lunes, 15 de diciembre de 2014

Pierde el idioma español pero no el inglés tras un ictus

El estudio del cerebro dispone de escasas herramientas. Las lesiones cerebrales son una ocasión única para observar qué ocurre cuando se lesiona una zona del cerebro. Un paciente que tuvo un ictus perdió el dominio de su lengua materna, el español, pero su segunda lengua, el inglés, quedó inalterada. Esto muestra a las claras la enorme complejidad del cerebro y el lenguaje.

En 1808, Franz Joseph Gall publicó un libro sobre frenología que pretendía que las funciones cerebrales están localizadas (lo que es cierto) y que se pueden averiguar por la forma del cráneo (lo que es falso). "El cerebro es el órgano de la mente", dijo Gall. Desde entonces, la búsqueda de la correlación entre área cerebral y función ha sido incesante.
Los primeros candidatos a la experimentación son los animales. Se han usado dos técnicas. Al principio se seccionaba una parte del cerebro y se veía qué resultaba afectado. Con el tiempo y en la actualidad, se implantan electrodos con dos funciones: estimular un área y ver qué ocurre, o bien registrar el comportamiento de las neuronas de un área cuando el animal está haciendo algo. La mayoría de los experimentos que saltan a los medios de comunicación del estilo de "mono con electrodos implantados..." o "mono mueve un robot con la mente" son experimentos de este tipo.
Aunque los humanos somos animales, tenemos cualidades distintas. Así, los ratones son útiles para muchos experimentos porque nos parecemos a ellos, pero no valen para estudiar cálculos matemáticos. Incluso los monos no son útiles si queremos estudiar el lenguaje humano. Para determinadas cosas necesitamos a los humanos.
La implantación de electrodos dentro del cráneo de humanos vivos se usa en casos de epilepsia. Cuando esta enfermedad no remite a los fármacos, hay que operar para extirpar el foco epiléptico. Se introducen electrodos para localizar el foco y no extirpar una zona sana. Registrando lo que transmiten los electrodos, hemos aprendido mucho del cerebro. Un ejemplo es el homúnculo de Penfield que se halló con el registro de miles de pacientes.

Unos de los primeros tipos de investigación humana se realizó con los cerebros de los fallecidos, y precisamente relacionados con el lenguaje. En 1861, Paul Broca describió un paciente que, a consecuencia de un derrame cerebral, no podía hablar ni escribir aunque entendía lo que le decían. Después de muerto, examinó su cerebro y encontró un área dañada, que luego se llamó área de Broca. A la dificultad para hablar se la llamó afasia de Broca. Otro neurólogo, Wernicke, estableció el área responsable de la comprensión. Su paciente no entendía lo que le decían y, aunque era capaz de hablar, lo que decía era incoherente.
Las lesiones en pacientes son una ocasión única para investigar el cerebro. Se producen por accidentes y sobre todo por ictus en los que una zona del cerebro se queda sin riego sanguíneo. También por operaciones como es el caso del paciente H.M. Este paciente tenía un foco epiléptico. Para curarle se lo extirparon y el paciente mejoró de la epilepsia, pero los efectos sobre su memoria fueron devastadores. El cirujano había extirpado el hipocampo, área esencial para pasar la memoria de corto plazo a memoria a largo plazo. H.M. ya no pudo almacenar nuevos recuerdos. Se dice de su caso que ha hecho avanzar la neurociencia más que el resto de estudios juntos.
El presente estudio combina un poco de todo lo anterior. Un paciente llegó al hospital habiendo sufrido un ictus. El paciente no podía manejarse en español, su idioma materno. El médico que lo examinó de urgencia, trató con éxito de comunicarse en inglés, idioma que el paciente dominaba. La exploración de urgencia fue determinante ya que 90 minutos después el paciente se había recobrado por completo.

El cuadro de síntomas es muy interesante. Cuando se le presentaba un objeto (lápiz), era incapaz de usar la palabra en español pero podía deletrearla (l-a-p-i-z). En inglés decía pencil sin problema. Con una palabra escrita podía ir letra a letra, pero la palabra en español no acudía a su mente, mientra que en inglés la decía sin dudar. No podía comprender órdenes escritas en español pero sí en inglés.
La enorme ventaja de este caso es que el paciente y el médico podían comunicarse en inglés para explorar el español. Por ejemplo: “write a sentence in Spanish”. Normalmente si el paciente tiene problemas de lenguaje, la comunicación no es posible y se aprende poco.
El lenguaje humano es muy complejo. De Broca y Wernicke nos enseñaron algo de las áreas responsables del lenguaje, pero el camino es muy largo. Lo que este caso confirma es que los sujetos bilingües tienen una buena parte de las funciones lingüísticas duplicadas y que se puede afectar un idioma dejando intacto el otro. También muestra que hay dos estrategias para manejar el lenguaje: letra a letra (excepcional y poco eficiente) y por palabras completas.

Basado en ello, los investigadores proponen un modelo con dos partes: nivel léxico con palabras escritas o habladas y nivel subléxico con letras escritas u oídas. Un esquema que refleja una realidad sin duda es mucho más complejo.
Es el caso del paciente H.M. Es también el caso del paciente que perdió el dominio del español pero conservó el del inglés. Estudiar con dedicación casos singulares puede ser más provechoso que enormes y costosos estudios.

lunes, 1 de diciembre de 2014

Neuronas gigantescas

¿Cuáles son las células más extrañas del organismo? Las neuronas. ¿Cuáles son las más largas? Las neuronas. ¿Cuál es el tamaño máximo de una neurona? Más de 40 metros En un fascinante artículoMathew J. Wedel revisa los datos existentes para llegar a tan asombrosa respuesta.


Las extrañas neuronas

Tenemos la idea de la célula como algo redondo y pequeño. La mayoría de ellas son en efecto así. Pero la neurona es muy distinta. Tanto que durante mucho tiempo confundió a los biólogos. Fue el genio de Santiago Ramón y Cajal el que descubrió sus características, entre ellas su extraña forma.
Tiene un cuerpo celular o soma, como el resto de las células, en el que está el núcleo con el ADN y donde se fabrican la mayoría de las sustancias necesarias para su funcionamiento. Del cuerpo salen dos ramificaciones, las dendritas (por donde recibe el impulso nervioso) y el axón (por donde sale el impulso). El axón es delgado y extremadamente largo. Si el soma de una neurona fuera un balón de fútbol, el diámetro del axón mediría 10cm y su longitud podría alcanzar los 50km. . Dado que el centro metabólico es el soma, hay sustancias que tienen que realizar un largo viaje desde el soma hasta el final del axón y viceversa.
Los científicos anteriores a Cajal no podían ver el axón entero en el microscopio y por ello pensaron que no eran células separadas sino que estaban todas unidas en una retícula. Pero Cajal trabajó duramente con embriones y pudo descifrar el enigma dando paso a ladoctrina de la neurona y revolucionando la neurociencia.

Nervio laríngeo recurrente

La evolución no sigue un diseño inteligente como sostienen los creacionistas. Vista en perspectiva tiene saltos brillantes y auténticas chapuzas que funcionarían mejor si hubieran sido rediseñadas desde la base. Pero esto no ocurre así. Un caso muy notable es el de un nervio llamado nervio laríngeo recurrente.

Llamamos tetrápodos a los descendientes de los peces que incluyen anfibios, reptiles, aves y mamíferos. Entre otras características tenemos cuatro extremidades.
De los peces heredamos el nervio llamado nervio laríngeo recurrente. Este nervio une la base del cerebro con la laringe, que sirve para emitir sonidos (hablar en los humanos) y tragar. En los peces este nervio pasa por debajo de uns vasos sanguíneos próximos al corazón. Esto no es un problema si eres un pez, pero se convierte en un inconveniente, un mal diseño, si eres un tetrápodo.
Los peces no tienen cuello, pero sí el resto de los tetrápodos. El caso es que a medida que evolucionamos, el cerebro se fue separando del corazón debido al cuello. El nervio en cuestión baja del cerebro, pasa por debajo de los vasos sanguíneos cerca del corazón y vuelve a subir por el cuello hasta la laringe. Un diseño inteligente hubiera hecho un cortocircuito para evitar tan largo como inútil recorrido.

¿Y si tenemos un cuello muy largo? Es el caso de la jirafa. Este animal tiene un cuello de 2,5 metros y la longitud del nervio, que debe de bajar desde el cerebro al corazón y luego subir a la laringe, es de 5 metros. Sumamente ineficiente.
Pero existieron animales con cuellos más largos como algunos dinosaurios. Desde luego no conservamos nervios de ellos, pero dado que todos los tetrápodos existentes tienen dicho nervio, se puede suponer que también ellos lo tenían. El dinosaurio saurópodo más grande tenía un cuello de 14 metros, por lo que su nervio era de 28 metros

La punta del pie

El nervio laríngeo recurrente es un ejemplo de mal diseño y un nervio muy largo. Pero ¿es el más largo del cuerpo? No, el más largo es el nervio sensitivo que une la punta de los dedos del pie con el cerebro. Muchos nervios hacen escala (sinapsis) en la médula espinal como los motores y algunos sensitivos. Pero los responsables del tacto fino y la vibración van directamente hasta el cerebro y tienen su cuerpo celular o soma en alguna parte de la columna.
En un humano alto este nervio puede llegar a tener dos metros. En la ballena azul llega a los 30 metros. Y en los dinosaurios más grandes es de suponer que pudo sobrepasar los 40 metros.
Solemos experimentar con ratones. Hacerlo con animales grandes no es práctico ni ético ni barato. No solo no disponemos de los nervios de los dinosaurios sino que tampoco hay disecciones de jirafas o ballenas, pero las suposiciones parecen más que razonables.

Tiempo

Aparte de la distancia, ¿tiene esto alguna otra implicación? Sí, los tiempos.
El axón del nervio sensitivo de la aleta en la ballena debe de crecer muy rápido para acomodarse al crecimiento del animal. Su tasa es de 3 cm/día. Esto es una tasa de crecimiento semejante al de las células cancerosas.
Más importante aún es la velocidad de conducción de la señal nerviosa. En los animales invertebrados, se aumenta la velocidad aumentando el diámetro del axón. Es muy famoso el axón gigante del calamar que se ve a simple vista y permitió descubrir los mecanismos de transmisión de la señal eléctrica (potencial de acción).
En los vertebrados, los axones están cubiertos por unas vainas de mielina, algo semejante al plástico que recubre los cables de cobre. Esto permite reducir el gasto energético y aumentar la velocidad de transmisión.
La velocidad de transmisión es muy variable, entre 0,5 y 100 m/s. Eso supone que en el caso de una ballena puede variar entre un tercio de segundo y 6 segundos. Aunque se trate de la primera cifra, más probable, es un tiempo significativo. Y en relación a los dinosaurios, los tiempos serían aún mayores. Sin embargo, eso es en relación al nervio de sensibilidad fina. El nervio que transporta la presión hace sinapsis en la médula y forma un reflejo de modo que en animal reaccionaría en menos de un segundo (aún un tiempo muy dilatado).
Un último tiempo interesante es el del transporte de sustancias por el axón. Como hemos visto, las proteínas se forman en el cuerpo celular y se transportan por todas partes incluidos los axones. La velocidad de transmisión de proteínas es muy lenta y varía entre 200–400 mm/dia y 0,1–1,0 mm/dia. Suponiendo una media de 1 mm/dia, la mayoría de las sustancias no llegarían a tiempo al extremo del axón en el caso de una ballena o dinosaurio ya que tardarían décadas y el animal habría muerto. Más aún, la velocidad de crecimiento del axón sería mayor que la del transporte de las sustancias que lo alimentan, lo que es imposible.
Desde luego todo es una especulación aunque bien fundada. El animal preferido para la investigación es el ratón, mucho más pequeño que el hombre y diminuto en relación a una ballena. De los dinosaurios solo quedan huesos. En todo caso, las gigantescas neuronas de estos enromes animales plantean retos muy interesantes.