Ramon y Cajal I - Arte, Ciencia y Método

“El buen dibujo, como la buena preparación microscópica, son pedazos de la realidad, documentos científicos que conservan indefinidamente su valor y cuya revisión será siempre provechosa, cualesquiera que sean las interpretaciones a que hayan dado origen.”   (Santiago Ramón y Cajal, 1899)

Décadas antes que se desarrollara el poderoso microscopio electrónico, un hombre se encorvaba en España a fines del siglo XIX sobre uno rudimentario mientras elaboraba hipótesis proféticas del funcionamiento cerebral.

Santiago Ramon y Cajal fue artista, fotógrafo, doctor, fisicoculturista, científico, jugador de ajedrez y editor. Pero también es el olvidado padre de la Neurociencia moderna.

“Fue uno de esos tipos tan decididamente influyentes como Pasteur o Darwin en el siglo XIX”, dijo Larry Swanson, un neurobiólogo de la Universidad de Carolina del Sur. Y añadió “Es más difícil de explicar la causa de que no sea tan famoso”.

Ramón y Cajal comenzó su trabajo interesándose en las artes visuales y la fotografía- Su padre, también médico, no consiguió que su hijo se dedicara a la clínica, y tuvo que conformarse con que se abocara a la descripción anatómica mediante la realización de preciosos dibujos naturalistas, incluso hasta inventó un método para hacer fotos a color que no alcanzó a patentar. Sin sus antecedentes como dibujante, ni su experiencia en revelado fotográfico, quizá no hubiera descubierto el camino para demostrar sus inferencias.

“Es bastante raro que un científico sea un verdadero artista que ilustre todo su trabajo de manera brillante”, dijo el Dr. Swanson. “Parece haber un resurgimiento real del interés por la interacción entre la ciencia y el arte, y creo que Ramón y Cajal puede ser un icono en ese terreno”.

A fines del siglo XIX Ramón y Cajal quería saber algo que nadie comprendía realmente: ¿Cómo viaja el impulso neuronal a través del cerebro?

Otros científicos experimentales de la época venían observando y describiendo los fenómenos eléctricos de trasmisión en el SNC. Para comenzar, la trasmisión de impulsos no podía deberse a un desplazamiento de materia a lo largo del tubo nervioso que constituye la fibra. En cuanto pudo medirse la velocidad de propagación material, esta hipótesis hubo de ser desechada. Los investigadores de fines del siglo XIX ya no podían imaginarse que algo material pudiera circular a la velocidad de 100 metros por segundo a través de un tubo de consistencia gelatinosa de varias milésimas de milímetro de diámetro. 

Sin embargo, descubrieron que la actividad del nervio puede provocarse mediante un estímulo de naturaleza física o química. En ese tiempo se usaba un choque eléctrico entre dos electrodos colocados en contacto con el nervio en uno de los extremos de la preparación.

La existencia de este fenómeno eléctrico, que demostró el paso de la onda y era relativamente fácil de registrar dio un enorme impulso a las investigaciones del funcionamiento neuronal.

Poe ejemplo, las observaciones realizadas sobre músculos de patas de rana, habían permitido llegar a la conclusión que, cuando se aplica un estímulo a un nervio aislado, se propaga en ambos sentidos un vuelo de impulsos que parten del punto en que se ha aplicado el estímulo.

Aquí resulta pertinente recordar que el paradigma de la época consideraba a la entera red neuronal como una enorme red ininterrumpida, de una manera similar a la vasta red de vasos sanguíneos. Era conocida como la doctrina reticular.

Santiago Ramón y Cajal, (1852-1934) en su carácter de investigador español independiente y sin ningún apoyo oficial, buscaba mantenerse al tanto de los avances de su tiempo, y lo hacía costeando de su bolsillo lo que las revistas científicas publicaban en su día sobre los impulsos eléctricos.

La vida de Ramón y Cajal cambió en Madrid en 1887, cuando otro científico español le mostró una reacción química que coloreaba células cerebrales aleatorias. Este método de tinción, desarrollado por el científico italiano Camilo Golgi permitía ver los detalles de una neurona completa sin la interferencia de sus vecinas:

Golgi había descubierto que la tinción con cromato de plata (impregnación cromoargéntica) permitía teñir parte del tejido nervioso. Con esa técnica, se ve parte del tejido nervioso teñido de negro en un fondo no teñido que se ve de color dorado.

Ramón y Cajal notó que era difícil entender lo que se veía en los cortes histológicos porque, usando tejidos nerviosos maduros, era tan grande y compleja la maraña teñida que no quedaba claro si era algo continuo o formado por estructuras independientes. Y, entonces, tuvo una idea genial y hermosa: ¿y si observáramos un tejido nervioso en desarrollo en vez de uno adulto? ¿Uno en el que el bosque fuera menos frondoso?

Estaba claro para el investigador que, si quería obtener algún avance al respecto no le quedaba otra alternativa que depender de sus agudas observaciones

El propio Cajal dejó asentada esta idea en una de sus memorias:

 “Tal fue la sencillísima idea inspiradora de mis reiterados ensayos del método argéntico en los embriones de ave y de mamífero. Escogiendo bien la fase evolutiva, o más claro, aplicando el método antes de la aparición en los axones de la vaina medular (obstáculo casi infranqueable a la reacción), las células nerviosas, relativamente pequeñas, destacan íntegras dentro de cada corte … en suma, surge ante nuestros ojos, con admirable claridad y precisión, el plan fundamental de la composición histológica de la substancia gris.

Para colmo de fortuna, la reacción cromo-argéntica, incompleta y azarosa en el tejido adulto, proporciona en los embriones coloraciones espléndidas, singularmente extensas y constantes”

 Sus preparados histológicos sobre tejido embrionario le permitieron concluir, fuera de toda duda, que cada neurona es individual, crece, se desarrolla y posteriormente se conecta con alguna de las que está cerca.

La historia registra que en 1888 logró plasmar en un preparado histológico el descubrimiento sobre el carácter individual de neuronas. En 1889, Ramón y Cajal llevó sus láminas y diapositivas a un congreso científico en Alemania. Cuentan que montó el microscopio con el portaobjetos en el salón e invitó a los grandes científicos que se hallaban presentes para que vean por sí mismos los preparados.

Albert von Kölliker, un influyente científico alemán, se sorprendió por lo que pudo observar y comenzó a traducir y difundir entre los académicos europeos el trabajo de Ramón y Cajal. A partir de allí comenzó a conocerse la doctrina de la neurona, con lo que paulatinamente fue imponiéndose sobre la teoría reticular que entonces prevalecía

La teoría de Ramón y Cajal describía cómo fluía la información por el cerebro. Las neuronas eran unidades individuales que se comunicaban unas con otras de una manera no determinada

Esta conexión aleatoria, que hoy sabemos es de carácter eléctrico o químico, le permitió a Cajal conjeturar que, si pensamos, aprendemos y creamos nuevos recuerdos en el cerebro, entonces ese espacio de luz pequeñísimo entre neuronas era muy probablemente la ubicación del lugar donde surgen los pensamientos.

En 1906 él y Golgi compartieron el Premio Nobel por el enorme avance que representaba la Medicina, la técnica perfeccionada sobre preparados histológicos.

Para ese entonces Ramón y Cajal venía desarrollando la teoría que las neuronas eran células cerebrales individuales, y no formaban una red continua. Cuestionar la teoría reticular hizo que se diera cuenta de cómo las células cerebrales individuales envían y reciben información, algo que constituye la base de la neurociencia moderna.

Cajal y el concepto de plasticidad neuronal

Ramón y Cajal también postuló que el cerebro cambia de forma permanentemente, lo que le da la oportunidad de adquirir y eliminar datos de manera continua, desde la concepción hasta la muerte.

Uno de los más interesantes conceptos anticipado por Cajal ha sido la regeneración del Sistema Nervioso Periférico (SNP) y, más aún, la del Sistema Nervioso Central (SNC).

De él surgió el concepto de «cerebro plástico» o Neuroplasticidad,  que define al Sistema nervioso como una estructura en constante renovación que, en cada instante puede adquirir nuevas informaciones o eliminar otras.

Esta versatilidad neuronal, presente a lo largo de la vida desde el desarrollo embriológico, ha sido un tema intensamente estudiado por investigadores contemporáneos tanto desde el punto de vista de la biología molecular como desde la perspectiva de la transmisión sináptica, elemento fundamental para la comunicación interneuronal a través de complejos sistemas que cumplen funciones sutiles y específicas.

Ya en 1892, Cajal percibió las semejanzas que existían entre los fenómenos ameboideos descritos en los espermatozoos, las observadas en ciertos leucocitos, y las expansiones de las neuronas observadas durante el desarrollo embriogénico de la médula espinal, cerebelo, cerebro y retina.

Estas observaciones le hicieron pensar en la existencia de una especial sensibilidad de las neuronas a sustancias existentes en los tejidos que podrían ser causa de las abundantes transformaciones y desplazamientos o migraciones de las neuronas.

Cajal proponía que, durante la embriogénesis, estas sustancias neurotrópicas y neurotácticas se sintetizarían profusamente de una manera secuencial. El neuroblasto crecería paso a paso siguiendo las corrientes químicas existentes en el ambiente (quimiotaxis) y las señales originadas en los espongioblastos, fibras musculares, epitelios cutáneos u otras estructuras de «tejidos-diana» alejados del sistema nervioso.

Fenómenos semejantes a los que Cajal observó en el SNP ocurrirían también en el SNC y las neuronas vecinas o alejadas también actuarían como mecanismos neurotrópicos secuenciales.

Durante la embriogénesis, dependiendo del tipo y cantidad de estímulos químicos, los axones crecerían en primer lugar seguidos de las dendritas y, eventualmente, de las ramificaciones de los axones y de las dendritas. Señales más potentes podrían ser responsables de las migraciones de los cuerpos neuronales como es el caso de los gránulos del cerebelo o, también, el de algunas neuronas corticales.

Además de estas rápidas transformaciones necesarias para la embriogénesis, Cajal postuló la existencia de mecanismos regeneradores semejantes, pero a velocidades mucho más lentas, que serían utilizados para el mantenimiento de las estructuras ya formadas y para los ajustes morfológicos a medida que nuevas funciones cerebrales fuesen desarrollándose.

Además, en la vida post-embriogénica estos mecanismos neurotróficos se potencian cuando los cuerpos neuronales o sus fibras se lesionan, sea por traumatismos o por enfermedades. Estas regeneraciones reactivas son mucho más aparentes y eficaces en el SNP pero también se observan e, incluso, pueden ser estimuladas en el SNC, si aparecen en el parénquima sustancias activadoras apropiadas, preferiblemente de origen mesenquimal. Según Cajal, estas sustancias actuarían «enzimáticamente» estimulando las reacciones químicas en el protoplasma del cuerpo neuronal que conducirían al crecimiento reparativo de sus axones y dendritas.

Los impresionantes experimentos llevados a cabo por Cajal y sus colaboradores (fundamentalmente Tello y Leoz) fueron publicados en 1914 en la excepcional monografía «Estudios sobre la Degeneración y Regeneración del Sistema Nervioso». Seccionando nervios periféricos y diferentes áreas de la médula espinal, el cerebelo, la sustancia blanca cerebral o los nervios ópticos y aplicando nuevas técnicas de tinción, lograron imágenes histológicas que mostraban una intensa y rápida regeneración estructural claramente manifestada en el SNP pero mínimamente presente en el SNC.

Todos estos resultados y las teorías funcionales propuestas que anticipaban la existencia de los factores de crecimiento neuronal, se integraban perfectamente en el moderno campo de la Neurorehabilitación, que puede definirse como:
 «Normalización o intento de normalización de los niveles funcionales de los sistemas nervioso periférico y central perdidos tras los efectos destructivos de la enfermedad o trauma».

Sin embargo, Ramón y Cajal murió antes de que sus geniales conjeturas se comprobaran de modo definitivo con el desarrollo de los microscopios electrónicos en la década de 1950.

A continuación, comparto con ustedes un vídeo institucional español que sintetiza adecuadamente el formidable legado de Ramón y Cajal, vigente como todos los clásicos hasta el día de hoy: (Duración: 17 minutos)

     

Hasta la próxima amigos!!!