Pintando el cerebro (1/2): los artísticos pioneros de la neurociencia

Camillo Golgi y Santiago Ramón y Cajal.

Una de las imágenes biológicas más familiares para el público general son las células nerviosas o neuronas. Un cuerpo estilizado, vagamente triangular, con numerosas ramificaciones. Es una imagen muy conocida y uno de los ejemplos de especialización celular más recurrentes, amén de haber sido una de las estructuras celulares más estudiadas (al menos en lo tocante a su aspecto morfológico externo) desde hace muchísimos años y gracias a los espectaculares dibujos del investigador Santiago Ramón y Cajal (los premios Nobel no son algo que se otorgue así como así).

Pero, ¿cómo se conoció esta morfología tan detalladamente, hace tantos años y con aquellos microscopios que es fácil imaginar serían unos trastazos comparados con los de hoy en día? Para saberlo, recurriremos a otro gran científico que precisamente compartió el mencionado premio Nobel con Ramón y Cajal: Camillo Golgi. A algún lector que no haya olvidado sus estudios de bachillerato, le sonará que precisamente existe un componente celular llamado “aparato de Golgi”; no, no es casualidad. El científico italiano contribuyó con muchos descubrimientos al avance de la biología, pero sin duda uno de los más recordados fue el que le granjeó el Nobel, y además es el que nos interesa ahora mismo.

Primero detengámonos a pensar un momento cómo es un cerebro y qué problemas entraña su estudio. Desde un punto de vista eminentemente anatómico (debemos imaginarnos que no sabemos lo que es una neurona y que sólo disponemos de los aparatos del siglo XIX para averiguarlo), un cerebro es un órgano blandito y arrugado, lleno de surcos que le dan un aspecto como de nuez. A nivel externo, podríamos definir muy bien su forma y dividirlo en áreas diferenciadas (cerebelo, bulbo raquídeo, dos hemisferios, distintos lóbulos…) pero a menudo lo que interesa a los biólogos es ir al detalle, a lo más pequeño. Por tanto, cortamos en lonchitas el cerebro y empezamos a mirarlo por dentro. Nos encontramos entonces con algunas estructuras, pequeñas diferencias en el color… veremos líneas que nos recordarán a una rodaja de tarta que nos muestra las distintas capas que la componen. Pero si colocamos una fina loncha de este órgano en el microscopio, nos encontraremos con que desgraciadamente todo es muy transparente cuando es iluminado. Los cambios de densidad no son suficientes como para delimitar las estructuras que forman ese tejido. Este es un problema básico en microscopía: pocos elementos tienen una coloración propia que permita diferenciar sus distintas partes. Existen métodos de tinción que colorean determinadas estructuras y permiten así entender mejor cómo funcionan. Por ejemplo, se pueden teñir las membranas celulares o los núcleos de esas mismas células, permitiéndonos distinguir unas de otras. Y si hacemos esto con preparaciones de tejido cerebral, ¿qué encontraremos?

 

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La tinción de hematoxilina-eosina, una de las más utilizadas, permite distinguir eficientemente núcleos celulares (púrpura) de citoplasmas (rosa). Pero claro, ver estructuras definidas en zonas muy llenas de células como esta rodaja de cerebro ya es otro cantar. 

Un lío. Eso es lo que encontramos: un buen montón de núcleos celulares, apiñadísimos. Lo cual nos da una idea de que el tejido cerebral está formado por muchísimas células, y muy juntitas. Esto ya es algo de información, pero es difícil ir más allá. ¿Qué tienen de distinto estas células de las que tenemos en la piel, o en los riñones? Difícil de decir.

Este problema se solucionó - de manera bastante casual, según se cuenta - por el bueno de Camillo Golgi. Dio con un tipo de tinción, a base de nitrato de plata, cuyo efecto sobre una preparación de tejido cerebral era inaudito: sólo algunas de las células se teñían, quedando coloreadas de negro intenso sobre un fondo amarillento. Por algún mecanismo que todavía hoy se desconoce, sólo algunas células adquieren coloración, y además en toda su estructura. Lo que resultó de este efecto fue espectacular: las células nerviosas se presentaban como estructuras complejísimas, formadas por miles de ramificaciones en algunos casos (las dendritas), por una prolongación muy larga en otros (el axón). Se pudo diferenciar así la estructura de las diferentes células que conforman las distintas áreas del cerebro.

 

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Gracias a la tinción de Golgi, puede distinguirse una única célula en todo su esplendor: el cuerpo de forma triangular que constituye el citoplasma (llamado soma en las neuronas) y del cual parten el largo axón y las ramificaciones pequeñas llamadas dendritas. Gracias a imágenes como ésta, Cajal llegó a distinguir incluso las espinas dendríticas que recubren las ramificaciones y el cono axonal.

 

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Detalladísimo dibujo realizado por Golgi de la zona cerebral conocida como hipocampo.

Y más importante aún, se descubrió que el tejido nervioso funcionaba como un conjunto de células conectadas pero independientes. Las células no llegaban a tocarse físicamente mediante sus prolongaciones: fue la primera pista que llevaría a descubrir el concepto de sinapsis y los mecanismos de neurotransmisión. Fue revolucionario en su momento - y si uno lo piensa bien, incluso hoy día resulta sorprendente- que las rapidísimas transmisiones de información que pasan de una célula a otra, no sólo tienen que recorrer esas largas prolongaciones, sino que además lo que hacen es liberar sustancias al exterior (neurotransmisores) que a su vez son captadas por una prolongación de la célula adyacente. Este “hueco” entre neuronas se llama hendidura sináptica, y las modernas técnicas de microscopía electrónica así como otras técnicas moleculares avanzadas han desgranado la manera en que funcionan los impulsos nerviosos en estas uniones de una forma mucho más detallada. Sin embargo, los dibujos y observaciones de Golgi y especialmente los de Cajal siguen siendo claves para guiar a los modernos neurobiólogos. Esto nos demuestra cómo en el desarrollo del conocimiento científico existe una parte importantísima consistente en la mera observación, en el análisis detallado de lo que pretendemos estudiar.

 

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Uno de los magníficos dibujos de Cajal donde se describen distintos tipos neuronales observados en tejido proveniente de cerebelo de pollo.

 

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 Representación de la sinapsis entre dos células nerviosas. Una misma neurona puede tener contactos con múltiples células.

Gracias a este curioso método de tinción celular, tanto Golgi como Cajal pasaron años observando al microscopio, anotando cuidadosamente lo que veían y realizando espectaculares dibujos que a día de hoy siguen sorprendiendo por su nivel de detalle y precisión. Sólo a partir de semejante aluvión de información se puede empezar a intuir posibles funcionamientos, y llega el momento de establecer hipótesis que se comprobarán experimentalmente: método científico en estado puro.

Hoy sabemos mucho más del cerebro y cómo funciona que en aquellos tiempos, gracias en gran parte a los estudios de Golgi y Cajal. Esta misma tinción se sigue utilizando hoy día, pero también se han desarrollado nuevas técnicas que nos proporcionan un nivel de detalle más acorde con el conocimiento molecular que tenemos acerca del funcionamiento del sistema nervioso. Pero esto os lo contaré en la segunda parte.

 Carlos Romá Mateo

Fuente de las imágenes:

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9 Comentarios en “Pintando el cerebro (1/2): los artísticos pioneros de la neurociencia”

  1. maño profe diciembre 30, 2011 at 12:13 am #

    Buen artículo y buen proyecto. Muy recomendable visitar la casa donde vivió D. Santiago en su controvertida infancia en Ayerbe, Huesca, precioso pueblo cerca de Riglos con insuperables tortas.

    • Dr. Litos diciembre 31, 2011 at 5:07 pm #

      Gracias por tu comentario, Maño! 😉

      Tomo nota de la recomendación, todo lo que sea jalar, me apunto, si encima nos empapamos de ambiente científico, no veas...

  2. Vicioso diciembre 29, 2011 at 8:16 pm #

    En realidad, Golgi pensaba que el sistema nerviosos era una red "difusa" y continua, mientras que Cajal defendía la independencia celular de las neuronas. En el discurso que dieron al recibir el Nobel, cada uno defendió su postura y, a pesar de las abrumadoras pruebas de Cajal, Golgi no quiso aceptar la evidencia de las neuronas (de hecho, se enfadó bastante por que le dieran el Nobel junto a Cajal).

    • Dr. Litos diciembre 31, 2011 at 5:05 pm #

      Dudé mucho si enfangarme en relatar las discrepancias entre los dos científicos, estuve a punto de añadir un parrafito pero al final preferí centrarme en el éxito resultante de juntar sus aportaciones; pero tu comentario es más que acertado, y probablemente lo mencione en la segunda parte para resaltar cómo la ciencia se vale de los hallazgos, no de las personalidades que los realizan. Gracias por la aportación!

  3. felixdiaz diciembre 29, 2011 at 12:52 pm #

    Buen artículo. Ya que tiene dos partes, espero con ansia la continuación

    • Dr. Litos diciembre 31, 2011 at 5:06 pm #

      Muchas gracias, me pongo con la segunda parte ya mismo!

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