Sábado, reseña: “Neurociencia para Julia” de Xurxo Mariño

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“En tu cabeza hay unos 86 000 millones de pequeñas baterías cargadas con unos 70 mV (milivoltios). Hay más iones de sodio (Na+) en la cara exterior de la membrana plasmática de tus neuronas que en la interior, pero hay más iones de potasio (K+) en la interior que en la exterior. Los dos tipos de iones tienen carga positiva, pero el cómputo global de esas cargas da como resultado una mayoría de cargas positivas en el exterior respecto al interior, por lo que este último actúa como polo negativo. Las bombas de Na/K mantienen esta distribución desigual de iones consumiendo gran parte de la energía que tomas con los alimentos. El Na+ se acumula como el agua en un embalse, cuando abres la compuerta el agua fluye con fuerza; la membrana de las neuronas tiene muchas compuertas que al abrirse de forma brusca producen una ráfaga de iones Na+ que viajan por sus axones como una sucesión de descargas eléctricas. Cada chorro de Na+ activa la apertura de compuertas que permiten el flujo de los iones K+ en sentido contrario. Esta corriente eléctrica recarga la batería y restituye la distribución inicial de cargas a ambos lados de la membrana. El potencial de acción es la señal eléctrica en una neurona que se produce por la entrada a la célula de un chorro de Na+ seguida de la salida de un chorro de K+. En el “lenguaje” de las neuronas el potencial de acción representa un “1″ y su ausencia un “o.” Las neuronas se comunican entre sí en código binario, como los ordenadores digitales.”

Hacer fácil lo difícil es el reto que ha de superar todo divulgador científico. Xurxo Mariño lo supera con maestría en “Neurociencia para Julia,” Laetoli, Nov. 2012 (221 páginas), un libro que nos introduce con sus 24 capítulos, en pequeñas dosis, como la buena cocina de autor, en los secretos de la actividad eléctrica y química que da lugar a tu mente. ¿Quién es Julia? Julia eres tú. Xurxo te guiará para que descubras la esencia de tu ser, tu “yo.” La síntesis de la exposición es la gran virtud del autor, pues no hay tema de neurociencia que no se cubra en el libro (solo echo en falta el tema tabú, las neuronas espejo, y algo de psicología evolutiva). Por ello, el libro es ideal para cualquier persona que quiera introducirse por primera vez en el campo de la neurociencia, casi sin jerga, sin paja, yendo siempre al grano y en un formato que facilita la lectura discontinua (en el metro, en el bus o a ritmo de tentempiés). Te soy sincero, Xurxo es amigo, pero no es la amistad la que me obliga a recomendarte esta joya de la divulgación científica. Su lectura te hará soñar con ovejas eléctricas.

“El lenguaje de las neuronas se escribe en forma de pulsos eléctricos, pero este “idioma” está enriquecido con sinapsis eléctricas y, sobre todo, químicas. En muchos libros podrás leer que las sinapsis son “el lugar donde se transmite el impulso nervioso,” pero esa descripción induce a error. La comunicación en la mayoría de las sinapsis es química: al alcanzar el final del axón (terminal presináptico), la señal eléctrica (el potencial de acción) no sigue adelante, desaparece e induce la liberación de una sustancia química (un neurotransmisor) al exterior de la célula (el espacio sináptico), desde donde llega a un receptor de una de las dendritas de otra neurona. El axón de cada neurona se ramifica para establecer en promedio unas 1000 sinapsis. El efecto de los neurotransmisores sobre la neurona receptora depende del tipo de receptor: en la sinapsis excitadora la neurona se excita y tiende a producir nuevos potenciales de acción, pero en las sinapsis inhibidoras se impide que la batería de la neurona se descargue y se produzcan más potenciales de acción. Los neurotransmisores inducen pequeñas variaciones eléctricas llamadas potenciales sinápticos (PP.SS.), cuya amplitud es mucho menor que los potenciales de acción y pueden generar cambios eléctricos tanto positivos (PP.SS. excitadores) como negativos (PP.SS. inhibidores). Más aún, la misma neurona liberando el mismo neurotransmisor puede ejercer efectos distintos en las distintas sinapsis que forme, porque su efecto está determinado por el receptor, no por el neurotransmisor. El cuerpo principal de una neurona con sus dendritas es como una cabeza con miles de orejas. Cada oreja representa a cada una de las sinapsis que recibe esa célula, y en cada una de ellas la neurona está “escuchando” un mensaje que significa “excitación” o “inhibición” (dependerá del tipo de oreja). ¿Qué hace la neurona? ¿Se excita o se inhibe? Julia, lo que haga la neurona en cada momento dependerá de la suma los mensajes que recibe por todas las orejas. Si esa suma inclina la balanza hacia el lado de la excitación, entonces generará al comienzo de su axón nuevos potenciales de acción. Por el contrario, si la balanza se inclina hacia el lado de la inhibición, se quedará “callada” hasta que la cosa cambie.”

Lo mejor del libro de Xurxo es que te deja con ganas de más. Cada uno de los 24 capítulos es una breve exposición de un tema que requeriría un libro entero. Por ejemplo, en las 10 páginas del capítulo 13, “El misterio del sueño,” se describe como renace tu “yo” cada mañana al despertar, todas las fases del sueño, cómo se observan en los experimentos y cuáles son las teorías más importantes sobre su función. Otro ejemplo, todo lo que siempre has querido saber sobre el efecto de las drogas (“sustancias que alteran el funcionamiento normal del sistema nervioso”) lo tienes en las 8 páginas del capítulo 17, “Moléculas que cambian el “yo”.” Parece increíble, pero cada párrafo ha sido seleccionado con extremo cuidado para que su contenido sea el mínimo imprescindible para cubrir el objetivo del autor. En este sentido, “Neurociencia para Julia” es toda una lección para los divulgadores. Imagina una gimnasta de rítmica en acción, todos sus movimientos parecen naturales, como si no costaran esfuerzo, como si lograr una precisión exquisita fuera algo trivial; viendo a la gimnasta cualquiera se imagina a sí mismo haciendo lo mismo, ¡parece tan fácil! Sin embargo, todos sabemos que no lo es. Leyendo el libro de Xurxo me ha venido varias veces a la mente esta imagen.

“El “yo” es el producto de la actividad metabólica y eléctrica del encéfalo y el resto de estructuras del sistema nervioso. Al perder la consciencia, el “yo” no se va a ninguna parte: simplemente deja de ser generado por la actividad neuronal. Se desvanece. Julia, esto que a tí y a mí nos parece evidente, no ha sido siempre así, incluso hoy, hay mucha gente que opta por una explicación mística para la mente. Pero no es posible separar la mente de la estructura que la crea. Todos experimentamos una desaparición del “yo” cada vez que nos quedamos profundamente dormidos. El hecho de que la actividad neuronal pase de un ritmo de 40 Hz a uno de 1-4 Hz hace que perdamos la consciencia. Para que aparezca el “yo” y una persona tenga consciencia de su existencia se necesitan dos cosas: por un lado, que la persona esté despierta (estado de vigilia) y, por otro, que la persona se entere de que está despierta (que la vigilia vaya acompañada de autoconsciencia). Estas dos condiciones no se dan siempre. Durante el sueño profundo y la anestesia general, los niveles de vigilia y consciencia son bajos. Durante las ensoñaciones del sueño REM, la vigilia sigue bajo mínimos, pero el nivel de consciencia es algo mayor. A partir de cualquiera de estos estados del sueño puede darse una transición rápida a la vigilia consciente. Una persona en estado vegetativo muestra vigilia pero no consciencia. Sus neuronas funcionan bien de manera individual, pero no se conectan entre sí de manera coordinada.”

¿Qué he echado en falta en el libro de Xurxo? Los que hemos leído otros libros de neurociencia (hace años yo leía mucho en el contexto de la computación basada en redes de neuronas artificiales) echamos en falta muchos detalles técnicos. El viaje de Xurxo por la máquina de la mente es como un viaje por Italia viendo un documental de TV de 60 minutos de duración; aunque sea de factura exquisita, Italia es muy grande y solo podrá presentar unas pocas imágenes icónicas; viajar a Roma viendo el documental es algo que no tiene nada que ver con pasear por el Campidoglio o ver la Fontana di Trevi al atardecer. Este defecto es también una virtud, pues el libro va dirigido a un público general que no ha recibido una formación previa en neurociencia y que quiere aprenderlo todo con el mínimo esfuerzo. “Neurociencia para Julia” cubrirá todas las expectativas de su público objetivo.

Por otro lado, como suele pasar con el primer libro de muchos divulgadores, también se echa en falta un poco de opinión personal. El libro se lee fácil, pero es algo frío (lo que no quita que a veces haya escuchado en mi mente la cálida voz de Xurxo recitando los pasajes del libro, a algunos andaluces el acento gallego nos resulta atractivo). Falta opinión, falta que el autor se “arremangue” y se moje mostrándonos sus opiniones personales sobre los temas más polémicos y controvertidos que se presentan en el libro (muchos de ellos de soslayo, como para que no se note). El autor ha superado la prueba del algodón y le deseo “mucha mierda,” pero espero ansioso un libro de divulgación más técnico sobre electrofisiología en el que Jorge Mariño nos hable del estado del arte en la metrología intracelular de la actividad neuronal y el papel del circuito tálamo-córtico-talámico en la consciencia.

En resumen, te recomiendo comprar, leer y disfrutar con “Neurociencia para Julia,” de Xurxo Mariño, porque con toda seguridad, si sigues mi consejo, no te arrepentirás.

5 Comentarios

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danieldaniel

Respecto al código binario neuronal, yo me atrevo a decir, aunque creo que ya está dicho por lo expertos, que cada neurona no es un transistor de 0 o 1, sino que las sinapsis hacen el papel de transistores, y una neurona es como un circuito integrado con decenas, cientos o miles de transistores. Y el cerebro está formado por miles de millones de esos circuitos integrados.

El CidEl Cid

Francis, voy a ser malo y hacer una pregunta con recochineo, probablemente resultado de un defecto mio con respecto a este tipo de publicaciones, exijo demasiado por la ansiedad para encontrar ‘el secreto de la vida’ y entender mis propios problemas. Bueno no me enrroyo más, la pregunta:

¿Es coherente en la explicación de las diferencias del aparato psíquico (el de los humanos) con respecto al ‘mecanismo’ que constituye el comportamiento de los perros?

Mi impresión, leyendo solo el artículo y no el libro, es que el punto de vista utilizado no es el adecuado para la explicación de la mente humana. Es decir, a partir del estudio de las neuronas y sus conexiones, no podemos comprender los aspectos comunes de la psique humana. La ciencia es demasiado limitada para ello.

planck

Pues la verdad es que tiene muy buena pinta el libro, creo que lo compraré.
Sin duda el estudio del funcionamiento de la máquina más compleja del Universo conocido es la última y más compleja frontera de la ciencia. Quizás lo más fascinante es como un proceso evolutivo de millones de años ha producido un órgano de 1,5 kg de peso que contiene unas 100.000 millones de neuronas y billones de conexiones sinápticas. Sin duda la parte más fascinante del cerebro humano es el neocortex. En el neocortex se producen las funciones que realmente hacen único al cerebro humano: la consciencia, el pensamiento abstracto, la inteligencia superior…esta es la parte que nos distingue del resto de animales y la parte que nos ha permitido llegar a comprender como funciona gran parte del Universo que nos rodea. Esta capa exterior de unos 2mm de espesor es muy reciente en términos evolutivos: mientras que el surgimiento de la vida en la Tierra puede remontarse hasta 4000 millones de años la consciencia surgió hace solamente 1 o 2 millones de años lo cual parece indicar que si bien la vida puede ser un fenómeno común en el Universo, la vida autoconsciente no lo es tanto.
El sueño es también un fenómeno sorprendente, por alguna razón el cerebro necesita “desenchufar” la consciencia por la noche, quizás por razones de consumo energético y por razones de autoorganización de recuerdos y emociones adquiridos por la conciencia de forma reciente. Muy prudentemente durante el sueño el cerebro desactiva el sistema locomotor para evitar que cumplamos en la realidad el sueño tan común de caerse al vacío (en los sonámbulos parece que esta desactivación no funciona bien).
Otra de las cosas sorprendentes del cerebro es su inmensa eficiencia energética: se puede hacer funcionar un cerebro humano con una pequeña batería de 25W (si conociésemos el cableado neuronal de forma precisa y tuviéramos la tecnología adecuada podríamos quizás evitar que el cerebro muriese tras un infarto ¡tan solo con una pila de 25W!). Esto es increíble, la eficiencia energética que se deriva del uso de potenciales de acción y sinapsis es inmensamente superior a la de cualquier computador moderno. Fijaros en las cifras:
El cerebro humano posee billones de conexiones sinápticas, se estima que para simular el cerebro humano en un computador se necesitaría manejar unos 500 Petabytes de datos (unas 200 veces la información contenida en google). Manejar tal cantidad de datos de forma eficiente está todavía lejos de nuestras capacidades de computación y supondría un consumo eléctrico de 3000 millones de dólares en electricidad (datos de 2008 más información en: http://www.revolucioncientifica.com/...20brain.asp)
Por lo que se, creo que solo se ha podido simular el funcionamiento de una columna cortical (la unidad de funcionamiento del neocortex) que contiene unas 10.000 neuronas y unos 30 millones de conexiones sinápticas, el problema es que el neocortex tiene unas 30.000 millones de neuronas o sea que aún nos queda mucho camino en este sentido.
Sin duda “ the human brain proyect” aprobado recientemente y dotado con 1000 millones de euros puede ser un importante impulso en el camino de comprender como funciona este complejísimo órgano creador de todo lo que somos.

El CidEl Cid

Gracias Planck. Has resuelto en parte mis dudas. Sin embargo es interesante saber donde reside la felicidad y como conseguirla. De alguna manera tendremos que entender la angustia y como tratarla. Más ahora que la soledad moral del ser humano parece un hecho. Al menos en las sociedades desarrolladas.

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