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¿Cuándo empezamos a sentir? Electricidad en los circuitos cerebrales

Por Óscar Herreras (CSIC)*

¿Sentimos lo mismo ante una misma situación? Es evidente que no. Cada objeto, emoción o concepto se graba en circuitos neuronales por la propia experiencia de cada individuo, y para esto no hay manuales, no hay genes. Pero, ¿qué entendemos por sentir? Como casi todos los conceptos que empleamos para definir el comportamiento humano, este también tiene su origen en la era precientífica, de ahí sus mil significados.

Etimológicamente, sentir significa dirigirse hacia donde nos indican los sentidos. Implica, por tanto, percepción y movimiento. ¡Casi nada! Las dos principales propiedades de la vida animal. Afortunadamente, hay una disciplina que estudia las funciones del sistema nervioso y nos las explica con el lenguaje común de la física: la neurofisiología. De ella aprendimos hace ya más de un siglo que todo lo que se percibe –sonidos, imágenes, olores– se traduce y se transmite en los circuitos nerviosos como actividad eléctrica. Desde el instante en que vemos un anuncio de chocolate hasta el momento en el que los músculos nos llevan a la tienda, todo es actividad eléctrica fluyendo por los circuitos neuronales. Esta puede ser la definición mínima de sentir. Y no es para menos: la electricidad es la clave de la vida.

Todas las células, no solo las neuronas, son bolitas de grasa que contienen electrolitos en su interior, como si fueran la batería de un coche. Buena parte de estas células son excitables, lo que les permite generar corriente. Las neuronas evolucionaron dominando este juego de una forma espectacular: pueden codificar en forma de impulsos eléctricos lo que percibimos del mundo exterior e interaccionar con él enviando órdenes a los músculos. Sin flujo eléctrico a través de los circuitos nerviosos no hay sensación, no hay movimiento. La electricidad es lo que diferencia a los circuitos vivos de los muertos, así de simple.

Circuitos de la corteza cerebral

Diversos tipos neuronales forman los complejos circuitos en la corteza cuya actividad eléctrica y funciones madurarán lentamente en la infancia. /López-Mascaraque, Instituto Cajal, CSIC

No obstante, ¿es esta la única función de la electricidad en el sistema nervioso? No, ni mucho menos. Recientemente, nuestro grupo ha mostrado que la actividad eléctrica de la corteza cerebral sensorial en roedores jóvenes, aunque es similar a la de los adultos, está generada por circuitos diferentes. Este hallazgo, publicado en Journal of Neuroscience, es relevante porque previamente sabíamos que los circuitos ya estaban formados a esa edad, y ahora podemos concluir que aún no están plenamente operativos. En este caso, se trataba de los circuitos que controlan las patas, y sabemos que en unos pocos días más, cuando el animal entrene un poco, la electricidad fluirá por sus circuitos como en un adulto. Esta maduración tardía de los circuitos corticales a medida que se usan revela un patrón de economía biológica.

Lejos de ser canales fijos de comunicación, los circuitos son extremadamente mutables, y es nuestra actividad diaria la principal promotora de sus adaptaciones. El entrenamiento es esencial. Los recién nacidos entrenan días, meses y años para adquirir nuevas funciones y capacidades, tiempo en el que la electricidad irá produciendo los cambios necesarios para que todos los segmentos del circuito sean activos y engranen perfectamente.

Corteza cerebral rata adolescente

Los circuitos de la corteza cerebral están organizados en estratos de neuronas diferentes. /Silvia Tapia, Instituto Cajal, CSIC

Suele decirse que hay un mapa genéticamente determinado de nuestros circuitos, y esto es correcto, pero solo en parte. Sin la electricidad, los circuitos no se forman o lo hacen de manera aberrante, como mostraron hace más de medio siglo los Nobeles Hubel y Wiesel al observar que, impidiendo la visión de un ojo unos pocos días tras el parto, los circuitos de la corteza visual eran aberrantes. Hallazgos más recientes muestran que la actividad eléctrica es imprescindible para activar los genes necesarios en la construcción de los circuitos. Así, en esta época en la que todo parece consecuencia de un plan genético determinado para cada especie y cada individuo, resulta que la energía eléctrica determina cuándo, cuánto y cómo se va a ejecutar ese plan. La electricidad no es solo la energía que permite a un organismo complejo ejecutar sus funciones, sino que además controla sus propios cambios estructurales para adaptarse al medio con el que tiene que interaccionar, y permite que este interactúe con nosotros generando electricidad en nuestros órganos sensoriales y cambios en nuestro sistema nervioso.

Medicina sin fármacos

Estudiar y catalogar la electricidad en el cerebro no es fácil; hay demasiados núcleos activos a la vez realizando gran cantidad de funciones. Sus cambios son tan rápidos que es muy difícil clasificarlos para interpretar qué información llevan, que función realizan y si es normal o patológica. Si hoy la ciencia pone el énfasis en las alteraciones moleculares y génicas como responsables de las patologías, algunos investigadores vemos la electricidad como la causa última, y ya vislumbramos el día en que un conocimiento exhaustivo de la actividad eléctrica en los circuitos nos permita interactuar con ellos para reconducir las anomalías estructurales que causan las deficiencias. Aquí está una de las posibles claves de la investigación futura. Medicina sin fármacos. Sabemos que la actividad eléctrica debe seguir un patrón preciso para generar cambios en la estructura, tanto a nivel celular como en los circuitos. Ya hace décadas que se está empleando estimulación eléctrica con patrones temporales muy precisos para tratar la epilepsia y la enfermedad de Parkinson, y ahora se están desarrollando tecnologías para muchas otras patologías, como el alzhéimer o la migraña, o para restablecer funciones perdidas tras un ictus cerebral.

En definitiva, sentimos de manera diferente porque la actividad eléctrica fluye por distintas partes de nuestros circuitos, bien porque seamos un reptil o un primate, un embrión o un adulto, o bien porque usemos la parte reptiliana de nuestro cerebro o dejemos llegar la corriente eléctrica hasta la corteza. Así, si queremos comprendernos a nosotros mismos y nuestras patologías, seamos primates y estudiemos la actividad eléctrica del cerebro.

* Óscar Herreras es investigador del Instituto Cajal del CSIC.