I. M�TODOS DE ESTUDIO DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL

A PESAR DE QUE LA FASCINACI�N del ser humano por el cerebro data de hace miles de a�os, su conocimiento ha dependido, al menos en parte, de las herramientas con las que ha contado para desarrollar y amplificar sus sentidos. No se ha tratado �nicamente de mejorar la comunicaci�n hacia el exterior, con sus semejantes, sino tambi�n de expandir sus horizontes interiores. Y tambi�n a pesar de que la ciencia, mediante la observaci�n y el an�lisis de la conducta del hombre y los animales, tanto en condiciones normales como ante alguna patolog�a, ha ayudado y lo sigue haciendo para conocernos m�s, en la actualidad podemos complementar este an�lisis con nuevas t�cnicas, las cuales nos conducen ante interrogantes desde nuevos puntos de vista.

El ser humano ha recorrido un largo camino para desarrollar esas t�cnicas, y a�n le falta mucho m�s. Parte de este avance radica en la soluci�n de los problemas que estas mismas t�cnicas plantean y en conocer sus limitaciones.

Los factores m�s importantes a considerar cuando se eval�a la utilidad, de una t�cnica son tres: la resoluci�n temporal, la resoluci�n espacial y el grado de invasividad (t�rmino que se refiere a la invasi�n del organismo: desde la simple inyecci�n hasta la cirug�a mayor). La resoluci�n temporal se refiere a la capacidad para detectar fen�menos din�micos que cambian en el tiempo: desde la mil�sima de segundo hasta las horas o los d�as. La resoluci�n espacial se relaciona con la sensibilidad de la t�cnica para detectar dimensiones peque�as, desde la mil�sima de mil�metro (la micra =µmm) hasta los cent�metros. Finalmente, el grado de invasividad nos indica la necesidad o no de inyectar alguna sustancia al organismo, practicar incisiones, hacer cortes o producir lesiones.

Conocer algunas de las t�cnicas disponibles en la actualidad para esta tarea, aunque sea de manera superficial, puede ayudar a valorar su utilidad y, no menos importante, saber sus l�mites. Por ejemplo, no podemos esperar que un electroencefalograma (EEG) nos informe sobre la actividad de una sola neurona, pues requerir�a de electrodos muy finos, los cuales deben introducirse al cerebro. Veamos, pues, c�mo se estudia en la actualidad al sistema nervioso, a nivel experimental, fundamentalmente en el laboratorio.

FIGURA I.I. T�cnicas para el estudio de la funci�n cerebral: resoluci�n temporal y resoluci�n espacial. Aqu� se muestran los l�mites de definici�n en el tiempo (ordenadas: desde mil�simas de segundo hasta d�as) y en el espacio (abscisas: el tama�o, desde mil�simas de mil�metro hasta decenas de cent�metros) de varias t�cnicas usadas en neurobiolog�a. Tambi�n se ilustran, de acuerdo con una escala de color, el grado de invasividad (qu� tanto hay que penetrar el tejido nervioso para poder estudiarlo) de cada una de ellas: desde el azul, que representa poca o ninguna invasividad, como es el caso del electroencefalograma (EEG), procedimiento en el que s�lo se colocan peque�os discos met�licos —electrodos— en la superficie del cuero cabelludo, hasta el rojo, cuyo mejor ejemplo lo constituyen las lesiones. Si se quieren analizar fen�menos muy r�pidos, entonces las t�cnicas disponibles son las que regulan la actividad el�ctrica, desde dendritas o axones (en las que se usa el registro de parche o el registro unicelular) hasta el EEG. La mayor�a de las t�cnicas de imagenolog�a utilizadas en la cl�nica tienen una definici�n espacial bastante grande; es decir, apreciamos fen�menos relacionados con �reas cerebrales o con la corteza cerebral en todo su grosor. El EEG, la MEG o la TEP no nos permiten ver capas corticales, y mucho menos c�lulas.

Microscop�a electr�nica: M/E; MEG: magnetoencefalograf�a; PRE: potenciales relacionados con eventos (tambi�n llamados potenciales sensoriales evocados); RMN: resonancia magn�tica nuclear; TEP: tomograf�a por emisi�n de positrones. Las unidades en ambas escalas son logar�tmicas. (V�anse los detalles en el texto.)

M�TODOS

La estructura microsc�pica de las c�lulas nerviosas puede estudiarse en rebanadas finas de tejido (grosores de entre 5 y 50 µmm) fijado previamente (es decir, tratado qu�micamente para que no se descomponga), fresco o congelado inmediatamente despu�s de su extracci�n. Una vez que se tienen esos cortes finos, se ti�en con un colorante. La elecci�n de �ste depende de lo que se quiere analizar. En el m�todo de Nissl, por ejemplo, se utilizan colorantes de anilina con afinidad por el �cido ribonucleico (ARN) del ret�culo endopl�smico rugoso, y permite ver el tama�o, forma y densidad de los cuerpos celulares. Colorantes de sales de plata (los llamados de impregnaci�n arg�ntica) son �tiles para te�ir el cuerpo y las ramificaciones neuronales (dendritas y ax�n), visibles al microscopio de luz o electr�nico. Estos m�todos, conocidos como de Golgi (en honor a su descubridor, el anatomista italiano Camilo Golgi, a finales del siglo pasado), representaron un avance cualitativo de nuestro conocimiento acerca de la morfolog�a del SNC, y en particular, gracias a los estudios de Santiago Ram�n y Cajal, en Espa�a. No todas las neuronas se ti�en con estas sales de plata, y sigue siendo un misterio por qu� s�lo algunas de estas c�lulas son afines al colorante.

En la actualidad podemos insertar un microelectrodo (p. ejem., un tubo de vidrio estirado con calor, para obtener una fina punta de algunas mil�simas de mil�metro de di�metro) e inyectar colorantes especiales dentro de la c�lula. A�n m�s: podemos reunir uno de estos colorantes con un anticuerpo que sea espec�fico para alg�n componente de una neurona en particular y as� identificar c�lulas de diferentes familias.

Para obtener informaci�n sobre las conexiones entre neuronas se usan otras t�cnicas. Si seccionamos un ax�n (que es la prolongaci�n que sale de la neurona y conduce el impulso nervioso), su porci�n distal (la m�s alejada del cuerpo neuronal) degenera. Este fen�meno se conoce como degeneraci�n anter�grada (hacia adelante). Con el m�todo de Marchi se ti�e la mielina (la envoltura axonal), y existen otras t�cnicas con las que se ti�en las terminales sin�pticas. Tambi�n podemos examinar los cambios causados por degeneraci�n retr�grada, esto es, aquella que inicia en el sitio de lesi�n axonal y se dirige hacia el cuerpo neuronal.

Podemos aprovechar este "transporte axonal" (el flujo de mol�culas a trav�s del ax�n) para inyectar sustancias marcadoras o utilizar mol�culas tomadas por la neurona para despu�s ser transportadas. Tal es el caso de la enzima peroxidasa de ra�z fuerte, o de amino�cidos radiactivos. Recientemente se han utilizado ciertas toxinas y virus que atraviesan la membrana neuronal como acarreadores de colorantes u otras sustancias (incluido el material gen�tico para hacer que la neurona produzca determinada prote�na o deje de hacerlo) que pueden ser visualizadas con el microscopio.

M�TODOS CONDUCTUALES

El an�lisis del comportamiento natural o aprendido, individual o social del ser humano y los animales comprende desde la sola observaci�n hasta la cuantificaci�n detallada, a partir de im�genes grabadas y desmenuzadas por computadora, de los componentes finos de cada movimiento. El empleo de m�todos de condicionamiento cl�sico pavloviano o instrumental (el ejemplo cl�sico es el del perro que produce saliva al o�r una campana despu�s de que se le acostumbr� a asociar ese sonido con la comida) agrega nuevas dimensiones al estudio de la conducta. Podemos investigar funciones simples, como caminar, percibir est�mulos, emociones, u otras m�s complejas, como las cognoscitivas; aqu� se pueden incluir la atenci�n selectiva, los procesos relacionados con la memoria, el lenguaje, el aprendizaje, el razonamiento, etc�tera.

M�TODOS ELECTROFISIOL�GICOS

El registro de la actividad el�ctrica que se produce en el sistema nervioso provee de una visi�n funcional �nica. Es la t�cnica que permite examinar fen�menos cerebrales extremadamente breves, del orden de mil�simas de segundo, que ocurren cuando una neurona se comunica con otra. El llamado impulso nervioso, la se�al elemental y fundamental de la transferencia de informaci�n, se manifiesta a nivel el�ctrico —y por lo tanto, tambi�n magn�tico—. Podemos registrar las se�ales el�ctricas de neuronas �nicas (o hasta de porciones diminutas de su membrana) con microelectrodos, o de conjuntos de neuronas, como en el caso del EEG, por medio de electrodos m�s grandes.¹

M�TODOS NEUROQU�MICOS

El enfoque moderno de la neuroqu�mica nos acerca a la dimensi�n molecular de la funci�n nerviosa. Mediante la separaci�n, el aislamiento y la detecci�n de sustancias espec�ficas, la neuroqu�mica ha permitido descifrar nuevos significados del lenguaje neuronal. Utilizando mol�culas que imitan la acci�n de compuestos end�genos, o que bloquean sus efectos (los agonistas y antagonistas, respectivamente), se han identificado los integrantes del proceso de comunicaci�n entre las c�lulas. Las nuevas t�cnicas de biolog�a molecular han enriquecido nuestro conocimiento sobre los procesos m�s �ntimos que participan en la funci�n celular. (La descripci�n de estas t�cnicas escapa a los objetivos de esta obra, sin embargo, el lector puede consultar el libro indicado en la nota al pie de p�gina.)

IMAGENOLOG�A

Existen otros m�todos para visualizar el sistema nervioso en los que se utilizan el sonido, la luz, o el registro del flujo sangu�neo cerebral, o la distribuci�n de marcadores radiactivos. Por medio de detectores de se�ales y programas de computadoras se pueden realizar "cortes" del cerebro, o de m�dula espinal de alta resoluci�n espacial: con la resonancia magn�tica nuclear (RMN) es posible detectar masas de 2 a 3 mm de magnitud; la tomograf�a por emisi�n de positrones (TEP) es otra t�cnica que permite estudiar el sistema nervioso desde un punto de vista din�mico, aunque su resoluci�n espacial y temporal son limitadas.

Al conjunto de estas t�cnicas, basadas en el an�lisis de im�genes, se le conoce como imagenolog�a. Esta nueva disciplina se enriquece actualmente con la conjunci�n de varias t�cnicas al mismo tiempo: por ejemplo, la uni�n de la RMN con la EEG, o con la magnetoencefalograf�a (MEG).