cerebro

MenteMente ycerebrocerebro

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N 9/20046,5

Nios hiperactivosNios hiperactivos

Juan Huarte de San Juan

Espinas y filopodios cerebrales

Estrs

Patologas psicosomticas

Axiomas de la conciencia

Comportamiento ante la violencia

Juan Huarte de San Juan

Espinas y filopodios cerebrales

Estrs

Patologas psicosomticas

Axiomas de la conciencia

Comportamiento ante la violencia

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Psicologa y cerebro.La tradicin espaolaHelio CarpinteroA la gran aportacin espaola en tornoal sistema nervioso, realizada por Cajaly su escuela, la acompaan otrasespeculaciones originales sobrela mente y su base biolgica, debidasa la creatividad cientfica de Simarroy de Turr.

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Octubre de 2004N 9SUMARIO

Espinas y filopodios en el cerebroCarlos Portera Cailliau y Rafael YusteLas neuronas del cerebro se hallan cubiertas de espinas y filopodios. Estoscuriosos tentculos se mueven y podran cambiar las conexiones del cerebroen funcin de las experiencias vividas. Es as como aprendemosy almacenamos los recuerdos?

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EstrsKatja GaschlerAlgunas personas parecen salir msairosas que otras a la hora de superartensiones extremas. Disponende un sistema de defensa ms eficazfrente al estrs?

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ULL

STEI

NBI

LD

Desarrollo de la percepcinde una intencinGisa AscherslebenCmo aprenden los bebs a reconocer lasintenciones de otras personas y a actuarellos mismos en orden a un fin?

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Qu entender por belleza?Gbor PalLos filsofos se suelen limitar al arte,los psiclogos la consideran una merasensacin placentera y el ciudadano mediodice que es una cuestin de gustos.Qu es, en realidad, la belleza? Slouna palabra? Un valor? Un sentimiento?

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Vivir al lmiteBirger DulzSon impulsivos, provocadores y,a un tiempo, necesitados de carioy vulnerables. Nada tiene, pues,de extrao que las personas contrastornos lmite (entre neurosis,psicosis y trastornos graves del carcter)generen una crisis relacional profunda.Con una terapia adecuada puedenaprender a confiar en los dems.

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Las races del juego limpioKlaus ManhartSe trate de una competicin deportivao de guardar cola ante un cajero, nuestrosentido de un comportamiento correctoes producto de la evolucin.

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Patologas psicosomticasMichael Feld y Johann Caspar ReggEl miedo y el estrs nos pueden afectaral corazn en el ms literal de los sentidos.Los nuevos descubrimientos revelanla repercusin de los fenmenos psquicossobre el organismo.

22

Arthur Schopenhauer:La voluntad en Schopenhauer.

Conciencia

Neurociencia y reduccionismo. Color y dieta.Memantina. La nicotina. Geometra en la gram-tica. El dolor imaginario. El gen del lenguaje. Mtodopsicoanaltico. Atencin espacial.

Sede del CI. Pliegues de mujer. Ceguera precozy odo musical.

Juan Huarte de San Juan(1529-1588)La psicologa diferencial y el cerebro.

Bruno Falissard:Las psicoterapias a examen.

SECCIONES

RETROSPECTIVA

ENTREVISTA

6

ENCEFALOSCOPIO

5

48

LIBROS

92ENSAYO FILOSFICO

96

MENTE, CEREBRO Y SOCIEDAD

51

Sndrome por dficit de atencincon hiperactividadAribert Rothenbergery Tobias BanaschewskiLos padres de los nios hiperactivoscon dficit de atencin suelen estarmuy poco seguros sobreel tratamiento ms adecuado.Los hallazgos neurobiolgicosactuales aportan datos objetivosal debate.

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43

CO

RBI

S

Comportamiento ante la violenciaUwe FllgrabeSlo un ejercicio reflexivo sobresituaciones de amenaza potencialnos prepara para enfrentarnosa los violentos. Importa muchola predisposicin mental.

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IFA

-BIL

DER

TEA

M

Los axiomas de la concienciaIgor AleksanderSe puede aprender de los ordenadoresalgo sobre la conciencia humana?Muchos neurocientficos lo niegan.Opinin que no comparten algunosestudiosos de la inteligencia artificial.

MenteMente ycerebrocerebro

cerebro

Portada: Superbild

COLABORADORES DE ESTE NUMERO

ASESORAMIENTO Y TRADUCCIN:

J. M. GARCA DE LA MORA: Entrevista, La nicotina; I. NADAL: Qu en-tender por belleza?, Los axiomas de la conciencia, Vivir al lmite;ANGEL GONZLEZ DE PABLO: Patologas psicosomticas; JUAN AYUSO:Las races del juego limpio, Comportamiento ante la violencia, Mtodopsicoanaltico; IGNACIO NAVASCUS: Sndrome por dficit de atencincon hiperactividad; STEPHAN POHL: El dolor imaginario; F. ASENSI:Estrs, Color y dieta; DAVID BARBERO: Atencin espacial; LUIS BOU:Geometra en la gramtica; RAMN CIRERA: El gen del lenguaje.

Copyright 2004 Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH, D-69126 Heidelberg

Copyright 2004 Prensa Cientfica S.A. Muntaner, 339 pral. 1.a 08021 Barcelona (Espaa)

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ISSN 1695-0887 Dep. legal: B. 39.017 2002

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Mente y cerebro 09/2004 5

ENCEFALOSCOPIO

Pliegues de mujer

Pese al menor volumen craneano y menos masa enceflica de la mujer,comparada con el varn, en nada diverge de ste si atendemos a capa-cidad intelectual. La explicacin que esa aparente paradoja vena recibiendose basaba en el postulado de que la inteligencia no guardaba relacin conla masa cerebral, sino con el peso corporal. Pero en promedio las mujerestienen tambin un cuerpo menor y ms ligero que los varones.No se escondeah la razn. En un ensayo que se vali de la tcnica de resonancia mag-ntica tridimensional, el grupo encabezado por Eileen Luders, de la Universidadde Frankfurt, compar el cerebro de 30 varones y otras tantas mujeres.Observaron que la corteza cerebral femenina presentaba un patrn de sur-cos mucho ms intenso. Aconteca eso muy especialmente en el hemisfe-rio derecho, donde se procesan las emociones. Las posibilidades del cr-tex podran, pues, hallarse vinculadas a su extensin superficial; los surcospermiten aumentarla, sin necesidad de alojar una mayor masa enceflica.Que, adems, los surcos se multipliquen en el hemisferio derecho no dejade avalar la hiptesis de una mayor inteligencia emocional de la mujer.

En el lbulo temporal derecho se pone de manifiesto el dispar repliegue entreel varn y la mujer.

Sede del CI

Descartado hace tiempo, si es que alguna vez se sostuvo ms all de una epi-drmica intuicin, que el cociente intelectual tenga nada que ver con el volu-men del cerebro, no se haba acometido la investigacin de la sede del mismohasta que la abord recientemente el equipo dirigido por Richard Haier, de laUniversidad de California en Irvine.Sometieron a 47 voluntarios, de edades com-prendidas entre 18 y 84 aos, a unas pruebas de CI. Los resultados obtenidosdel ensayo oscilaban entre un cociente de 90 y otro de 155. Con un refinadomtodo morfomtrico, separaron en su rastreo la materia gris cortical (el somaneuronal) de la materia blanca (axn y dendritas). Qu observaron? Que, enciertas estructuras cerebrales, y no slo en el lbulo frontal, el volumen de masagris guarda correlacin con la inteligencia general, una funcin (g ) que se suponese halla en la base de la capacidad mostrada en los resultados de los tests.

Zonas de particular concentracin de la inteligencia general (visin frontal).

Ceguera precoz y odo musical

Los invidentes compensan su limitacin con una finura auditiva superior queles permite orientarse a travs de los sonidos. Gozan tambin de especialodo musical? De la investigacin realizada en la Universidad de Montreal porel neuropsiclogo Frdric Gougoux se desprende que los ciegos distinguenmejor la altura de los sonidos cuando han perdido la visin en poca temprana.Con sus colaboradores acometi el siguiente ensayo con 26 voluntarios: les hi-cieron or pares de notas de duracin variable y altura diferente; los sujetos debandeterminar si se bajaba o suba de una nota a otra. Los que haban perdido lavisin antes de cumplir los dos aos, se mostraban dotados para identificar lospequeos intervalos, en particular si las notas eran breves. Pero quienes habanquedado ciegos ms tarde y los videntes presentaban un rendimiento similar.Tales resultados avalan la hiptesis de la plasticidad celular: en las personasinvidentes desde muy nios, ciertas reas cerebrales dedicadas a la visin sereorganizan para servir a la audicin.

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Jos Mara Lpez Piero

San Juan del Pie del Puerto, locali-dad natal de Huarte y antigua ca-pital de la sexta merindad delReino de Navarra, era todava una impor-tante plaza fuerte durante el primer cuartodel siglo XVI. Sin embargo, fue des-mantelada en 1530, al ao siguiente desu nacimiento, ante la dificultad de man-tener una lnea defensiva ms all delos Pirineos. A partir de esa fecha emi-graron a Castilla muchos de sus habi-tantes, entre ellos, la familia de Huarte,que se estableci en Baeza antes de 1540.All curs estudios hasta obtener la licen-ciatura en artes, grado que recibi alparecer en el Colegio-Universidad de laentonces floreciente ciudad andaluza.En 1563 se matricul como estudiantede medicina en la Universidad de Alcaly seis aos ms tarde consigui en ellael grado de doctor. No suele tenerse encuenta que entre sus profesores figurFrancisco Valles, del que en esta oca-sin slo recordaremos cmo explicabael diagnstico de las enfermedadesinternas y de todo lo que se oculta en loms recndito del cuerpo: Esta partede nuestro arte no es lgica ni se refiereslo a la especulacin, sino realmentemdica y unida sobre todo a la prctica.Es muy til pero tambin muy difcil,porque exige destreza anatmica, elconocimiento de cada una de las partes[del cuerpo humano] y el de las dife-rencias y causas de cada enfermedad ysntoma... Por lo tanto, al comenzar aexplicarla en los pasados cursos, mecomport de modo que no osaba abor-dar las alteraciones de la ms pequeaparte sin que yo mismo observara sucompleta formacin y la expusiera a misdiscpulos con la destreza y ayuda deJimeno, muy amigo mo, que habavenido de Valencia a Alcal para ense-

ar el arte de disecar, en el que tena granexperiencia, y que no mucho despusmuri trabajando aqu. Pona todo suempeo en que mis discpulos y yo pudi-ramos practicar mucho. En conse-cuencia, desde sus aos de estudiante,Huarte estuvo familiarizado con el nuevosaber anatmico atenido exclusivamentea lo observado en las disecciones decadveres humanos.

El resto de su vida lo pas en Linaresy Baeza dedicado al ejercicio profesio-nal. Las principales noticias sobre susdos ltimas dcadas continan siendolas procedentes de los documentos quepublic hace ya sesenta y cinco aosMauricio de Iriarte: fue contratado comomdico por el Concejo de Baeza, con-trajo matrimonio con una mujer proce-dente de la Baja Navarra, tena casaprincipal en Linares y tambin algunasposesiones en la zona manchega deTarancn. Dict testamento el 25 denoviembre de 1588 y falleci poco des-pus; en todo caso, antes de febrero delao siguiente, en el que ya aparece ladocumentacin de sus herederos.

En la misma ciudad de Baeza publicHuarte en 1575 la primera edicin de sulibro Examen de ingenios para las cien-cias, uno de los textos cientficos msinfluyentes escritos por un autor espaol.

El tema de la obra es la teora del in-genio como disposicin individual ytipificable de los seres humanos para elejercicio de una determinada actividad.Huarte distingue tres diferencias de in-genio cuantitativas o grados de habili-dad y, sobre todo, tres cualitativas. Estasltimas dependen del predominio relati-vo de una de las tres potencias raciona-les: la memoria, la imaginativa y elentendimiento. La clave de su teoraconsiste en afirmar que los que son rudosen una ciencia tienen en otra mucha habi-lidad, y los muy ingeniosos en un gnero

de letras, pasados a otras no las puedencomprender. En consecuencia, tras ex-poner las generalidades, la obra incluyeuna serie de captulos en los que se daa cada diferencia de ingenio la cienciaque le responde en particular y se le quitala que le es repugnante y contraria. Lapalabra ciencia tiene para Huarte unsentido muy amplio que abarca los sa-beres, sus aplicaciones prcticas y suconcrecin social en diversas profesio-nes. En primer trmino, relaciona posi-tivamente la gramtica con la memoria,la dialctica con el entendimiento y laastronoma con la imaginativa. Acon-tinuacin, examina las diferencias deingenio que resultan apropiadas parala elocuencia, para el cultivo de la teo-ra o la prctica de la teologa, el dere-cho, la medicina y la ingeniera militar,as como para desempear el oficio deRey. La obra termina con un extensocaptulo sobre la manera como los padreshan de engendrar los hijos sabios y delingenio que requieren las letras, conconsejos contra la esterilidad y paraconservar el ingenio a los nios despusde estar formados y nacidos.

El fundamento del libro de Huartecorresponde a la doctrina clsica segnla cual las facultades del alma se deri-van de la complexin humoral delcuerpo, expuesta principalmente porGaleno en el tratado Quod animi morescorporis temperamenta sequantur. Lehace, sin embargo, numerosas crticasy rechaza frontalmente la localizacintradicional de las potencias raciona-les en los ventrculos cerebrales:Abierta la cabeza y hecha anatoma delcerebro, todo est compuesto de unmismo modo de sustancia homogneay similar, sin variedad de partes hete-rogneas. Cul sea el uso y aprovecha-miento de ellos y de qu sirven en lacabeza, no es fcil determinarlo; porque

6 Mente y cerebro 09/2004

RETROSPECTIVA

Juan Huarte de San Juan(1529-1588)La psicologa diferencial y el cerebro

Galeno y los anatomistas as modernoscomo antiguos, lo han procurado averi-guar y ninguno ha dicho determinada-mente ni en particular de qu sirve elventrculo derecho, ni el izquierdo, niel que est colocado en medio de estosdos, ni el cuarto, cuyo asiento es en elcerebelo, parte postrera de la cabeza.Slo afirmaron, aunque con miedo, queestas cuatro cavidades eran las oficinasdonde se cocan los espritus vitales yse convierten en animales para dar sen-tido y movimiento a todas las partes del

cuerpo; en la cual obra, una vez dijoGaleno que el ventrculo de en mediotena la primaca, y en esta parte le torna parecer que el postrero era de mayoreficacia y valor. Pero esta doctrina noes verdadera ni est fundada en buenafilosofa natural. Porque no hay dosobras en el cuerpo humano tan contra-rias ni que tanto se impidan como es elraciocinar y el cocer.

Huarte tuvo que introducir abundan-tes matizaciones y cautelas para hacersu libro compatible con los plantea-

mientos srdidos de la inmortalidad delalma y el libre albedro. A pesar de todasellas fue, primero, prohibido en Portugal(1581), apareci despus severamenteexpurgado en los ndices del InquisidorGeneral espaol Gaspar de Quiroga(1583, 1584) y, a partir del siglo XVII,

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1. PORTADAS DE EDICIONESdel Examen de ingenios (1575),de Huarte, en italiano, latn, francs,ingls, alemn y neerlands.

se incorpor a los ndices de libros pro-hibidos romanos hasta su desaparicinen 1966. Entre las proposiciones con-denadas por la Inquisicin espaola des-taca la concepcin del entendimientocomo potencia orgnica. La defensaque Huarte hizo del cerebro como basebiolgica del comportamiento humanono fue original, pero su formulacinclara y vigorosa, en el contexto de unaobra de tan extraordinaria difusin, laconvirti en un factor de notable peso

en el desarrollo posterior de la neurofi-siologa: Ningn filsofo duda en estaera que el cerebro es el instrumento quenaturaleza orden para que el hombrefuese sabio y prudente... La cantidad delcerebro que ha de menester el nimapara discurrir y raciocinar es cosa queespanta, porque entre los brutos anima-les ninguno hay que tenga tantos sesoscomo el hombre. De tal manera, que sijuntsemos los que se hayan en dos bue-yes muy grandes, no igualaran los de

slo un hombre por pequeo que fuese,y lo que es ms de notar, que entre losbrutos animales, aquellos que se vanllegando ms a la prudencia humana,como es la mona, la zorra y el perro,stos tienen mayor cantidad de cerebroque los otros, aunque en corpulenciasean mayores... no basta que el cerebrotenga buena figura, cantidad suficiente...sino que sus partes guarden cierto gnerode continuidad y que no estn divisas.Por la cual razn hemos visto en lasheridas de cabeza, unos hombres per-der la memoria, otros el entendimientoy otros la imaginacin, y puesto casoque despus de sanos volvi el cerebroa juntarse, pero no a la unin naturalque l tena antes... Hay por medio unadificultad muy grande, y es que si abri-mos la cabeza de cualquier bruto ani-mal, hallaremos que su cerebro estcompuesto de la misma forma y maneraque el hombre, sin faltarle ninguna dela condicin de las dichas... No hay quedudar que los brutos animales tienenmemoria, imaginativa y otra potenciaque se parece al entendimiento... Y asvemos que hay asnos que lo son pro-piamente en el saber y otros se hallantan agudos y maliciosos que pasan desu especie. Y entre los caballos se hallanmuchas ruindades y virtudes, y unosms disciplinables que otros; todo locual acontece por tener bien o mal orga-nizado el cerebro. Incluso las dife-rencias de la memoria y el entendi-miento en las edades las interpretamediante sus propiedades fsicas: Losviejos tienen mucho entendimiento por-que tienen mucha sequedad, y son fal-tos de memoria porque tienen pocahumedad; por la cual razn se endurecela substancia del cerebro, y as no puederecibir la comprensin de las figuras,como la cera dura admite con dificul-tad la figura del sello, y la blanda confacilidad. Al revs acontece en losmuchachos, que por la mucha humedadque tienen en el cerebro son faltos deentendimiento, y muy memoriosos porla gran blandura del cerebro, en el cual,por razn de la humedad, hacen las espe-cies y figuras que vienen de fuera, grancomprensin, fcil, profunda y bienfigurada.

Hasta la aparicin de los ndices deQuiroga, el Examen haba tenido ocho

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2. PRIMERA DE LAS LAMINAS sobre los sesos y cerebro. Calcografade Historia de la composicindel cuerpo humano (1564),de Juan Valverde de Amusco.

ediciones en castellano, todas ellas deacuerdo con la original y con el mismottulo: Examen de ingenios para lassciencias. Donde se muestra la dife-rencia de habilidades que hay en loshombres, y el gnero de letras que acada uno responde en particular. Alexigir la Inquisicin que se corrigieranlos pasajes censurados, Huarte se dedicen los ltimos aos de su vida a prepa-rar una versin reformada. Aparte de su-primir prrafos sin importancia y tam-bin un captulo completo, tuvo quereelaborar buena parte del libro, vin-dose obligado a mantener en algunospuntos tesis opuestas a las que habadefendido. Dicha versin fue publicadaen la misma Baeza por su hijo Luis en1594, cinco aos despus de la muertede su autor, con un ttulo algo distinto:Examen de ingenios para sciencias, enel qual el lector hallar la manera desu ingenio para escoger la sciencia enque ms de aprovechar. Y la diferenciade habilidades que hay en los hombres,y el gnero de letras y artes que a cadauno responde en particular. Llena deerratas y de prrafos confusos, contienetambin algunas novedades de inters,entre ellas, una exposicin del conceptode ingenio y un captulo de las dife-rencias que hay de hombres inhbilespara las ciencias, en el que describecuatro niveles de inhabilidad o faltade inteligencia. Este ltimo se iniciacon una crtica, nada encubierta, de ladesigualdad socioeconmica: El quenaci sin ingenio, ningn gnero deletras puede aprender... porque forzo-samente se ha de contar en el nmerode los brutos animales y estimarse portal, puesto caso que en los dems bienes,as naturales como de fortuna, sea her-moso, gentil hombre, rico, bien nacido,y en dignidad Rey o Emperador. Porotra parte, se refiri a las injurias quehaba recibido su libro: Ahora soyinformado que algunos han ledo y re-ledo muchas veces esta obra buscandoel captulo propio de su ingenio y elgnero de letras en que ms haban deaprovechar; y no lo hallando, redargu-yeron el ttulo de este libro de falso, yque el autor prometa en l vanamentelo que no pudo cumplir. Y no conten-tos con esto, dijeron otras muchas inju-rias, como si yo estuviera obligado a daringenio y captulo en esta obra a quienDios y naturaleza se lo quit. La ver-sin reformada fue la que se reimpri-mi en Espaa durante los siglos XVIIy XVIII, mientras que las ediciones encastellano publicadas en Leiden,Amsterdam y Amberes se hicieron deacuerdo con el texto original.

Hasta finales del siglo XVIII, el Examenalcanz ochenta y dos ediciones en sieteidiomas: castellano, alemn, francs,neerlands, ingls, italiano y latn.Huarte tuvo numerosos seguidores entodos los pases europeos y tambinimitadores, como el italiano AntonioZara (1615) y el espaol Esteban Pujasol(1637). Su obra no solamente ejerci unaprofunda influencia en el desarrollo dela psicologa diferencial y la orientacinprofesional, sino tambin en el de losestudios sobre el sistema nervioso.Varios de sus planteamientos fueronasimilados o rebatidos desde el gale-nismo contrarreformista por libros mdi-cos espaoles de los siglos XVI y XVII,entre ellos, el Libro de la melancola(1585) de Andrs Velzquez, las Dis-putationes medicae (1605) de PedroGarca Carrero y las Disputationes...de memoria et reminiscencia (1629) deJuan Gutirrez de Godoy. No obstante,lo principal es que continu influyendoen contribuciones de la medicina euro-pea de finales del siglo XVIII y comien-zos del XIX, tan distintas como el vita-lismo de las Recherches anatomiquessur les diffrentes position des glandeset sur leur action (1752) de Thophilede Bordeu, la localizacin de las facul-tades psquicas en los hemisferios cere-brales por la frenologa de Franz JosephGall y Johann Caspar Spurzheim (1810-1819) y la teora de la irritacin y lassimpatas orgnicas de FranoisJoseph Victor Broussais (1821).

Tambin influy en otras reas, desdela Philosophia antigua potica (1596)del aristotlico Alonso Lpez Pinciano,De la sagesse (1601) de Pierre Charrony el Quijote (1605) de Cervantes cu-yo calificativo de ingenioso hidalgoRafael Salillas se empe toscamenteen que era un mero transporte deExamen de Ingenios hasta la cul-minacin de la Ilustracin alemana enla obra de Gotthold Ephraim Lessing,que tradujo personalmente el libro deHuarte (1752).

El lamentable debate ideolgico dela polmica de la ciencia espaolaconvirti a Huarte en una de sus presasfavoritas, siempre en torno al nicoespaol con difusin internacional,tpico que tambin siguen todavasoportando Luis Vives, Monardes,Francisco Hernndez, Jos de Acosta,Jorge Juan, Cavanilles, Cajal, etc., sobretodo por parte de los oportunistas de lasconmemoraciones. Sin embargo, losmandarines culturales espaoles no hanpodido evitar que se le dediquen estu-dios rigurosos como los de E. Schutheiss,M. Franzbach y G. A. Perouse.

Mente y cerebro 09/2004 9

Carlos Portera Cailliauy Rafael Yuste

Tras el cambio de milenio, quesignific el fin de la dcada delcerebro (1990-1999), es razo-nable preguntarnos por losgrandes retos pendientes en el siglo XXI.A pesar de notables avances en todos loscampos de la neurobiologa, quedanimportantes misterios por resolver. Enconcreto, nos interesamos por dos cues-tiones que nos parecen fascinantes: la for-macin de recuerdos que almacenamosa lo largo de nuestra vida y el procesode aprendizaje.

Gracias a los estudios realizados enhumanos con lesiones cerebrales, sabe-mos que dentro del cerebro la memoriase estabiliza en el hipocampo, en las pro-fundidades del lbulo temporal. Pero des-conocemos, entre otros aspectos nota-bles, el mecanismo en cuya virtud lasneuronas del hipocampo establecen yalmacenan los recuerdos, para luego recu-perarlos en el momento adecuado.

De acuerdo con una de las teoras msaceptadas, propuesta ya por SantiagoRamn y Cajal hace ms de cien aos, enlas neuronas individuales o en los circui-tos que integran, se producen sin cesarcambios anatmicos o fisiolgicos, que

traducen en recuerdos ms o menos per-manentes las experiencias vividas. Losneurocientficos hablan de plasticidad neu-ronal para designar tal flexibilidad de lasneuronas y de los billones de conexiones(o sinapsis) que forman entre ellas.

Presumiblemente, merced a esta plas-ticidad las neuronas pueden adaptarse acondiciones distintas para realizar lashazaas, tan complejas, de las que escapaz el cerebro humano. La capacidadplstica del cerebro tiende a ser mximadurante el desarrollo, para ir disminu-yendo luego a medida que maduran las

neuronas y sus conexiones. Por eso, losnios tienen ms facilidad que los adul-tos en aprender idiomas o incluso se re-cuperan antes y mejor tras una lesincerebral.

Aunque se crea que la plasticidadneuronal se deba slo a cambios elec-trofisiolgicos, desde hace unos aos lainvestigacin muestra, con pruebas cre-cientes, que la plasticidad neuronal seexplica, en buena parte, por cambiosmorfolgicos operados en las sinapsis,que comportan alteraciones subsiguien-tes en el circuito neuronal.

10 Mente y cerebro 09/2004

Espinasy filopodiosen el cerebroLas neuronas del cerebro se hallan cubiertas de espinas y filopodios.

Estos curiosos tentculos se mueven y podran cambiar las conexiones del cerebro

en funcin de las experiencias vividas. Es as como aprendemos y almacenamos los recuerdos?

1. LAS DENDRITAS DE LAS NEURONAS estn cubiertas de espinas. En un procesode gradacin se representa primero el cerebro de ratn adulto (a), del que se ofrece unaseccin coronal del cerebro (b) al nivel del hipocampo y tlamo, correspondiente al corteindicado por el dibujo. El corte est teido por el mtodo violeta de cresilo. En c, sepresenta, a mayor aumento, la porcin de corteza indicada en el panel b. Se indicanlas seis capas de la corteza del ratn. Hemos superpuesto el dibujo a escala de unaneurona piramidal de capa V sobre esta seccin, para resaltar el gran tamao de su rboldendrtico. En d, se presenta la imagen de una neurona piramidal de capa V de un ratnde 10 das de edad, obtenida con un microscopio lser de dos fotones. La neurona fuemarcada con una molcula fluorescente. En e, aparece, aumentado, un segmentode la dendrita sealada en el panel d. Obsrvese que de la dendrita sobresalen numerosasespinas y filopodios. En ratones jvenes las dendritas, an inmaduras, poseen estos dostipos de apndices, pero en ratones adultos las dendritas slo portan espinas.

Mente y cerebro 09/2004 11

En la corteza cerebral se producen loscambios ms asombrosos. La corteza, lacapa ms superficial del cerebro, cons-tituye la mxima expresin de la evolu-cin del encfalo de los mamferos. Enla corteza se asientan la imaginacin, lacreatividad artstica, el concepto delfuturo o la personalidad, entre otras fun-ciones genuinamente humanas. Los cam-bios estructurales corticales asociadoscon el aprendizaje y la memoria ocurrenen especializaciones sinpticas llama-das espinas dendrticas, que son apn-

dices que sobresalen de los procesos den-drticos de las neuronas principales dela corteza. Predecesores de las espinasdurante el desarrollo del cerebro son losfilopodios dendrticos. Espinas y filo-podios se mueven continuamente, en untrasiego decisivo para el funcionamientonormal del cerebro.

EspinasPartamos de dos textos fundamentalesde Ramn y Cajal. En 1888, escriba, apropsito de los centros nerviosos de las

aves: Adems, la superficie de aqullas[fibras de las clulas de Purkinje] pareceerizada de puntas o espinas cortas queen las ltimas estn representadas porligeras asperezas. Al principio creamosque estas eminencias eran resultado deuna precipitacin tumultuosa de la plata;pero la constancia de su existencia y supresencia hasta en las preparaciones enque la reaccin aparece con gran deli-cadeza en los dems elementos, nosinclina a estimarlas como disposicinnormal. Y, once aos ms tarde, en su

BULBOOLFATORIO

HEMISFERIOCEREBRAL

CEREBELO

MEDULAOBLONGATA

DENDRITADENDRITAAPICALAPICALDENDRITAAPICAL

DENDRITAS BASALESDENDRITAS BASALESDENDRITAS BASALES

ANTERIOR

POSTERIOR

DORSAL

VENTRAL

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50 m 3 m

1 mm

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ESPINA

FILOPODIO

CORTEZACORTEZACORTEZA

CUERPO CALLOSOCUERPO CALLOSOCUERPO CALLOSO

TERCERTERCERVENTRICULOVENTRICULO

TERCERVENTRICULO

TALAMOTALAMOTALAMO

HIPOTALAMOHIPOTALAMOHIPOTALAMO

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famosa Textura del sistema nervioso delhombre y de los vertebrados, sealaba:Cuando se estudian las expansionesprotoplsmicas [dendritas] por el mtodode Golgi, aprcianse algunos detallesmorfolgicos que conviene conocer, por-que acaso andando el tiempo alcancentrascendencia fisiolgica. Uno de elloses la presencia de ciertos apndices cor-tos o espinas colaterales, nacidas enngulo recto del contorno de las expan-siones dendrticas y terminadas por unengrosamiento redondeado o elipsoide.Estas espinas, mencionadas primera-mente por nosotros (...) [E]n ningunaparte se ven mejor que en las ramas pro-toplsmicas [dendritas] de las clulasPurkinje del cerebelo, as como en laspirmides de la corteza cerebral.

Tales prrafos de Cajal nos retrotraena su hallazgo de las espinas, con ele-gancia en el detalle y, sobre todo, conuna formidable intuicin de su futuraimportancia. Por aquel entonces, el ana-tomista aragons estudiaba las espinascon un simple microscopio Zeiss, basn-dose en el mtodo Golgi de tincin deneuronas, invento de Camillo Golgi, conquien comparti el premio Nobel de me-dicina en 1906. Haciendo uso de la tc-nica Golgi y de su formidable perspica-cia, Cajal intuy que las espinas seranel lugar donde las dendritas recibiran losimpulsos elctricos generados por losaxones. Actuaran como mediadores den-drticos de la conexin sinptica entrediversos tipos de neuronas.

Desde entonces, nuestro conocimien-to sobre estos apndices ha experimen-

tado un notable avance. Sabemos que notodas las neuronas estn cubiertas deespinas. De ellas suelen carecer las inter-neuronas de la corteza, que no proyec-tan sus axones mas all del circuito localde la corteza. Por otra parte, en las den-dritas de las neuronas que reciben con-tactos excitadores e inhibidores (comolas clulas piramidales de la corteza o elhipocampo) slo las terminales excita-doras forman sinapsis en las espinas.

Correspondiente al tipo de neurona ode regin del sistema nervioso existeuna gran variedad en punto a densidad,morfologa y tamao de las espinas. Engeneral, sin embargo, las espinas tienenun aspecto pedunculado, con un tallofino y una cabeza ms o menos gruesaen la punta; su longitud vara entre 1 y3 micrometros. En las neuronas pira-midales, Peters y Kaiserman-Abramofdistinguieron, en 1970, entre tres tiposde espinas: chatas, finas y fungiformes.Esta variabilidad de forma y tamao re-percute en el funcionamiento de las es-pinas. Importa subrayar, adems, que eltamao de las espinas vara en distintasregiones corticales y entre diferentesespecies animales; destacan las del l-bulo temporal del Homo sapiens.

En 1959, Gray se apoy en la micros-copa electrnica para demostrar la exis-tencia de las sinapsis entre axones yespinas dendrticas, confirmando la pro-puesta de Cajal. Mediante esa tcnicase han abordado los componentes sub-celulares de las espinas. La investiga-cin ultraestructural de las espinas harevelado que poseen caractersticas de

inters para su funcionamiento. As, enla superficie terminal de las espinas quese halla en contacto con el terminal ax-nico (identificado por sus vesculas lle-nas del neurotransmisor glutamato)existe una densidad postsinptica, quecontiene, entre otras cosas, una red dereceptores de glutamato.

La microscopa electrnica nos harevelado que las espinas cuentan conuna serie de membranas que son pro-longaciones del retculo endoplasm-tico del citoplasma dendrtico. En esteorgnulo se desarrolla la sntesis proteicay en l se almacena el calcio. De ello sededuce que las espinas no slo fabricanprotena in situ, sino que posiblementetienen que ver tambin con la regula-cin del calcio, mensajero intracelularque controla muchas funciones nervio-sas, desde la regulacin gnica en elncleo hasta la activacin de muchasprotenas por fosforilacin.

Se ha descifrado la funcin de muchasde las protenas que se expresan en lasespinas. Es el caso de receptores de neu-rotransmisores y de factores trficos,adems de protenas de anclaje que man-tienen los receptores en la densidadpostsinptica. A ellas debe sumarse elconjunto de protenas reguladoras quecontrolan las cascadas de mensajerossecundarios: proteasas, quinasas y fos-fatasas. Y tambin, las protenas del ci-toesqueleto que mantienen la estructu-ra de la espina, actina incluida, la msabundante e importante de entre ellas.

En clulas reptantes (linfocitos o neu-trfilos) y en neuronas con conos de cre-cimiento, la actina desempea un papelfundamental en la propulsin de estruc-turas de membrana complejas. A travsde la polimerizacin de una red de fila-mentos de actina, las clulas generanuna fuerza fsica que empuja la membranapara crear lamelipodios o filopodios, quese adhieren al substrato y, de esa forma,se mueven. Entonces, por qu estntambien llenas de actina las espinas?

Motilidad de espinasVolvamos a Cajal y a su Textura del Sis-tema Nervioso del Hombre y de los Ver-tebrados (1899): Como parece muy ve-rosmil que las citadas espinas representenpuntas de carga o de recepcin de corrien-tes, la retraccin de las mismas (que deeste modo se apartarn de las fibrillasnerviosas terminales, con las cuales sehallan en contacto) dara origen a la indi-vidualizacin o desasociacin de las neu-ronas. El estado de actividad correspon-dera, pues, a la turgencia y alargamientode las espinas, y el reposo (sueo e inac-cin) a la retraccin de estos apndices.

12 Mente y cerebro 09/2004

2. DIFERENTES TIPOS DE ESPINAS. Las clasificaciones tradicionales han venidodistinguiendo entre tres tipos de espinas: chatas (o cortas), finas (o delgadas) yfungiformes (o champin). Las diferencias se fundan en una triple caracterstica fsicade cada espina: longitud (l ), dimetro del cuello (a) y dimetro de la cabeza (b).Frente a esa tajante particin, nosotros proponemos que existe un continuo morfolgicode espinas puesto que, debido a su motilidad, el aspecto fsico de las espinas vara conel tiempo. As pues, hemos ordenado varios ejemplos de espinas de suerte tal que,en las transiciones entre clases supuestamente distintas de espinas, se da unsolapamiento o semejanza de rasgos. Obsrvese tambin que algunas espinastienen ramas secundarias.

a

CHATAS

la l

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FINAS

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De esta cita se desprende que Cajalya haba imaginado no slo que las es-pinas posean un mecanismo que lescapacitaba para cambiar de forma, sinotambin que esa motilidad podra seruno de los mecanismos de plasticidadneuronal en respuesta ante los cambiosde actividad neuronal. Curiosamente, elconcepto de motilidad de las espinas fueignorado durante decenios, por la plau-sible razn de que, en los estudios conmicroscopa electrnica, que hacan usode tejido fijado, las espinas aparecanrodeadas de una densa masa extrace-lular, con poco margen aparente para lamotilidad.

Pero en 1977, Blomberg y Siekevitz,de la Universidad Rockefeller y pione-ros en la aplicacin de la microscopaelectrnica a la biologa, cuestionaronla idea de que las espinas fueran estruc-turas estticas. Para ellos, la concentra-cin de actina en la densidad postsinp-tica de las espinas revelaba en stas unacapacidad de movimiento. En 1982, Fran-cis Crick volva a la teora de Cajal; pos-tul que las espinas podran vibrar enrespuesta a la estimulacin de sinapsis.Se trataba, empero, de meras intuicio-nes. No pudieron corroborarse hasta eladvenimiento de mtodos de tincin fluo-rescente refinados y tcnicas modernasde microscopa en cultivos celulares, encortes cerebrales o incluso en el animalentero, que permitieron la representacinvisual del movimiento de espinas.

En 1998, Fischer y Matus registrabanel movimiento de espinas en cultivos deneuronas disociadas que expresaban laprotena verde fluorescente. Al fotogra-fiar las dendritas cada pocos segundos,grabaron las primeras pelculas deespinas en movimiento. Un ao mstarde, Dunaevsky, Mason y Yuste dieronun paso adelante al demostrar que lamotilidad de las espinas ocurra inclusoen rodajas de cerebro; las espinas no semovan slo en neuronas disociadas porla falta de restricciones fsicas en unespacio extracelular menos denso. Poco

despus, Lendvai y Svoboda observa-ron ese movimiento en el cerebro intactode animales anestesiados.

Hoy en da, gracias a las investiga-ciones realizadas en los laboratorios deMatus, Yuste, Svoboda, Smith y otros,sabemos que el movimiento de las espi-nas disminuye paulatinamente duranteel desarrollo de las neuronas. En neuro-

nas adultas, apenas si se aprecia dichamotilidad.

As pues, las espinas de neuronas inma-duras cambian de longitud, merced a va-riaciones en su tallo. Muestran tambingrandes cambios en la cabeza, de dondesobresalen dedos de membrana. Tal am-plitud de movimiento contrasta con loque sucede en las neuronas maduras, cu-yos cambios conciernen slo a la cabeza

Mente y cerebro 09/2004 13

3. ESPINA FUNGIFORME observadaa travs del microscopio electrnico (a).Puede apreciarse un botn axnico convesculas de glutamato que se encuentraen relacin sinptica con la cabezade la espina. En la ilustracin inferior seofrece una reconstruccin en tresdimensiones de un segmento de dendrita,a partir de una serie de seccionesultrafinas de microscopa electrnica comola microfotografa superior.

MITOCONDRIA

APARATO ESPINAL

300 nm

a

b

DENSIDAD POSTSINAPTICA

VESICULA

JOSE

PH S

PAC

EK Y

KRIS

TEN

HA

RRIS

de la espina, donde el movimiento de laactina bajo la superficie de la membranaproduce una serie de pequeas ondula-ciones que modifican ligeramente laforma de la cabeza. En las neuronas adul-tas el movimiento de la cabeza de las espi-nas es imperceptible; cabe, sin embargo,que un nmero reducido de ellas sigareciclndose.

Mecanismos de regulacinEl dinamismo de las espinas se debe auna maquinaria motriz que gira en tornoa la actina. Se ha avanzado bastante enla profundizacin de los mecanismosque controlan esta motilidad de las espi-

nas. Nos limitaremos a resaltar algunasde las principales vas reguladoras. Entodas las clulas reptantes, la polimeri-zacin de filamentos de actina constituyeel mecanismo clave para el movimientode membranas. Fischer y Matus demos-traron que la actina cumpla una funcinprincipal en el dinamismo de las espi-nas: observaron que la citocalasina,potente inhibidor de la polimerizacinde la actina, bloqueaba la motilidad delas espinas.

Otros experimentos ms recientes hansacado a la luz el papel desempeado porla familia Rho de las GTPasas en la re-gulacin de la motilidad y reciclaje de

espinas. En este contexto, Luo y Jan, porun lado, y Tashiro y Yuste, por otro, des-cubrieron un control bidireccional de ladensidad y morfologa de las espinasoperado por las protenas Rac y por Rho:Rac aumenta el nmero de espinas, mien-tras que Rho las elimina.

Tashiro y Yuste han demostrado quela motilidad de las espinas se halla direc-tamente controlada por estas GTPasas.Pero todava se desconocen los facto-res previos que controlan las protenasRac y Rho, que ms tarde regulan la ac-tina. Teniendo en cuenta la importanciade la motilidad de cada espina para surelacin sinptica con el axn, no resulta

14 Mente y cerebro 09/2004

En este diagrama se representan, esquematizados, los prin-cipales componentes del citoesqueleto (rosa), de los recep-tores y la densidad postsinptica (azul), as como de losmensajeros secundarios ligados al calcio (verde). En A seilustra la funcin de la actina, componente principal delcitoesqueleto de la espina. La polimeri-zacin de los monmeros de actinaempieza con la activacin del complejoWASp/Scar/Arp2/3 y termina con laprotena tapn. De esta manera, los fila-mentos de actina empujan la membranacitoplasmtica, en un proceso contro-lado por las protenas Rac y Rho. Lasintegrinas conectan la membrana con lafibronectina y otras protenas de la matrizextracelular. Por lo que respecta a losreceptores y la densidad postsinptica(B), sepamos que el neurotransmisor glu-tamato, liberado por las vesculas delaxn, se acopla a sus receptores (NMDAo AMPA/KA); a partir de ese momento,las nuevas molculas funcionan comocanales para el sodio y el calcio. Losreceptores de glutamato estn ancladosa la membrana celular por una serie deprotenas de la densidad postsinptica(Homer, PSD-95, Shank, GRIP, etc.). Loselementos pre y postsinpticos se unengracias a la cadherina, que a su vez sehalla anclada en el citoesqueleto de actinamediante la -catenina. Por fin, los men-sajeros secundarios ligados al calcio (C).Una vez dentro de la espina, el calcio seacopla a la calmodulina; el complejoresultante activa a la quinasa CamKII,quese encarga de fosforilar una serie de pro-tenas que conllevan la regulacin trans-cripcional.La concentracin de calcio den-tro de una espina se mantiene en equilibriogracias a las acciones opuestas de unaATPasa, enzima que bombea el calciodentro del aparato espinal, y de los cana-les de inositol trifosfato (InsP3) y de ria-

nodina que expulsan el calcio de las reservas internas. (Elsignificado de las abreviaturas es el siguiente: D.P.S., densi-dad postsinptica;A.E., aparato espinal; PRE, elemento pre-sinptico, es decir, el axn; POST, elemento postsinptico oespina.)

Componentes de una espina

VESICULAS

ESPINA APARATOESPINAL

Rac/Rho

DENDRITA

PRE

POST

AXON

RETICULOENDOPLASMATICO

D.P.S. REGU

LACI

ONTR

ANSC

RIP-

CION

AL

A.E.

CALCIOSODIO

GLUTAMATO

CADHERINA

-CATENINA

RECEPTORAMPA

RECEPTORNMDA

CANALDE CALCIO

ZONA ACTIVA

RECEPTORIns P3

RECEPTORRIANODINA

BOMBA ATPasaDE CALCIO

PROTEINATAPON

RIBOSOMAS

INTEGRINA

QUINASACamKll

ACTINA

WASp/ScarArp2/3

FIBRONECTINA

CALMODULINA

A

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70o

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difcil imaginar que existan seales ex-tracelulares que intervendran en la re-gulacin de los apndices dendrticos.Puesto que la actividad neuronal modi-fica la forma, el tamao y la densidad delas espinas, cabe sospechar que una deestas seales extracelulares podra serel glutamato liberado por el axn. Dehecho, disponemos de numerosas prue-bas de la intervencin de ese neuro-transmisor, a travs de sus receptores delas espinas, ya sea en la estabilizacinde stas o ya sea en el incremento de sudensidad.

Por desgracia, sigue sin conocerse lavinculacin de los receptores del gluta-mato con el citoesqueleto de actina. Deacuerdo con cierta hiptesis, el calcio(que entra en la clula por los recepto-res de glutamato) podra activar las pro-tenas Rac y Rho, a travs de algn inter-mediario.

Existen otras molculas que afectan alas espinas, desde hormonas y esteroi-des hasta protenas de la matriz extrace-lular, adems de neurotransmisores ymoduladores de la actividad sinptica. Sinembargo, nos parece del mayor intersla funcin que desempean Rac y Rhoen la regulacin de espinas; entre otrasrazones, porque ciertos tipos de retrasomental, en los que se han observado alte-raciones en las espinas, se deben a muta-ciones en protenas que regulan, a su vez,estas GTPasas.

Reciclaje de espinasOtra de las cuestiones pendientes entorno a las espinas concerna a su vidamedia. Los trabajos basados en el an-lisis de tejido fijado, realizados en losaos setenta y ochenta por Manuel NietoSampedro y Cotman, sugirieron que,despus de una lesin, la regeneracinde una espina con su sinapsis asociadatardara pocos das en llevarse a cabo.Aun tomando en cuenta su capacidad decambiar de forma en pocos segundos, sedesconoca si habra un reciclaje de es-pinas (aparicin y desaparicin), sobretodo en el cerebro adulto, donde en prin-cipio las espinas apenas se mueven.

La respuesta lleg el ao 2002, a par-tir de sendos estudios independientes delgrupo encabezado por Svoboda y el diri-gido por Gan. Recurrieron a ratones gen-ticamente manipulados. Tras anestesiara los ratones, los investigadores foto-grafiaron las espinas de neuronas pira-midales fluorescentes, cada da durantevarias semanas o meses, a travs de unapequea apertura en el crneo; el mto-do les permita examinar la misma den-drita da tras da. La cosecha de resul-tados fue espectacular.

Mente y cerebro 09/2004 15

4. MOTILIDAD DE ESPINAS Y FILOPODIOS. Estas imgenes son secuencias de fotogramasde tres pelculas de dendritas de neuronas piramidales de la capa V de la corteza visual del ratn a diferentes edades, obtenidas con un microscopio lser de dos fotones. En la seriede la izquierda (P3) se registra el caso de un ratn de tres das de edad: muchos filopodios(delgados, largos y sin cabeza en la punta) sobresalen y desaparecen en escasos minutosdel tallo de esta dendrita. En la serie del centro, se trata de un mrido de 11 das de edad(P11): en esta dendrita se observan cambios en la forma de las espinas, con espnulas quesobresalen de sus cabezas, pero estos apndices son ms estables que los filopodios. Por fin,a la derecha, otro ratn de 18 das de edad (P18), casi adulto: en esta dendrita madurala densidad de apndices es mayor, aunque no se observan movimientos en la cabeza,ni cambios en la longitud del cuello de estas espinas. Los nmeros en blanco indicanel tiempo transcurrido (en minutos) en la pelcula.

P3

0 0 0

1,5 1,5 1,5

3 2,5 3,5

4,5 4,5 5

5,5 6 7,5

7 8 9,5

8,5 10 123m

P11 P18

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En los ratones adultos ms jvenesdescubrieron que entre 25 y 50 % de lasespinas desaparecan o aparecan cadames. Sin embargo, segn Gan, en los ra-tones de edades ms avanzadas, un 95 %de las espinas permaneca estable duranteel mismo perodo, lo que le indujo a su-gerir que permaneceran estables duranteel resto de la vida del ratn. Adems, elreciclaje de espinas parece estar rela-cionado con la actividad sensorial: en ra-tones en los que el grupo de Svobodahaba afeitado los bigotes, las espinas dela corteza sensorial tenan una vida mediamucho ms corta.

De esos datos se desprende que nues-tra experiencia sensorial regula la for-macin y prdida de espinas. Se infiere,en consecuencia, que una de las posiblesfunciones de las espinas consista en de-jar estas huellas sinpticas como unmecanismo de plasticidad neuronal queva grabando continuamente en el cere-bro las experiencias vividas. Pero, cmoconsiguen las espinas grabar esta infor-macin? Qu otras funciones podrandesempear las espinas?

Posibles funciones de las espinasTres funciones principales se atribuyena las espinas: aumentar el nmero desinapsis posibles, al prestar su estructurapara conectar las dendritas con los axo-nes; mediar la plasticidad sinptica, alcambiar de forma merced a alteracionesen la actividad sinptica; y facilitar lacompartimentalizacin del calcio.

A propsito de la primera, aumentarel nmero de sinapsis, conviene recor-dar que, en 1894, Cajal asignaba a las espi-nas la tarea de aproximar las dendritas ylos axones alejados, para aumentar as elnmero de conexiones posibles entre ele-mentos pre y postsinpticos. Tres aosdespus, el propio histlogo espaol sos-pech que la presencia de espinas in-crementara la superficie de la dendrita.Hiptesis que parece ser correcta en elcaso de las espinas de las clulas cere-belares de Purkinje. La alta densidad deespinas en el cerebelo permite captar to-dos los axones de las clulas de grano.

Sin embargo, tal hiptesis no resultaadecuada en el caso de las neuronas pira-midales de la corteza, por la sencilla raznde que buena parte del tallo de sus den-dritas est desprovista de sinapsis y de es-pinas. Adems, muchas neuronas del enc-falo carecen de espinas. Por ltimo, hayespinas tambin en neuronas de organis-mos muy primitivos (en las planarias, porejemplo); en stos, la baja densidad deaxones no debiera requerir su presencia.

Por otro lado, las espinas tambin po-dran servir para separar las sinapsis de

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5. DOS ENZIMAS GTPasas, Rac y Rho, controlan el nmero y tamao de los apndicesdendrticos. En el recuadro superior (A) se expone el trnsito desde la seal hasta laregulacin de la actina. En efecto, ciertas seales extracelulares (por ejemplo, el glutamatoo factores trficos) estimulan el activador de las protenas G (GAP) y el factor deintercambio del guanosn trifosfato (GEF), que, a su vez, controlan la activacin de laGTPasa Rho. En el recuadro central (B) se esquematizan los experimentos realizados conrodajas de cerebro de ratn, a travs de los cuales se ha demostrado que un exceso deRac produce una alta densidad de lamelipodios, formando un pliegue ondulante demembrana. Por el contrario, una excesiva expresin de Rho causa la desaparicin de lasespinas, la reduccin de su tamao o ambas cosas. Por ltimo, en C, se ilustra un modelode la regulacin de espinas dendrticas por las GTPasas de la familia Rho. En un primerpaso, la protena Rac se encarga de la formacin de nuevos apndices (nucleacin).Despus, otras protenas (tal vez la GTPasa cdc-42), que tambin regulan lapolimerizacin de la actina, se encargan de alargar cada espina o filopodio. Por ltimo,Rho frena este alargamiento y proliferacin de apndices, evitando as que se generenespinas demasiado largas o lamelipodios.

A

B

C

SEAL (GLUTAMATO?)

REGULACION DE LA ACTINA

NUCLEACIONRac

DEMASIADO Rho

DEMASIADO

Rac

GAP GEFPi

H2O

RhoGDP

RhoGTP

GTP

GDP+

+

ALARGAMIENTO? (cdc42)+

Rho

+

NORMAL

ALTA DENSIDAD,LAMELIPODIOS

BAJA DENSIDAD,CUELLOS CORTOS

* * * *

* *

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distintos tipos de axones. Efectivamente,las espinas reciben slo estmulos ex-citadores, que emplean el transmisorglutamato, mientras que los axones in-hibidores (que utilizan el transmisorGABA) forman sinapsis directamentecon los tallos de las dendritas.

De todos los aspectos mencionadosde las espinas, el de su motilidad ha sidoel que ha despertado mayor inters enlos ltimos aos. Puesto que la motili-dad de las espinas conlleva un gasto nota-ble de energa, cabe presumir que la fun-cin principal de las espinas dependerde esta disposicin dinmica. As pues,adems de las funciones que se habanvenido asignando a las espinas comoestructuras estticas, tendremos que con-templar todas las funciones de las espi-nas en el contexto de su motilidad.

Plasticidad sinpticaLa segunda funcin principal de las espi-nas concierne a su participacin en laplasticidad sinptica. Durante el desarro-llo del sistema nervioso, la informacinsensorial modela los circuitos del cere-bro. Al principio, los mapas sensorialesdel cerebro son borrosos e imprecisos.Mas, conforme la experiencia sensorialva cambiando, el cerebro se acopla modi-ficando las conexiones hasta crear elequilibrio exacto. En los aos cuarenta,Donald Hebb propuso que las neuronasque contribuyen a excitar a una neuro-na postsinptica, a la larga vern reforza-das sus conexiones con esa neurona.Paralelamente, otras neuronas que nocontribuyen a activar la misma neuronapostsinptica perdern sus conexionescon la misma. Este tipo de plasticidadneuronal no slo ocurrira durante el de-sarrollo de las conexiones entre los rga-nos sensoriales y sus dianas en el cere-bro, sino tambin en el adulto durante elaprendizaje y el almacenamiento derecuerdos (plasticidad hebbiana).

Ante esa situacin, la pregunta resulta-ba obligada: existe un mecanismo bio-lgico dinmico para asegurar un gradotan alto de remodelacin en las cone-xiones entre neuronas que garantice estetipo de regulacin de la eficacia sinp-tica basado en la actividad? Posiblementes: las espinas.

En 1973 Bliss y Lmo descubrieronque la estimulacin tetnica de deter-minados circuitos del hipocampo pro-duca una forma de plasticidad sinpticaprolongada; la denominaron plastici-dad a largo plazo (PLP). Hoy se acepta,sin discrepancia reseable, que en la PLPradican las bases celulares de la memo-ria y el aprendizaje. Desde mediados delos aos setenta se ha venido compro-

bando que los cambios en la actividadproducen alteraciones en las espinas yen sus sinapsis. Iniciaron esa lnea de tra-bajo Fifkova y su grupo, quienes demos-traron que las cabezas de las espinas sehinchaban tras el aumento en la fun-

cin sinptica producido por la PLP. Estecambio morfolgico de las espinas apa-rece a los pocos minutos de la estimu-lacin y se mantiene durante al menos23 horas, alcanzando su mximo en losprimeros 60 minutos.

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6. TRES MODELOS PARA LA FUNCION DE LAS ESPINAS: aumento del nmero deconexiones posibles, compartimentalizacin y plasticidad. El primer modelo (A) proponeque la tarea de las espinas consiste en aumentar el nmero de conexiones posibles. En elpanel de la izquierda, la configuracin de los axones (rojo) y de las seis dendritas (azul)permite, exclusivamente, el emparejamiento de los elementos pre y postsinpticos encuatro ocasiones (sinapsis 1-4). Sin embargo, la presencia de slo una o dos espinas pordendrita (panel de la derecha) permite la creacin de un nmero de contactos muchomayor (sinapsis 1-12), incluso entre dendritas y axones distantes. El modelo decompartimentalizacin se ilustra en B. En el panel de la izquierda, una dendrita sinespinas no podra distinguir entre elevaciones del calcio causadas por dos sinapsisprximas entre s. La presencia de espinas (panel de la derecha), que acogen a un axndistinto, permite la compartimentalizacin del calcio, para que la dendrita puedadistinguir entre las dos seales. En el modelo de la plasticidad, o de reorganizacin decircuitos (C ), la estimulacin repetitiva de un axn, tal y como ocurre en los modelos deaprendizaje y memoria de la PLP (potenciacin de larga duracin), conlleva cambios enel circuito mediados por la motilidad y reciclaje de espinas, que abandonan las sinapsisinactivas (rojo oscuro) por sinapsis activadas (rojo vivo).

A

B

C

1

2 4

3 1

6

4

5

11 10

8 9

72

12

3

PLP

INPUT 2INPUT 2

?

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Otros laboratorios han repetido expe-rimentos similares, llegando a conclu-siones parecidas. Dos estudios recientes,liderados por Svoboda y por Bonhoefferrespectivamente, registraron el creci-miento de espinas y el nacimiento denuevas espinas y filopodios, tras la esti-mulacin sinptica de un segmento dedendrita. Los anlisis de las mismas den-dritas a posteriori con microscopa elec-trnica sugieren que incluso las espinasque nacen con la estimulacin sinp-tica establecen nuevas sinapsis.

Debemos suponer, pues, que en el ce-rebro las espinas se mueven constan-temente y que, con el cambio de la acti-vidad sinptica, unas desaparecen y otrasnacen, reflejando as las modificacionesdel circuito al que pertenecen. Pero elcambio de forma de las espinas no slogarantiza la posibilidad de crear nuevassinapsis para modificar el circuito a par-tir de las experiencias sensoriales. Lamotilidad de las espinas y su forma tanpeculiar proporcionan otra ventaja: lacompartimentalizacin bioqumica.

CompartimentalizacinNo debemos minusvalorar la idea de unarelacin de causa a efecto entre los cam-bios en actividad sinptica y los cambiosen la forma o tamao de una espina. Sabe-mos que el volumen de una espina es pro-porcional a la potencia del terminal ax-nico registrada al otro lado de la sinapsis(medida por el nmero de receptores post-sinpticos y el nmero de vesculas de neu-rotransmisor listas para descarga). Adems,el tamao de la cabeza y el cuello de unaespina constituyen factores determinan-tes en la difusin del calcio y otros com-ponentes intracelulares de la espina.

La observacin de la peculiar morfo-loga de las espinas movi a estudiar suscompartimentos bioqumicos. Las cabe-zas de las espinas (menos de un femtoli-tro de volumen) se unen a la dendrita porun tallo bastante largo (ms de un micro-metro) y estrecho (menos de 0,2 micro-metros). En razn de esa configuracion,el cuello constituye una barrera contrala difusin de macromolculas, aislandoa la espina del resto de la dendrita. Hastala fecha, el confinamiento mejor estu-diado ha sido el del calcio. En particu-lar, a travs de los trabajos experimen-tales realizados por uno de los autores(Yuste) y sus colaboradores a lo largo delos ltimos diez aos. Durante la acti-vacin de una sinapsis, el axn presi-nptico libera glutamato, neurotransmi-sor que acta en los receptores que seencuentran en la espina.

Los receptores de glutamato son ma-croprotenas. Al activarse, funcionan

como canales y dejan pasar iones cal-cio y sodio hacia el interior de la den-drita. Cuando el calcio entra en la espina,desencadena una serie de reacciones,confinadas tambin en las espinas. Entrelas dianas del calcio se encuentra la cal-cio-calmodulina quinasa II, protena querepresenta una fraccin mayoritaria dela masa proteica de la espina. Conviene,adems, tener en cuenta que la presen-cia de ribosomas y retculo endoplas-mtico (aparato espinal) en las espinasgarantiza la sntesis local de protenas,por ejemplo receptores de glutamato,aislada del resto de la dendrita y de otrasespinas.

Los estudios encabezados por Yustedemostraron que la compartimentaliza-cin del calcio se deba a la forma de lasespinas. Dependa, por tanto, de su moti-lidad. Pero observaron, adems, la par-ticipacin de otras protenas, que opera-ban como bombas que expulsan el calcioo como tampones que anulaban la accinbiolgica del calcio. Todo ello se desarro-llaba en el interior de la espina. Graciasa ligeras alteraciones en este equilibriodel calcio entre la dendrita y las espinas,conviene recordarlo, pueden producirsealgunos tipos de plasticidad neuronal,como la PLP. No debemos, pues, menos-preciar la importancia del dinamismo delas espinas para el funcionamiento nor-mal del cerebro, puesto que la morfolo-ga de las espinas, y por lo tanto su capa-cidad de controlar la concentracin delcalcio y de modificar las sinapsis, varaen forma con su motilidad. Es muy pro-bable que en el futuro se descubran nue-vas funciones para las espinas.

FilopodiosHasta ahora hemos ceido nuestro exa-men a las espinas, que cubren las den-dritas de neuronas del cerebro adulto.Pero en el curso del desarrollo se origi-nan otras estructuras apendiculares enlas dendritas: los filopodios. Una vezms, fue Cajal el descubridor, en el sis-tema nervioso inmaduro de un gato de1 mes de edad, de proyecciones dendr-ticas alargadas y finas, diferentes de lasespinas. En 1934 escriba: Las espinasparecen un poco ms largas y frecuen-temente estn curvadas. (...) Lo que lla-ma la atencin no es slo la mayor lon-gitud de los apndices, sino tambin lafrecuencia con la que se dividen y loscambios de direccin de sus ramillassecundarias. (...) Es casi seguro que setrata de una disposicin transitoria.

Los filopodios dendrticos, ms lar-gos que las espinas, pueden medir hasta10 micrometros, pero son ms finos queaqullas y carecen de cabezuela o bulbo.

18 Mente y cerebro 09/2004

7. MOTILIDAD DE LOS FILOPODIOSDENDRITICOS: diferencias entrefilopodios de punta y filopodios de tallode dendrita. En la secuencia defotogramas de una dendrita basal deneurona piramidal de capa V de un ratnde tres das de edad se aprecia eldinamismo de los filopodios que surgeny desaparecen de la dendrita. En la puntade la dendrita existe un cono decrecimiento (parntesis blanco) en el quelos filopodios son ms largos y msabundantes.

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A diferencia de las espinas, los filopo-dios no son privativos de las neuronas;aparecen en las clulas reptantes. Inclusolas neuronas que carecen de espinasposeen filopodios durante el desarrollo.

La ultraestructura de los filopodiosdiverge tambin de la ultraestructura delas espinas. En los primeros, la densi-dad de actina es mayor, pero no se encuen-tra un aparato espinal. De esta alta con-centracin de actina se deduce que losfilopodios se mueven. A tenor con lo de-mostrado en 1996 por el grupo de Smith,los filopodios manifiestan un dinamismosuperior al de las espinas. En resumen,filopodios y espinas constituyen dos tiposde protrusin celular distintos.

Gracias a los estudios pioneros deMorest sabemos que los filopodios semanifiestan slo durante el desarrollode las neuronas, mientras se modela elrbol dendrtico y los primeros contac-tos con los axones. Ms tarde, desapa-recen de un modo paulatino, sustituidospor las espinas en los tallos dendrticos.En un estudio reciente, los autores delartculo caracterizamos la etapa de de-sarrollo de los filopodios en la cortezadel ratn durante las dos primeras sema-nas de vida. Fotografiando dendritas cada30 segundos en un microscopio de dosfotones, en neuronas intactas durantevarios minutos, obtuvimos pelculas dela motilidad de filopodios. Medimos,simultneamente, la densidad, longitud,motilidad y vida media en ms de 1000filopodios.

De los datos obtenidos se desprendeque, en la primera semana postnatal, losfilopodios tienen una vida media de unostres minutos. Si consideramos que na-cen ~ 1,2 filopodios por minuto por cada10 micrometros de tallo dendrtico, enuna neurona piramidal a esa edad con diezdendritas de 30 micrometros de largose formaran y desapareceran ms de50.000 filopodios en el curso de un da.Deduciendo que estos datos se traducenen un gasto enorme de energa para elcerebro en pleno desarrollo, resulta sor-prendente que no se conozca todava lafuncin exacta de los filopodios.

Sinaptognesis y espinognesis Se les asignaban dos funciones distintas.Una primera, formar espinas, se asentabaen la observacin de que las espinas apa-recen despus de los filopodios en el de-sarrollo. Se postulaba que los filopodiosestablecan contactos sinpticos y, luego,una vez estabilizada la sinapsis, se con-vertiran en espinas. La segunda funcinasignada propona su participacin en lageneracin de ramas de dendritas, guiandoa las dendritas en su crecimiento. Basbase

esa hiptesis en la forma alargada y eldinamismo de los filopodios, que sugie-ren una capacidad exploradora, parecidaa la de los filopodios del cono de creci-miento axnico.

En nuestro trabajo se reconciliabanambas funciones. Descubrimos dos tiposde filopodios, uno en los conos de cre-cimiento dendrtico y otro en los tallosdendrticos. Estos dos tipos de filopo-dios difieren en longitud, densidad, moti-lidad y vida media; divergen tambin ensu respuesta ante cambios en la activi-dad sinptica. Los filopodios del conode crecimiento, independientes de la acti-vidad neuronal, son ms largos y msdinmicos, pero desaparecen al cabo dela primera semana de vida postnatal enel ratn. Sin embargo, el tamao y ladensidad de los filopodios de los tallosdendrticos son menores cuando se blo-quean los receptores del glutamato.Adems, si se aplican pequeas canti-dades del neurotransmisor glutamato(usando una pipeta en proximidad deun tallo dendrtico), los filopodios cre-cen sbitamente, llegando a medir hasta10 micrometros, en tanto que no sufrenmodificaciones los del cono de creci-miento. Esto sugiere que los filopodiosdel tallo dendrtico se sienten atradospor el glutamato liberado por axones mso menos alejados de la dendrita, paraformar sinapsis.

Sinaptognesis sin espinognesisEn 1977 Vaughn observ, a travs delmicroscopio electrnico, que los filo-podios establecan sinapsis. Vio tambinque, en las neuronas en desarrollo de lamdula espinal, un 70 % de las sinapsisse producan en los filopodios. Ms tarde,Fiala y Harris calcularon que, durante laprimera semana del desarrollo postna-tal de la rata, un 20 % de las sinapsis delhipocampo se hallaban en los filopodios,mientras que el resto se presentaba enlos tallos de las dendritas. A medida queavanza el desarrollo y aparecen las espi-nas, aumenta la frecuencia de sinapsisen las espinas. De nuestro propio traba-jo se desprende la posible existencia deun continuo de apndices dendrticosdurante el desarrollo, en funcin de sumotilidad y vida media. Se dara unatransicin desde el comienzo del desarro-llo postnatal, cuando las dendritas tie-nen filopodios de gran motilidad y vidamedia breve, hasta el final de la segundasemana postnatal, cuando la mayora delos apndices, alcanzada su estabilidad,apenas se mueven.

Hay, pues, apndices similares a losfilopodios que nacen del tallo dendrti-co. Pero no desaparecen a los pocos mi-nutos, sino que se estabilizan y desarro-llan bulbos terminales similares a los delas espinas adultas. Creemos, sin embar-go, que la mayora de los filopodios no

Mente y cerebro 09/2004 19

8. CARACTERISTICAS DEL DESARROLLO DE LOS FILOPODIOS en las puntas (lneasrojas) y tallos (lneas azules) dendrticos en neuronas piramidales de la corteza del ratn:longitud, densidad, motilidad y duracin media de vida. A medida que el sistemanervioso madura, la motilidad de los apndices disminuye, mientras que su duracinmedia de vida aumenta.

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se convierten en espinas. Perduran esca-sos minutos. De los 50.000 filopodiosque sobresalen de los tallos dendrticosen la primera semana del desarrollo, nin-guno se convertir en espina. Por questablecen sinapsis que luego no dura-rn? Lo ignoramos.

El hecho de que los filopodios de den-dritas jvenes (que carecen de espinas)puedan formar sinapsis, implica que unasinapsis podra crearse y deshacerse enpocos minutos. Tal vez las neuronas nece-sitan establecer sinapsis transitoriasdurante el desarrollo con el fin de man-tener cierto equilibrio de actividad neu-ronal. Cabe otra posibilidad: los filopo-dios podran estar probando los axonescercanos para ver cules son los com-paeros ms adecuados. De esa manera,la experiencia sensorial reflejada en laactividad de los axones modificara elestablecimiento de circuitos gracias a ladinmica de los filopodios. Este tipo deseleccin evitara tender circuitos re-

dundantes que pudiesen ser epileptog-nicos.

De acuerdo con otra hiptesis, pro-puesta por Fiala y Harris, los filopodiosarrastraran los axones hacia las dendri-tas para formar sinapsis con el tallo,sealando el lugar donde luego apare-cer una espina. No compartimos estemodelo, porque los axones suelen serrectos y no demuestran los cambios delas ondulaciones que deberan existir sise hallaran sometidos a constantes tiro-nes por los filopodios dendrticos.

Por ltimo, aunque la microscopaelectrnica nos pone de manifiesto sinap-sis establecidas por los filopodios, sedesconoce si stos poseen los compo-nentes necesarios para dicho cometido.En otro orden, sabemos que, durante eldesarrollo, la capacidad de plasticidadneuronal es mayor que en el sistema ner-vioso maduro. La razn estriba en lamotilidad de los filopodios, superior ala de las espinas. Proponemos pues, que

la funcin de aquellos filopodios quecoexisten con las espinas podra ser elrefinamiento de sinapsis, tambin en fun-cin de la experiencia sensorial.

Crecimiento dendrticoQuedan por dilucidar las posibles fun-ciones de los filopodios del cono de cre-cimiento. Lo mismo que en los axones,los filopodios del cono dendrtico actana la manera de antenas que rastrean elespacio extracelular y guan la punta dela dendrita en la direccin adecuada.Mas, a diferencia de los axones, se des-conoce cules son las molculas atra-yentes o repelentes que controlan esteproceso en las dendritas.

En los aos ochenta, Vaughn dio a co-nocer su hiptesis sinaptotrpica. Atenorde la misma, los conos de crecimientodendrticos se extenderan hacia fuentesde actividad sinptica. Pero nosotros nohemos encontrado una relacin claraentre la actividad neuronal y la dinmicade los filopodios de los conos dendrti-cos. Esperamos que en los prximos aosse descubran los factores que regulan elcrecimiento y la direccionalidad de losconos dendrticos.

Entre las molculas posibles para esecometido habra que citar protenas dela matriz extracelular (la cadherina), cier-tos factores nutrientes o trficos o pro-tenas quimio-atrayentes (la semaforina).

20 Mente y cerebro 09/2004

1a SEMANA 2a SEMANA 3a SEMANA ADULTO

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9. NO EXISTE SOLUCION DE CONTINUIDAD de los apndices dendrticosdurante el desarrollo. Los autores basaron su propuesta de esa lnea de continuidad enla motilidad y duracin media de vida de dichas estructuras. A medida que avanzael desarrollo de la corteza, la motilidad de los apndices baja, mientras que aumenta suduracin media de vida. Los nmeros en blanco representan el tiempo pasado desdeel comienzo de la grabacin de imgenes, en minutos. Importa resaltar que, en cadamomento, y sobre todo en la segunda semana del desarrollo postnatal del ratn,pueden coexistir en la dendrita varios tipos distintos de apndices.

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De hecho, los resultados obtenidos porFenstermaker y Yuste demuestran que serequiere semaforina 3A para la ramifi-cacin dendrtica.

La importancia de futuros descubri-mientos moleculares de este tipo, tras-cender el simple conocimiento acad-mico, porque nos habrn de ayudar amanipular los filopodios para repararconexiones defectuosas del cerebro.Aunque ahora parezca ello un asunto defantasa cientfica, la realidad es que enun siglo hemos avanzado desde el des-cubrimiento de las espinas y filopodioshasta la identificacin molecular de lasprotenas que regulan su motilidad en elcontexto de aprendizaje y la memoria.

Filopodios y espinasen la neurologaEn qu medida repercutir la investi-gacin bsica en la prctica clnica? Encasos de lesiones cerebrales, los apn-dices dendrticos, merced a su dina-mismo, podran restablecer conexionesperdidas o, por lo menos, modificar lasconexiones para compensar los dficits.

Debido a su mayor motilidad, imagina-mos que los filopodios proporcionan unaventaja en este proceso. Los nios serecuperaran mejor de tales lesiones, albeneficiarse de la mayor capacidad pls-tica de los filopodios.

Desde el trabajo pionero de MarnPadilla, en los aos setenta, se han publi-cado numerosos estudios que describenla presencia de espinas y sinapsis defec-tuosas en los trastornos neurolgicos(demencia de tipo Alzheimer, epilepsiay otros). En el sndrome de Down y enotros retrasos mentales se registra unaprdida de espinas en las dendritas deneuronas piramidales de la corteza; ensu lugar aparecen apndices ms finosy ms largos que se parecen a los filo-podios. Este hallazgo se ha interpretadocomo un defecto en la maduracin de lasespinas. Se desconoce la causa exacta detal deficiencia en la transicin de losfilopodios a las espinas, pero podra resi-dir en un error en el desarrollo de los axo-nes o de las dendritas.

Conviene, sin embargo, no olvidar queciertos tipos de retraso mental se deben

a mutaciones en genes (la oligofrenina)que regulan la actividad de las protenasRac y Rho, y podran causar as altera-ciones en las espinas o filopodios. Poreso pensamos que la investigacin deestos diminutos apndices dendrticosse ver recompensada por sus conse-cuencias en la neurologa. En cualquiercaso, no olvidemos que cada vez que elser humano conquista planetas, com-pone nuevas sinfonas o descubre nue-vas medicinas, hay que dar gracias a losinfatigables filopodios y espinas.

Mente y cerebro 09/2004 21

A

P0-P1 P2-P5

B C

P6-P15

D

ADULTOSEAL PARA EL CONODE CRECIMIENTO DENDRITICOAXONES

FILOPODIO MOVIL

PUNTA DE DENDRITATALLO DE DENDRITA

FILOPODIO CON CONTACTOSINAPTICO INMADURO

BOTON AXONICO APAGADOBOTON ACTIVO

ESPINA CONSINAPSIS MADURA

RAFAEL YUSTE, profesor del departamentode ciencias biolgicas de la Universidad deColumbia en Nueva York, dirige un grupode trabajo cuyo principal objetivo es el estu-dio de la estructura y funcin de los micro-circuitos en la corteza cerebral. CARLOSPORTERA CAILLIAU, neurlogo del hospi-tal Columbia Presbyterian Medical Center,investiga el papel que desempean las espi-nas y filopodios en la sinaptognesis en ellaboratorio de Yuste.

SOBRE LA FUNCIN DE LOS FILOPODIOSDENDRTICOS.C. Portera Cailliau y R.Yusteen Revista de Neurologa, vol.33,n.o 12; 2001.

SPINE MOTILITY: PHENOMENOLOGY, MECHA-NISMS, AND FUNCTION. T. Bonhoeffer y R.Yuste en Neuron, vol. 35, pgs. 1019-1027;2002.

ACTIVITY REGULATED DYNAMIC BEHAVIOROF EARLY DENDRITIC PROTRUSIONS: EVIDENCEFOR DIFFERENT TYPES OF DENDRITIC FILOPODIAIN GROWTH CONES AND SHAFTS. C. PorteraCailliau, D. Pan y R. Yuste en Journal ofNeuroscience, en prensa.

Para ver ejemplos de pelculas de motili-dad de espinas consulten la pgina Web:http://www.twophoton.com/movies

Bibliografa complementaria

10. RESUMEN DIAGRAMATICO de las funciones de los filopodios en las puntasy tallos dendrticos de la corteza cerebral. Al nacer (A), la dendrita de una neuronapiramidal de la corteza cerebral del ratn ofrece un aspecto caracterstico. La puntade la dendrita (rojo) tiene filopodios que detectan una seal distante, a modo de antena,que gua el crecimiento de la dendrita; el tallo de la dendrita (azul) carece de filopodios.Transcurrida una semana (B), los axones han adquirido cierto desarrollo y algunos desus botones descargan glutamato, neurotransmisor que atrae a los filopodios del tallodendrtico. Los filopodios del cono de crecimiento dendrtico siguen rastreando su seal,ignorando el glutamato de los axones. En la segunda semana de desarrollo postnatal delratn (C), la punta de la dendrita ha conseguido orientarse en la buena direccin ydesaparecen los filopodios del cono de crecimiento. En el tallo de la dendrita, filopodiosy espinas inmaduras establecen contactos sinpticos preliminares con axones, que atraena los filopodios mediante el glutamato que liberan. A medida que los botones axnicosse multiplican, lo hace tambin el nmero de apndices dendrticos. En el cerebro adulto(D), las sinapsis han alcanzado una mayor estabilidad. Las espinas maduras hanreemplazado a los filopodios. La densidad de apndices en la dendrita es mxima.

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Michael Feldy Johann Caspar Regg

Gnther se agarra de repente elpecho. Su corazn late verti-ginosamente, sufre disnea yexperimenta una sensacin demuerte inminente. Diez minutos mstarde, llega un mdico de urgencias y leconfirma los temores: posible infartode miocardio. Con la batahola de lucesy sirenas de la ambulancia se le trasladaal hospital. Aqu, el obligado electrocar-diograma y los anlisis sanguneos depa-ran la primera sorpresa: ha sufrido unmal de primavera, no un infarto. Desdeun punto de vista orgnico, usted seencuentra perfectamente. Sus dolorestienen probablemente una causa ps-quica, le dice el cardilogo. Gnther sequeda de piedra.

Cmo puede la mente simular un in-farto cardaco? Nuestro paciente no cons-tituye ningn caso especial. En casi untercio de cuantos acuden al hospital bajosospecha de infarto los mdicos no hallanninguna causa orgnica de sus sntomas.Es psicosomtico. Algunos aaden conun tono despectivo que las molestias sedeben slo a causas psquicas, quizfruto de la imaginacin.

La psicosomtica es la disciplina m-dica que se ocupa de las enfermedadesy trastornos que, al menos en parte, pre-sentan un origen psquico. Entra en esteapartado una alteracin que ha cristali-zado en los ltimos aos, de consecuen-cias especialmente graves: el estrs.

El establecimiento de la psicosomticacomo especialidad se debe a Franz GabrielAlexander (1891-1964). Su asentamientoen Alemania va ligado a la figura de Victorvon Weizscker (1886-1957), que influyen su extensin espaola. Estos pione-ros de la medicina psicosomtica consi-

deraban la lcera gstrica, la hiperten-sin arterial, la neurodermatitis y el asmareacciones del cuerpo ante la tensin sos-tenida y el estrs psicolgico. Se basa-ban en los postulados del psicoanlisis ysuponan que, en sujetos predispues-tos, los conflictos y las emociones repri-midas a menudo salen a la luz en formade alteraciones orgnicas.

En la actualidad, los mdicos de orien-tacin psicosomtica se interesan ms porcmo se condicionan mutuamente losacontecimientos psquicos y las al-teraciones orgnicas. Propugnan unamedicina biopsicosocial, que conjugalos aspectos orgnicos, mentales y socia-les del enfermar. Se guan por uno de lospostulados principales de Alexander: lasalteraciones psicosomticas surgen fre-cuentemente cuando a una predispo-sicin dada se le aaden determinadosfactores psquicos, que buscan all suexpresin. As aparecen, por ejemplo,las lceras gstricas en sujetos previa-mente infectados por el Helicobacterpylori cuando viven en permanente estrs.

Ni sagas ni mitosCon los datos hoy disponibles, los psico-somticos de la primera hornada cam-biaran su forma de pensar acerca de lasdisposiciones de sus pacientes. Estabanellos convencidos de que haba deter-minados rasgos de la personalidad quedecretaban una proclividad especial haciaciertos trastornos. Esta idea, muy con-trovertida, puede ser, al menos en parte,refutada. La personalidad cancerosa,que en el reino de las sagas y los mitosaparece como un carcter melanclicoe inhibido, ha quedado descartada porvarios estudios. Tampoco el tinnitus o lalcera gstrica admiten una vinculacininevitable con determinados atributoscaracterolgicos.

En las enfermedades cardiocirculato-rias, sin embargo, parece que s puedeestablecerse algn tipo de relacin. A talconclusin llegaron Meyer Friedman yRay Rosenman en 1974, tras una inves-tigacin que les ocup varios aos. Ensu opinin, las personas con la persona-lidad tipo A esto es, sujetos con ten-dencia a la ambicin, la competencia yla impaciencia presentaban mayorriesgo de padecer un infarto cardaco oincluso un ataque cardaco mortal. Peroel anlisis comparado de numerosos estu-dios no ha podido corroborar dichosresultados. Con todo, puede establecerseuna relacin indirecta: una personalidadtipo A se halla inclinada de forma natu-ral hacia el comportamiento agresivo yhostil; se irritan ms y se encuentran,por tanto, ms estresados. Con el aumentoconsiguiente del peligro de sufrir pro-blemas cardacos.

Se ha abandonado tambin la leyendade la alta tendencia a los infartos porparte de los ejecutivos. No parece quelos cuadros superiores experimenten unriesgo superior a la media. Es cierto queel estrs es considerado el desencadenanteprincipal de la hipertensin arterial, puesla hipertensin constituye el factor deriesgo por excelencia del infarto. Peroestn aumentando las pruebas de queslo un tipo especial de experiencia delestrs produce daos a este nivel: elafecto negativo. Las personas con estetrastorno existencial se encuentran angus-tiadas por encima de la media, tienen uncarcter depresivo y suelen estar tensos.Un cuadro que se corresponde mejor conlos empleados medios que con los direc-tivos. Bruce Jonas y James Lando hanestablecido hace poco, en un estudio alargo plazo de 13 aos de duracin, quelos sujetos de esta ndole estresados cr-nicamente son dos veces ms suscepti-

22 Mente y cerebro 09/2004

PatologaspsicosomticasEl miedo y el estrs nos pueden afectar al corazn en el ms literal de los sentidos.

Los nuevos descubrimientos revelan la repercusin de los fenmenos psquicos sobre el organismo

Mente y cerebro 09/2004 23

bles de padecer hipertensin que los suje-tos de control.

El ataque de pnico de Gnther y suinaclarada opresin cardaca, si se debie-ron al estrs, no sera en su forma cr-nica, sino aguda. En el curso de este tipode ataques, en apariencia carentes defundamento, se desarrollan en el orga-nismo los mismos procesos que mile-nios atrs ponan a nuestros antepasados,al sufrir el ataque de animales salvajeso de hordas sedientas de sangre, en dis-posicin de huir o de luchar.

La diferencia estriba en que, en el casode Gnther y de sus compaeros de infor-tunio, esa reaccin de alarma se producesin que exista ningn desencadenantemanifiesto. La frecuencia cardaca y el

ritmo respiratorio se aceleran y se inten-sifican progresivamente. Los afectadossienten sensacin de ahogo y de opre-sin en el pecho. La respiracin ace-lerada sin actividad corporal mina elequilibrio del hidrxido de carbono san-guneo, lo que conduce al cerebro a unestado de hiperexcitacin; se instala, as,un crculo vicioso que hace que el pnico

sea cada vez mayor. Para agravar lascosas, sobreviene a menudo el miedo aun nuevo episodio, y el crculo se tornaen espiral.

Representacin plstica del pnicoLa tomografa por emisin de positro-nes (PET) y la tomografa por resonan-cia magntica funcional (TRMf) permi-

SPL

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G. FO

CU

S

1. BOMBA SENSIBLE. El corazn ejerce un papel central no slo en nuestro cuerposino tambin en nuestra cultura. Se refleja en los smbolos y en la literatura, en lospropios modismos y expresiones de la vida diaria. Afirmamos que el miedo nos paralizael corazn, apelamos a la confianza de nuestro interlocutor cuando le decimos algo de corazn y si sufrimos un desengao amoroso se nos rompe el corazn. En estabomba sangunea indispensable para la vida se cifran intensos sentimientos que puedenacabar ocasionando un infarto de miocardio.

ten mostrar, en su registro de la activi-dad metablica y el flujo sanguneo dedeterminadas regiones cerebrales, lasconsecuencias de los conflictos psqui-cos en el terreno corporal. En el caso deun ataque de angustia, por ejemplo, obser-vamos una amgdala especialmente irri-gada y activa. La amgdala pertenece alsistema lmbico, responsable de las emo-ciones y central de control cerebral delos sentimientos de miedo e ira, entreotros.

Estas emociones producen reaccionescorporales muy caractersticas: no slomodifican los gestos y la mmica, sinoque adems instan la sudoracin angus-tiosa y las palpitaciones cardacas. Estasltimas dependen de una parte del siste-ma nervioso vegetativo: el simptico,que activa el sistema lmbico a travs delhipotlamo y del tronco enceflico. Elsimptico, de una manera directa a tra-vs de sus fibras nerviosas o indirectamediante la liberacin de adrenalina porlas glndulas suprarrenales, aumenta la

frecuencia cardaca y la presin arterial,con el incremento simultneo de la fre-cuencia respiratoria.

A veces, bastan las palabras tranqui-lizadoras del mdico para salir del ata-que de angustia; pueden acompaarsede ejercicios de relajacin o de la llamadabiorretroalimentacin, que permitepercibir conscientemente el latido car-daco y la respiracin y, a partir de ah,controlarlos a voluntad. A otros pacien-tes slo hay que garantizarles que unpulso acelerado o una respiracin agi-tada no significa la antesala de la muerte.Pueden as evitar la formacin del crcu-lo vicioso.

Immanuel Kant (1724-1804) nos ofre-ce un ejemplo ilustrativo. En uno de susltimos escritos, el filsofo de Knigs-berg dej constancia de la opresin car-daca que padeci durante toda su viday de la forma en que se sobrepuso: Laopresin me ha seguido quedando (...)Pero he conseguido dominar completa-mente su influencia sobre mis activida-

des apartando la atencin de este senti-miento, como si no tuviera nada que verconmigo.

Pero Kant se aparta de la regla. La ma-yora de los afectados no logran sobre-ponerse al ataque de pnico y necesitanayuda psicoteraputica. Y urgente: lacontinua opresin y tensin psquicapuede causar verdaderas enfermedadescardacas que resulten en un infarto o unaparada cardaca.

Las emociones intensas e incontrola-das, como la clera violenta, incremen-tan el riesgo de un ataque y de arritmiascardacas, que pueden poner en serioriesgo la vida. Recientemente, ChristophKarle y Dierk Thomas, de la Universidadde Heidelberg, han descubierto un me-canismo molecular que dota de fun-damento a esta relacin. El mecanismoen cuestin se corresponde con cam-bios en la protena HERG, presente enlas membranas celulares del msculocardaco.

Infarto por clculo mentalEsta protena es un canal inico; en for-ma de tnel, permite la salida de losiones potasio, cargados positivamente,de las clulas musculares cardacas.Estos poros canaliculares pierden per-meabilidad por una alteracin hereditariacausada por una mutacin: el sndromedel QT largo. En situaciones de estrs,la situacin empeora, pues la adrena-lina y el neurotransmisor activador delsimptico la noradrenalina posibi-litan que se adhiera un grupo fosfato aun cierto lugar de las protenas HERG.El canal inico as modificado apenassi permite el flujo de iones potasio;aumenta entonces la excitabilidad delmsculo cardaco y, bajo determinadascircunstancias, puede conducir a arrit-mias peligrosas.

De forma similar, una deficiente irri-gacin del msculo cardaco tambindebida al estrs puede producir unadescompensacin. Realizar un simpleclculo mental rpido puede desenca-denar a veces este efecto. Corren espe-cial riesgo las per