Neurofisioligia

Los orígenes: Funciones pseudocerebrales en organismos unicelulares

Las bacterias son capaces de percibir, recordar y desplazarse. Algunas bacterias coliformes, como la Escherichia Coli habitan en nuestro tracto intestinal y poseen en su superficie más de una docena de receptores con diferentes funciones pseudocerebrales: memoria, toma de decisiones o control de la conducta.

Por ejemplo, la E.Coli puede detectar en el intestino un incremento en la concentración de un nutriente o de una toxina. En consecuencia, se desplaza acercándose al nutriente o alejándose de la toxina. Para ello, precisa recordar su actuación anterior.

En otros casos, nos encontramos con organismos unicelulares con sistemas visuales que se asemejan a los nuestros. Este es el caso del Halobacterium salinarium que vive en aguas saladas y posee un pigmento fotosensible que tiene una estructura molecular parecida a la de la rodopsina, el pigmento fotoreceptor de los vertebrados.

El control de la información

Las celulas, como las personas, están inmersas en un torrente de información que deben evaluar para generar una respuesta adaptativa. Incluso E. Coli debe integrar información procedente de más de una docena de receptores distintos para tomar la decisión, simple y binaria, de girar sus motores flagelares en un sentido o en otro, de las agujas del reloj.

Los sistemas nerviosos son como ordenadores híbridos que utilizan señales tanto analógicas como digitales, con lo que disfrutan de las ventajas ofrecidas por ambos sistemas. La fuerza de las señales analógicas varían a lo largo de un continuum mientras que las digitales son todo o nada.

En las medusas, que son los organismos más simples que tienen sistema nervioso, también existen potenciales de acción y canales de sodio controlados por voltaje. La comunicación entre neuronas mediante potenciales de acción y su mecanismo subyacente, el canal de sodio controlado por voltaje, fueron esenciales para la evolución de los sistemas nerviosos, sin los cuales no existirían los animales complejos. El desarrollo de este mecanismo neuronal básico preparó las condiciones para la gran proliferación de la vida animal que se produjo en el periodo cámbrico, hace más de quinientos millones de años.

Entre los animales menos espectaculares del periodo cámbrico se cuentan los cordados tempranos que poseían cerebros muy sencillos. A partir de este comienzo evolucionaron los primeros vertebrados que eran depredadores muy pequeños con un agudo sentido del olfato y una mayor capacidad para recordar olores. Algunos de estos primeros peces desarrollaron un método extraordinario para aislar sus axones al envolverlos en una materia grasa denominada mielina, que facilitó mucho la transmisión axonal y la evolución de los cerebros de mayor tamaño.

Algunos de los descendientes de los peces se arrastraron por las orillas cenagosas y finalmente fijaron su residencia en tierra seca. Puestos a prueba por los bruscos cambios de temperatura, algunos hicieron el experimento de volverse de sangre caliente, y los que tuvieron más éxito se convirtieron en los antepasados de aves y mamíferos. Los cambios en el cerebro y en el cuidado parental de las crías fueron elementos clave en el conjunto de los mecanismos que permitieron a esos animales mantener una temperatura corporal constante.

Nuestros antepasados, los primates tempranos, también eran pequeños depredadores, con grandes ojos de enfoque frontal, manos prensiles y cerebros agrandados.

Finalmente, surgieron los animales con cerebros grandes. Éstos son infrecuentes, dado que el cerebro tiene que disputar la energía disponible a otros órganos del cuerpo. A su vez, los cerebros grandes también precisan bastante tiempo para madurar, y en consecuencia, las crías requieren de cuidadados durante mucho tiempo, lo que reduce muchísimo el ritmo al que pueden reproducirse. Morgan piensa que la evolución de los cerebros grandes en los seres humanos dependió críticamente del establecimiento de la familia ampliada.

Capítulo II - Estructuras cerebrales antiguas y modernas

En los enunciados anteriores Morgan se ha referido a la aparición de las estructuras responsables de la transmisión nerviosa (potenciales de acción y canales de sodio) y a la mejora en la transmisión gracias al recubrimiento de los axones con vainas de mielina. Estos mecanismos se encuentran en los orígenes del sistema nervioso en las medusas y en los primeros peces del periodo cámbrico. El crecimiento del peso del cerebro se ha considerado también un indicador del desarrollo, aunque este es relativo y no es exclusivo de los mamíferos. Sin embargo, si parece estar vinculado a los depredadores.

Hay dos estructuras que han tenido gran importancia en la evolución y funcionalidad del cerebro. Una situada en la parte inferior y otra en la superior. La inferior es la red de neuronas serotonérgicas del tronco del encéfalo que ya estaba presente en los vertebrados más tempranos y que está presente en el ser humano. La estructura superior, la neocorteza, ha evolucionado mucho más recientemente y es muy variable en su organización anatómica. La neocorteza se encuentra sólo en mamíferos, aunque está relacionada con estructuras prosencefálicas observadas en otros vertebrados.

El estabilizador serotonérgico

La serotonina es un neurotransmisor que en general no estimula directamente a otras neuronas sino que, a menudo, modula la respuesta suscitada por otros neurotransmisores [1]. Se compone del aminoácido triptófano que abunda en la carne y en las aves de corral. El triptófano se obtiene mediante la ingestión de proteínas en el intestino y es transportado en el plasma sanguíneo hasta el cerebro, donde se transforma en serotonina. Ésta es liberada desde terminales axónicos y se une a receptores especiales de la membrana de la neurona diana. La serotoniana también es absorbida de la hendidura sináptica por un mecanismo especial de recaptación de transportadores.

El sistema serotonérgico se encuentran en el sótano

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