del volumen del cerebro.

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Curiosamente, este método también se puede utilizar para estimar cuántas estrellas hay en la Vía Láctea.

“Los miles de millones de neuronas del cerebro se parecen a árboles de muchas especies distintas. En el interior de nuestro cráneo se halla un órgano tan inmenso en su complejidad que podría ser tan infinito como el universo”

-Sebastian Seung

El profesor de Neurociencia computacional del MIT, Sebastian Seung, trata desentrañar el patrón de conexiones que hay entre los 100.000 millones de neuronas de nuestro cerebro. Es el llamado Conectoma Humano y en él podrían residir aspectos de nuestra mente que todavía no logramos comprender, tales como el lugar donde residen los recuerdos

Los recuerdos se forman mediante la modificación de estas conexiones sinápticas, lo que lleva a cambios en la fuerza y la eficacia de la transmisión neuronal. Los recuerdos están distribuidos en diferentes regiones del cerebro, con la memoria a corto plazo almacenada en áreas como el hipocampo y la memoria a largo plazo distribuida en redes neuronales más extensas.

Transferencia de la Mente y los Recuerdos

La posibilidad de transferir la mente y los recuerdos plantea cuestiones éticas y filosóficas profundas. Aunque aún estamos lejos de comprender completamente los mecanismos subyacentes a la conciencia y la identidad, la investigación en neurociencia cognitiva y neurotecnología está arrojando luz sobre cómo las experiencias y los recuerdos están codificados en la actividad neuronal. Si algún día pudiéramos transferir la mente, sería a través de la comprensión y manipulación precisas de estas complejas redes neuronales.

Conclusiones

El viaje de la cartografía del sistema nervioso está lleno de desafíos y preguntas sin respuesta. Sin embargo, cada nuevo descubrimiento nos acerca a comprender mejor este órgano tan complejo y fascinante, y nos abre las puertas a un futuro lleno de posibilidades para la neurociencia y la humanidad.

Referencias

Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., Siegelbaum, S. A., & Hudspeth, A. J. (2012). Principles of neural science (5th ed.). New York: McGraw-Hill.

Shepherd, G. M. (2012). The synaptic organization of the brain (5th ed.). New York: Oxford University Press.

CIENCIA SIN LÍMITES
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Editor: SomosCiencia

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