Esta entrada participa en la II edición del Carnaval de Neurociencias

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Imagina que vienes a la Tierra desde otro planeta e intentas averiguar cómo funciona un teléfono móvil. Puedes abrirlo y observar cada una de sus piezas hasta el mínimo detalle, aprenderte cómo están conectadas entre sí. Puedes ser capaz por lo tanto de montar y desmontar el teléfono en un momento, pero si de verdad quieres aprender qué es un teléfono móvil debes encenderlo, pulsar los botones, y hacer una llamada. A veces, saber describir algo no nos aporta toda la información necesaria, sino que necesitamos poder interactuar con ese algo.

Los estudios neurocientíficos actuales están cambiando en esta dirección. El ser humano ha dedicado los últimos siglos a describir cada una de las estructuras cerebrales con la ayuda de autopsias, y más recientemente con máquinas de resonancia para pacientes vivos. El primer tratado de neurología proviene del papiro de Edwin Smith, del año 1500 a.C. Una de las mayores aportaciones modernas al campo proviene de un español, Santiago Ramón y Cajal, que dedicó su vida a desentrañar la estructura cerebral, demostrando por primera vez que nuestro cerebro no es una red uniforme sino que está formado por pequeñas células interconectadas llamadas neuronas.

Aunque describir es muy importante también debemos “jugar” con el cerebro si queremos entenderlo del todo. De manera intuitiva hemos logrado usar medicamentos y drogas para modificar la actividad cerebral, pero de una manera demasiado inespecífica. Si lo que queremos es modificar una estructura en concreto para tener un control fino del cerebro, tendremos que hablar de electricidad, imanes, y de cirujanos preguntando a sus pacientes como se encuentran mientras sitúan un trozo de metal en su cerebro.

  • Electrodos en la cabeza

Los primeros estudios neuroeléctricos fueron realizados por Luigi Galvani en 1780. Galvani demostró que si se aplica una pequeña corriente eléctrica a la medula espinal de una rana muerta se producían contracciones musculares en las patas. Tras varios experimentos dedujo que debía existir una “electricidad animal” que se producía en el interior de los seres vivos para su funcionamiento, y que al morir éste aún era capaz de responder a dichas señales. Para demostrar su teoría fue realizando experimentos cada vez más espectaculares, llegando a electrocutar cadáveres humanos para ver las convulsiones, suceso que más tarde inspiraría a Mary Shelley para escribir Frankenstein.

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Caricatura sobre el experimento de Galvani con el que “podía resucitar a los muertos”

“Saltamos” hasta 1940, año en el que el neurocirujano Wilder Penfield decidió situar electrodos dentro de un cerebro humano. En esa época las operaciones neurológicas se realizaban con el paciente despierto, ya que la anestesia general era demasiado impredecible. El cerebro no tiene sensores de tacto ni dolor, así que sólo era necesario un poco de anestesia local para el cuero cabelludo superior (actualmente la anestesia general es mucho más segura y las operaciones suelen hacerse con el paciente inconsciente). Penfield posaba unos pequeños electrodos con forma de ventosa en diferentes regiones del cerebro del paciente y le preguntaba que sentía al recibir la descarga. Dependiendo del área de estimulación las respuestas del paciente eran muy variadas: desde ver a un desconocido parado frente a él, llorar, reír, o recordar una escena de su pasado. Lo interesante es que las mismas reacciones se producían estimulando el mismo área en cada paciente, demostrando que todos tenemos un cerebro que funciona de una manera parecida. Se pudo elaborar con los datos un “mapa” funcional del cerebro, indicando qué áreas eran importantes en las emociones o en la memoria, aportando las primeras pistas para los estudios neurológicos modernos.

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Ejemplo de operación neurológica con el paciente despierto.

Actualmente se siguen usando electrodos a nivel terapéutico. Nuestra tecnología ha desarrollado electrodos cada vez más finos y podemos implantarlos en un paciente para que le estimulen un área cerebral durante años. Este tratamiento, llamado estimulación profunda, ha resultado de mucha utilidad en la lucha contra el Parkinson.

En esta enfermedad hay fallos en la coordinación motora del cerebro. Todos asociamos el Parkinson con temblores, pero lo cierto es que este síntoma es de una fase temprana. En el Parkinson avanzado el paciente cambia de un estado “ON” en el que tiembla a un estado “OFF” en el que está completamente paralizado. Se ha comprobado que esta alternancia está causada por la actividad de dos áreas en concreto, el núcleo subtalámico y el globo pálido. Ambas áreas están relacionadas con el control de los movimientos motores voluntarios, y se sobreactivan durante el Parkinson. Varios experimentos demuestran que si estas regiones estuvieran dañadas los síntomas mejorarían, pero dañar un área puede ser muy peligroso para el paciente y puede provocar efectos secundarios impredecibles así que se usa la estimulación eléctrica. A los pacientes les implantan un electrodo que manda corrientes eléctricas continuas, dejando a las neuronas insensibles imitando a una lesión.

Un paciente con este tipo de electrodos tiene una mejoría espectacular de sus síntomas, como se puede ver en un fragmento del genial documental El mal del cerebro, de Antonio Martínez Ron: (min 5,40)

  • Imanes en la cabeza

El problema de la estimulación eléctrica es su invasibidad. Se requiere una cirugía bastante complicada y cada cierto tiempo deben cambiarse los electrodos, ya que o las defensas del cuerpo atacan al metal o el aparato se estropea y hay que repararlo. Para evitar estos problemas, a comienzos de la década de 1980, el doctor MJ Polson diseñó un prototipo de estimulador magnético transcraneana. En este caso no hace falta implantar nada, tan solo acercar a la cabeza un imán.

Al igual que si acercas un imán a un ordenador o a un disco duro lo puedes romper, bajo un campo magnético las corrientes eléctricas de las neuronas sufren interferencias y somos capaces de activar o desactivar un área cerebral según la intensidad del campo magnético y el número de pulsos que usemos. Además, nuestro cráneo deja pasar los campos magnéticos, por lo que podemos hacer todo este proceso desde fuera, sin ninguna cirugía.

Ahora, un inciso. Esto no se puede comparar con la telefonía móvil, los aparatos electrónicos, ni las antenas. Todos estos aparatos emiten campos magnéticos despreciables en comparación a el campo magnético de este aparato. Para hacerse una idea, la intensidad de campo magnético mínima para que afecte al cerebro es de 1-2 Teslas, un campo magnético capaz de levantar objetos de 12 kilos. Actualmente, los únicos aparatos que emiten un campo similar son estos aparatos y las máquinas de resonancia del hospital.

Estos aparatos necesitan concentrar el campo magnético en el punto deseado, por lo que tienen forma de “raqueta”, actuando como una lupa con los rayos de sol. El operario únicamente debe situar la raqueta en las coordenadas correctas y emitir el campo magnético deseado durante unas horas a la semana.

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Esquema de la estimulación magnética transcraneana

Un ejemplo clínico del uso de este tipo de estimulación es para la depresión. Varios estudios confirman que la estimulación magnética de la corteza prefrontal (un área situada detrás de nuestra frente y que tiene varias funciones) puede cambiar nuestro estado de ánimo: estimular la mitad izquierda nos produce bienestar, mientras que la mitad derecha nos produce tristeza. Aunque varios estudios hayan confirmado este fenómeno, aún no se sabe exactamente el mecanismo por el que sucede. Aun así, eso no ha evitado que actualmente se usen terapias basadas en la estimulación de la corteza prefrontal derecha para el tratamiento de la depresión con éxito.

Ya sea con electricidad o imanes, lo cierto es que poco a poco la ciencia está evolucionando para lograr manipular nuestro cerebro. Estamos dejando atrás la época de observar el cerebro con el máximo detalle posible sin hacerle nada. Ha llegado el momento de pasar a la acción.

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