1.Introducción

Hace ya más de dos milenios, filósofos griegos como Hipócrates y Platón apreciaban algo especial en el cerebro, al que responsabilizaban del comportamiento humano y animal. Por el contrario, Aristóteles, en Historia de los animales, describía al cerebro como un órgano blando, caliente, de una contextura parecida a la de los excrementos y consideraba imposible que fuera el sustrato de una función tan noble como el pensamiento humano. Hoy aceptamos sin cuestionamiento que el cerebro somos nosotros mismos y que el resto del cuerpo sirve para mantenerlo y transportarlo. El cerebro es responsable de los movimientos voluntarios de nuestro cuerpo y, asimismo, de nuestros sentimientos, aspiraciones y pensamientos. El cerebro puede ser estudiado desde diversas disciplinas. Los bioquímicos y biólogos moleculares investigan las propiedades de las moléculas que cumplen funciones en el cerebro. Los fisiólogos estudian las características de las células individuales o de grupos celulares y cómo se relacionan entre ellas. Los psicólogos comportamentales analizan los patrones de comportamiento en animales y humanos. Los neurocientíficos computacionales intentan generar modelos del funcionamiento del cerebro, tomando la información aportada por los estudios celulares y moleculares. Entender el cerebro es uno de los más grandes desafíos del hombre. No es la intención de este libro resolver tamaño problema. Lo que conocemos hoy del cerebro puede ser homologado a un juego de cartas, en el que sólo hemos podido reconocer algunas figuras y establecer algunas de las complicadas reglas de juego. Una de las cartas de este “juego cerebral” son las señales que utiliza el sistema nervioso para que sus componentes dialoguen entre sí o generen una acción. Aquí sólo nos ocuparemos de cómo las neuronas generan y transfieren esas señales. En los vertebrados, el cerebro elabora una orden para generar un movimiento. Dicha orden es el resultado de un proceso de integración y filtrado de una enorme cantidad de señales que provienen de los sentidos y de la propia actividad cerebral. En consecuencia, la orden es emitida hacia los ejecutores, los músculos. Una vez que los músculos realizan un primer movimiento, el cerebro comienza a recibir información de la actividad realizada y, normalmente, la utiliza para corregir el rumbo del movimiento hacia el blanco elegido. Todo este proceso involucra la comunicación de millones de neuronas conectadas entre sí en forma lineal, en circuitos convergentes o divergentes, en los que la actividad se concentra o distribuye a otros grupos de neuronas, en circuitos que se retroalimentan, o en otros altamente complejos. Esta diversidad de circuitos neuronales forma el sistema nervioso que en los vertebrados ocupa el cráneo y la columna vertebral y se conoce como el sistema nervioso central (SNC). Sus prolongaciones, formadas por nervios y ganglios, se distribuyen por todo el cuerpo formando el sistema nervioso periférico (SNP). Tanto el sistema nervioso central como el periférico están formados por neuronas y células de la neuroglía. Las neuronas tienen a su cargo la función de captar y transmitir los impulsos nerviosos dentro del sistema, mientras que las células de la neuroglía o glía tienen a su cargo las funciones de sostén, defensa, protección y aporte de material para el metabolismo de las neuronas. Las neuronas se caracterizan por sus intrincadas ramificaciones, que irradian desde el cuerpo celular o soma (Fig. 1A, B). Existen dos tipos de prolongaciones, las dendritas y los axones. Las dendritas se caracterizan por ser muy numerosas y por extenderse –en la mayoría de los casos– a distancias cortas del soma; conducen los impulsos nerviosos hacia el cuerpo celular. Por su parte, los axones se caracterizan por ser únicos, es decir, hay uno para cada neurona y, en algunos casos, son muy largos. Conducen los impulsos nerviosos desde el cuerpo celular a otras regiones. En algunas neuronas, el axón se recubre de una vaina de mielina constituida por la membrana de una célula de la glía. A lo largo del axón, la mielina suele presentar constricciones a intervalos regulares, que se denominan nódulos de Ranvier. La vaina de mielina y los nódulos de Ranvier son de gran importancia para la conducción a alta velocidad de los impulsos nerviosos.