Las experiencias modifican continuamente el cerebro adulto

Durante mucho tiempo, se ha creído que las redes de conexiones neuronales del cerebro humano adulto permanecían fijas y que, una vez establecidas en los primeros años de nuestra vida, no volvían a modificarse.

Hasta hace poco, los especialistas pensaban que, una vez pasada esa primera infancia, era imposible que se diera cualquier nuevo cambio en el “cableado” neuronal. Sin embargo, diversos descubrimientos están demostrando que el cerebro adulto no es estático sino que, en realidad, es muy dinámico.

Una de las últimas investigaciones a este respecto ha sido la realizada por los científicos de la Rockefeller University de Estados Unidos, Charles D. Gilbert, Arthur Ross y Janet Ross. Sus resultados han demostrado que el cerebro adulto se modifica continuamente como consecuencia de la experiencia.

Cambios perdurables

Según publica la Rockefeller University en un comunicado, los investigadores observaron, concretamente, las neuronas o células nerviosas presentes en el cerebro de un grupo de ratones adultos, a los que se les quitó uno de los pelos de su bigote.

Los pelos del bigote, también llamados vibrisas, sirven a estos animales como elemento sensorial táctil o para percibir las distancias de los obstáculos en la oscuridad.

Los científicos analizaron específicamente aquellas neuronas encargadas de la recepción de señales enviadas desde las vibrisas al cerebro, para comprobar su comportamiento una vez que un pelo del bigote de los ratones era arrancado.

De esta forma, descubrieron que las relaciones entre estas neuronas se modificaban después de que los ratones perdieran una de sus vibrisas.

El resultado de dichos cambios neuronales tuvo como consecuencia, básicamente, la recuperación en el área de la corteza del cerebro estudiada del equilibrio entre la excitación y la inhibición neuronal propio de la corteza cerebral corriente. Las modificaciones perduraron durante varias semanas.

La experiencia, factor de cambio neuronal

Por Francisco Rubia (*)

En los orígenes de la neurociencia, el anatomista italiano Eugenio Tanzi (1856-1934) postuló que el paso de impulsos nerviosos de una neurona a otra originaba cambios metabólicos que reducía la resistencia sináptica, facilitando así la conducción de esos impulsos. Esta teoría fue la base de la sugerencia de Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) de que el aprendizaje no requería la formación de nuevas neuronas, sino que era suficiente con el fortalecimiento de las conexiones entre ellas.

Posteriormente, el neuropsicólogo canadiense Donald Older Hebb (1904-1985), influenciado por los resultados con reflejos condicionados de Iván Petróvich Pávlov (1849-1936) publicó en su libro The Organization of Behaviour (1949) una teoría que repetía de alguna manera la de Tanzi planteando que cuando una célula nerviosa excitaba a otra se produciría cierto proceso de crecimiento o cambio metabólico que aumentaba la eficacia de la primera célula sobre la segunda. Es lo que en la bibliografía anglosajona se ha acuñado en la frase: “neurons that fire together, wire together”, o sea: “neuronas que disparan juntas se ensamblan juntas”. A esta forma de aprendizaje se la ha llamado “aprendizaje hebbiano”, lo que significa que si dos neuronas que están conectadas por sinapsis se excitan juntas se produce una facilitación sináptica por lo que la conexión entre ellas se hace más fuerte.

En 1973 Terje Lømo y Timothy Bliss descubrieron que las neuronas del hipocampo eran muy plásticas y que la estimulación eléctrica durante varias decenas de milisegundos de una vía nerviosa que establecía sinapsis con neuronas de ese órgano provocaba un aumento de la eficacia de la transmisión nerviosa, modificando esa sinapsis durante algunas semanas o incluso meses. A este fenómeno se le llamó “potenciación a largo plazo” y es considerado como un mecanismo mediante el cual el hipocampo es capaz de consolidar contenidos de memoria.

También el premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1963 John Eccles (1903-1997) sostuvo que la disminución de la resistencia en las sinapsis era el cambio fundamental en el proceso de aprendizaje.

Desde los años 70 del siglo pasado se conoce que la privación de la visión en animales reducía considerablemente el número de sinapsis en la corteza visual. Por el contrario, un entorno enriquecido lo aumentaba. Se comprobaba así la plasticidad de las conexiones en el sistema nervioso.

Experimentos realizados por Michael Merzenich y colaboradores mostraron que los mapas sensoriales y motores de la corteza cerebral (la representación somestésica y motora del cuerpo) pueden modificarse con la experiencia. El tamaño de esos mapas puede cambiar incluso en animales adultos. Tras la amputación de miembros tiene lugar una reorganización de esos mapas en el humano adulto, confirmando la plasticidad de esas estructuras. También se conocía que la representación motora de la mano izquierda de los violinistas es mayor en músicos que utilizan este instrumento.

Los experimentos de los científicos de la Rockefeller University vienen a confirmar una vez más lo ya conocido: que el cerebro del humano adulto es capaz de modificar las conexiones entre las células nerviosas como consecuencia de la experiencia.

(*) Francisco J. Rubia Vila es Catedrático de la Facultad de Medicina de la Universidad Complutense de Madrid y editor del blog Neurociencias de Tendencias21.

Registro neuronal en vivo

Según explican Gilbert y sus colaboradores en un artículo aparecido en la revista PlosBiology, estos resultados sugieren que la topografía cerebral de individuos adultos puede reconfigurarse como consecuencia de la privación sensorial, lo que a su vez significa que los circuitos neuronales van cambiando continuamente por efecto de la experiencia, incluso en la edad adulta.

En concreto, el estudio demostró que los circuitos neuronales de una región del cerebro denominada “corteza somatosensorial”, formada por neuronas relacionadas con el tacto, pueden cambiar en cerebros completamente desarrollados.

El Gilbert Lab, el laboratorio de neurología en el que trabajan Charles D. Gilbert, Arthur Ross y Janet Ross, lleva varios años estudiando los cambios en las conexiones neuronales del cerebro.

Para ello, los investigadores aplican un sistema de “etiquetaje viral”, que consiste en acoplar proteínas fluorescentes a neuronas individuales para después registrar imágenes de las sinapsis (o conexiones) entre dichas neuronas, sin condicionar el comportamiento de éstas.

Las imágenes de las neuronas, fluorescentes gracias a las proteínas, son captadas con una técnica llamada microscopía de excitación de dos fotones, que permite tomar imágenes de tejido vivo hasta una profundidad de un milímetro. Esta tecnología ha proporcionado varias pistas clave para la comprensión de la dinámica de las conexiones neuronales.

Según Gilbert, los resultados obtenidos en la presente investigación resultan sorprendentes porque demuestran que la corteza somatosensorial y la corteza visual primaria están implicadas en la plasticidad cerebral y son capaces de establecer nuevos recuerdos, una capacidad que, hasta ahora, se había considerado propia de los centros cerebrales más avanzados.

Más efectos comprobados

La reestructuración neuronal de la corteza cerebral también ha sido demostrada por otras vías, como los escáneres de resonancia magnética funcional (MRI).

Con estos escáneres, se ha comprobado, por ejemplo, que los cerebros de las personas ciegas sufren una reestructuración que les permite emplear la corteza visual para mejorar su audición.

Según un estudio realizado por científicos del departamento de psicología de la Universidad de Montreal en 2009, esta reutilización de la corteza visual hace que los ciegos sean más eficientes que los videntes a la hora de reconocer diversos matices de los sonidos.

Las imágenes tomadas con la tecnología MRI permitieron comprobar que los ciegos utilizaban tanto la corteza auditiva como la visual para oír. Esto es posible gracias a la plasticidad del cerebro.