Los primeros neurotransmisores y su relevancia psicológica

Hemos ojeado antes que uno de los descubrimientos extraordinarios de Santiago Ramón y Cajal fue el de múltiples “espinas” situadas en las dendritas o ramas de las neuronas. Con asombrosa intuición el sabio español conjeturó que son puntos de contacto entre las neuronas, lo cual reafirmaba su idea de que estas células son independientes unas de otras, pero que se conectan profusamente en ensambles. Hace tiempo se sabe que los contactos entre las neuronas constituyen la función básica del sistema nervioso. Las uniones se conocen como sinapsis, término propuesto por otro premio Nobel, el notable neurofisólogo británico Sir Charles Sherrington, a quien visitaremos pronto en la Universidad de Oxford.

Dilucidar la forma en la que se comunican las neuronas ha sido esencial para comprender mejor la función más elemental y genérica del cerebro, y para indagar como implica a diversas actividades mentales. A principios del siglo pasado ya se sabía que la energía que conducen los nervios era eléctrica, pero se planteaban dos posibilidades de comunicación: o bien el potencial eléctrico pasaba de una neurona a otra brincando el contacto, o bien se requería un mediador químico para lograrlo. Aunque se ha visto que existen sinapsis eléctricas, la mayoría funciona por sustancias químicas que permiten el traspaso del potencial. Este hecho electroquímico es capital para la función del cerebro y necesario para que ocurran las diversas actividades mentales, aunque una laguna aun insondable impide el entendimiento cabal de la traducción del hecho físico al psicológico. En este sentido, el problema mente-cuerpo tiene una clara dimensión neurofisiológica que ha tenido un desarrollo espectacular a lo largo del siglo XX. Por ahora revisaremos brevemente cómo se descubrieron las primeras sustancias químicas que transmiten la información nerviosa y que reciben el nombre genérico de neurotransmisores.

La historia del descubrimiento de la acetilcolina como primer neurotransmisor es fascinante porque involucra la intuición que tuvo el científico Otto Loewi (1873-1961) en un sueño. Esto constituye un notable bucle entre una actividad mental, la ensoñación, y su base neurofisiológica, pues se ha comprobado que la acetilcolina cerebral juega un papel central en la fisiología del sueño. La técnica experimental que Loewi empleó durante décadas fue el corazón de rana aislado con su nervio en un plato experimental. El corazón se mantiene latiendo en una solución fisiológica y es posible estimular el nervio con una corriente y registrar el latido. Loewi estaba convencido de que un mediador químico intervenía para lentificar la frecuencia del latido cardiaco al estimular el nervio vago que regula al corazón, pero no lograba obtener una prueba contundente. Según sus memorias, la estrategia le ocurrió durante un sueño la noche del Sábado Santo de 1920 en el que aparecía lo que debía de hacer y lo anotó en una libreta, pero al día siguiente no logró descifrar sus notas y olvidó el sueño. Pero la siguiente noche volvió a soñar el experimento, se levantó de inmediato y lo realizó en su laboratorio, pues era algo sencillo: usar dos corazones, cada uno en un plato experimental. Estimuló el nervio del primer corazón y cuando este disminuyó al máximo su frecuencia tomó unas gotas de la solución que lo rodeaba y las colocó en la que bañaba el segundo corazón, el cual, para su entusiasmo, disminuyó su frecuencia. No había otra explicación más que se había liberado una sustancia química del primer corazón y había lentificado al segundo; la llamó vagusstoff, “jugo del nervio vago.” Loewi pensó después que la sustancia mediadora podría ser la acetilcolina que había aislado su antiguo amigo y colega, el farmacólogo británico Henry Dale (1875-1968). Éste había descubierto previamente que ciertas sustancias producían efectos muy similares a la estimulación de nervios simpáticos y así contribuyó en la caracterización de la adrenalina y noradrenalina que median la respuesta del sistema nervioso autónomo al estrés, la excitación, el miedo y la ansiedad, además de ser importantes neurotransmisores en el cerebro, como se probaría después. Loewi y Dale recibieron juntos el premio Nobel en 1936. Dos años más tarde, durante la anexión de Austria por el Reich, Loewi fue encarcelado por ser judío durante dos meses en los que perdió 45 kilos. Fue obligado a donar a los nazis el valor del premio Nobel y logró salir a Inglaterra y finalmente a Estados Unidos, donde continuó sus trabajos hasta su retiro.

La mayoría de los neurotransmisores del cerebro son, como la acetilcolina, moléculas relativamente sencillas, descubiertas inicialmente como componentes bioquímicos de diversos órganos. Luego mostraron efectos sobre el corazón, los pulmones o el intestino, lo cual sugirió su papel como mediadores del sistema nervioso periférico. Una vez caracterizada la sustancia por químicos orgánicos, la posibilidad de que se localizara en el cerebro tuvo que esperar al desarrollo de técnicas bioquímicas muy sensibles, pues, a pesar de su gran importancia funcional, sus concentraciones son muy bajas. Ya hemos visto que los componentes más abundantes del cerebro fueron lípidos o grasas aislados a fines del siglo XIX por J. L. W. Thudichum.

Un caso muy demostrativo de este curso de indagaciones es el de la serotonina, encontrada hacia 1912 por su capacidad de contraer los vasos sanguíneos y que no era la conocida adrenalina. En los años 40 el grupo del bioquímico y cardiólogo Irwing Page la aisló y caracterizó. Page había estudiado en el primer Instituto de Investigaciones Psiquiátricas establecido por Kraepelin en Munich. Un químico del grupo de Page llamado Rappaport, logró establecer la fórmula de la molécula, lo cual facilitó su ubicación en el cerbero en 1953. Pero esta ubicación aún no mostraba que la serotonina fuera un neurotrasmisor cerebral, para lo cual se deben cumplir tres requisitos precisos: (1) La sustancia química debe encontrarse en la neurona que transmite la información, llamada presináptica porque sus terminaciones están antes del contacto con otra. Esta neurona debe tener la maquinaria bioquímica necesaria para sintetizar y almacenar al neurotransmisor en sus terminales. (2) La sustancia debe ser liberada en respuesta a la activación eléctrica de la neurona que la contiene, un mecanismo que requiere la presencia de calcio. (3) La neurona receptora debe tener en la superficie del contacto moléculas que reconozcan al supuesto neurotransmisor una vez liberado. Éstas se denominan receptores y son responsables de que la neurona postsináptica se active o se inhiba en respuesta a la liberación del neurotransmisor, además de modificar su operación de acuerdo con el uso de la sinapsis, lo cual es una de las bases del aprendizaje y otras funciones plásticas o maleables del cerebro.

Las técnicas para demostrar estos efectos fueron desarrolladas en la segunda mitad del siglo XX y unas dos docenas de sustancias cumplen con los requisitos para ser consideradas neurotransmisores. A muchas las iremos encontrando pues forman parte de la base neurofisiológica de múltilples actividades y alteraciones mentales. Se sabe ahora que los fármacos que modifican las actividades mentales lo hacen alterando la síntesis, la liberación o a los receptores de los neurotransmisores, como sucede con el LSD, producido en 1938 por el químico suizo Albert Hofmann. Por su estructura química este alucinógeno interactúa con los receptores a serotonina y modifica las redes de neuronas que la utilizan. Múltiples ejemplos de este tipo proveen una robusta certeza de la base neuro-bioquímica de la mente y la conciencia. Veremos adelante si son suficientes para sostener esta trascedental conclusión y si no es así, qué quedaría por explicar.

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