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• Juan Pablo Cruz

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La neurociencia es un campo de la ciencia que estudia el sistema nervioso y todos sus aspectos; como podr�an ser su estructura, funci�n, desarrollo ontogen�tico y filogen�tico, bioqu�mica, farmacolog�a y patolog�a; y de c�mo sus diferentes elementos interact�an, dando lugar a las bases biol�gicas de la cognici�n y la conducta.1?2?3? Los hombres deben saber que el cerebro es el responsable exclusivo de las alegr�as, los placeres, la risa y la diversi�n, y de la pena, la aflicci�n, el desaliento y las lamentaciones. Y gracias al cerebro, de manera especial, adquirimos sabidur�a y conocimientos, y vemos, o�mos y sabemos lo que es repugnante y lo que es bello, lo que es malo y lo que es bueno, lo que es dulce y lo que es ins�pido. Hip�crates El estudio biol�gico del cerebro es un �rea multidisciplinar que abarca muchos niveles de estudio,3? desde el puramente molecular hasta el espec�ficamente conductual y cognitivo, pasando por el nivel celular (neuronas individuales), los ensambles y redes peque�as de neuronas (como las columnas corticales) y los ensambles grandes (como los propios de la percepci�n visual) incluyendo sistemas como la corteza cerebral o el cerebelo, e incluso, el nivel m�s alto del sistema nervioso. En el nivel m�s alto, las neurociencias se combinan con la psicolog�a para crear la neurociencia cognitiva, una disciplina que al principio fue dominada totalmente por psic�logos cognitivos. Hoy en d�a, la neurociencia cognitiva proporciona una nueva manera de entender el cerebro y la consciencia, pues, se basa en un estudio cient�fico que une disciplinas tales como la neurobiolog�a, la psicobiolog�a o la propia psicolog�a cognitiva, un hecho que con seguridad cambiar� la concepci�n actual que existe acerca de los procesos mentales implicados en el comportamiento y sus bases biol�gicas. los humanos tenemos la capacidad de metacognici�n, es decir, la capacidad para monitorear y controlar nuestra propia mente y conducta. Esta �ltima funci�n nos ha permitido dar un paso gigantesco en t�rminos evolutivos: hemos logrado volvernos la especie que se propone estudiarse a s� misma. Facundo Manes y Mateo Niro3? Las neurociencias ofrecen un apoyo a la psicolog�a con la finalidad de entender mejor la complejidad del funcionamiento mental. La tarea central de las neurociencias es la de intentar explicar c�mo funcionan millones de neuronas en el enc�falo para producir la conducta, y c�mo a su vez, estas c�lulas est�n influidas por el medio ambiente. Tratando de desentra�ar la manera de c�mo la actividad del cerebro se relaciona con la psiquis y el comportamiento, revolucionando la manera de entender nuestras conductas y lo que es m�s importante a�n: c�mo aprende, c�mo guarda informaci�n nuestro cerebro y cu�les son los procesos biol�gicos que facilitan el aprendizaje. �ndice 1 Temas de inter�s 2 �reas relacionadas con las neurociencias 3 Aspectos hist�ricos: la neurona 3.1 Luigi Galvani 3.2 Hermann von Helmholtz 3.3 Camillo Golgi 3.4 Santiago Ram�n y Cajal 3.5 Charles Sherrington 3.6 Edgar Adrian 3.7 Julius Bernstein 3.8 Alan Hodgkin y Andrew Huxley

3.9 Henry Dale y Otto Loewi 3.10 Edwin Furshpan y David Potter 3.11 Bernard Katz 3.12 Rodolfo Llin�s 3.13 Carlsson, Greengard y Eric Kandel 3.14 Antonio Alcal� Malav� 3.15 Roderick MacKinnon 3.16 John O'Keefe, Edvard Moser y May-Britt Moser 4 Aspectos hist�ricos: localizaci�n 4.1 Franz J. Gall 4.2 Pierre Flourens 4.3 Paul Broca 4.4 Carl Wernicke 4.5 Walter R. Hess 4.6 Roger W. Sperry 4.7 Hubel y Wiesel 5 V�ase tambi�n 6 Referencias 7 Bibliograf�a 8 Documentales 9 Enlaces externos Temas de inter�s Algunos de los problemas a�n no resueltos de la neurociencia son: Consciencia: �Cu�l es la base neuronal de la experiencia subjetiva y las sensaciones, la cognici�n, la vigilia, el estado de alerta, la excitaci�n y la atenci�n? �C�mo se resuelve el problema dif�cil de la conciencia(en)? �Cu�l es su funci�n?4? Percepci�n: �C�mo transfiere el cerebro informaci�n sensorial en percepci�n interna coherente? �Cu�les son las normas por las cuales se organiza la percepci�n? �Cu�les son las caracter�sticas que constituyen nuestra experiencia perceptual de acontecimientos internos y externos? �C�mo est�n integrados los sentidos? �Cu�l es la relaci�n entre la experiencia subjetiva y el mundo f�sico? Aprendizaje y memoria: �D�nde se almacenan los recuerdos y c�mo se recuperan de nuevo? �C�mo puede ser mejorado el aprendizaje? �Cu�l es la diferencia entre recuerdos expl�citos e impl�citos? Plasticidad neuronal: �Qu� tan pl�stico es el cerebro maduro? Desarrollo y evoluci�n: �C�mo y por qu� evolucion� el cerebro? �Cu�les son las determinantes moleculares del desarrollo cerebral individual? Sue�o: �Por qu� so�amos? �Cu�les son los mecanismos cerebrales subyacentes? �Cu�l es su relaci�n con la anestesia? Cognici�n y decisiones: �C�mo y d�nde eval�a el cerebro la recompensa y el esfuerzo (costo) para modular el comportamiento? �C�mo la experiencia previa modifica la percepci�n y el comportamiento? �Cu�les son las contribuciones gen�ticas y ambientales para el funcionamiento del cerebro? Idioma: �C�mo se implementa neuralmente? �Cu�l es la base del significado sem�ntico? Enfermedades: �Cu�les son las bases neurales (causas) de enfermedades mentales como los trastornos psic�ticos (por ejemplo, la man�a, la esquizofrenia), la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer o la adicci�n? �Es posible recuperarse de la p�rdida de la funci�n motora o sensorial? �reas relacionadas con las neurociencias Las neurociencias exploran campos tan diversos como: la operaci�n de neurotransmisores en la sinapsis; los mecanismos biol�gicos responsables del aprendizaje; el control gen�tico del desarrollo neuronal desde la concepci�n; la operaci�n de redes neuronales; la estructura y funcionamiento de redes complejas involucradas en la memoria, la

percepci�n y el habla Entre las �reas relacionadas con la neurociencia se encuentran: el neurodesarrollo la neuroanatom�a la neurociencia aplicada la neurociencia cognitiva la neurociencia computacional la neuroeconom�a la neurofisiolog�a la neuroling��stica la neurolog�a la neuropsicolog�a la neuropsiquiatr�a la neurotecnolog�a la psicofarmacolog�a la neurogen�tica la neurocirug�a la neurobiolog�a el neuronegocio la psiquiatr�a Aspectos hist�ricos: la neurona Luigi Galvani En 1791 Luigi Galvani, un bi�logo de Bolonia, descubri� la existencia de actividad el�ctrica en los animales. Hab�a colgado la pata de una rana en un gancho de cobre suspendido de un balc�n de hierro. La interacci�n entre los dos metales hac�a que la pata se contrajera. Hermann von Helmholtz Hermann von Helmholtz descubri� que la generaci�n de electricidad por parte de los axones de las c�lulas nerviosas no es un producto secundario de su actividad, sino un medio para transmitir mensajes de un extremo a otro. Logr� medir, en 1859, la velocidad de propagaci�n de tales mensajes, y lleg� a la conclusi�n de que se propagan a 27 metros por segundo. Camillo Golgi Camillo Golgi desarroll� un m�todo de tinci�n con cromato de plata, que permite colorear una neurona entre muchas otras.3? Comparti� el Premio Nobel de Medicina de 1906 con Santiago Ram�n y Cajal. Santiago Ram�n y Cajal Santiago Ram�n y Cajal dio a la c�lula nerviosa el nombre de neurona, unidad elemental del sistema de se�alizaci�n del sistema nervioso. Descubre que el ax�n de una neurona s�lo se comunica con las dendritas de otra en regiones especializadas: las sinapsis. Adem�s, una neurona determinada s�lo se comunica con ciertas c�lulas, y no con otras. En el interior de la neurona, las se�ales fluyen en una direcci�n �nica. Este principio permite determinar el flujo de la informaci�n en los circuitos neurales. Encontr� que existen tres tipos principales de neuronas: sensorial, motora e interneurona. Charles Sherrington Charles Sherrington estudi� los fundamentos neurales del comportamiento reflejo. Descubri� que es posible inhibir las neuronas adem�s de excitarlas, y que la integraci�n de esas se�ales determina la acci�n del sistema nervioso. Edgar Adrian Edgar Adrian ide� m�todos para registrar los potenciales de acci�n, que son las se�ales el�ctricas utilizadas por las neuronas para la comunicaci�n. Descubre que son se�ales de tipo todo o nada, es decir, o bien se presentan completas o bien no

se presentan en absoluto. Comparti� el Premio Nobel de Medicina con Charles Sherrington. Julius Bernstein Julius Bernstein, disc�pulo de Wilhelm Helmholtz, propuso en 1902 la hip�tesis de la membrana porosa para describir el proceso de conducci�n el�ctrica en las neuronas. Dedujo que hay una diferencia de potencial entre el interior y el exterior de la c�lula nerviosa, incluso cuando la c�lula est� en reposo. Alan Hodgkin y Andrew Huxley Alan Hodgkin y Andrew Huxley desarrollaron investigaciones sobre el ax�n gigante de las c�lulas nerviosas de los calamares. Confirman la hip�tesis de Julius Bernstein de que el potencial de membrana en reposo se genera por el desplazamiento de iones de potasio hacia el exterior de la c�lula y de iones de sodio hacia su interior. Compartieron el Premio Nobel de Medicina de 1963 con John Eccles, por la investigaci�n sobre las bases i�nicas de la transmisi�n nerviosa. Henry Dale y Otto Loewi Henry Dale y Otto Loewi propusieron la teor�a qu�mica de la transmisi�n sin�ptica. Descubrieron, en forma independiente, que cuando el potencial de acci�n de una neurona del sistema nervioso aut�nomo llega a los terminales del ax�n, causa la liberaci�n de una sustancia qu�mica en la hendidura sin�ptica. Recibieron el Premio Nobel de Medicina de 1936. Edwin Furshpan y David Potter Edwin Furshpan y David Potter descubrieron, en una langosta de r�o, que tambi�n es posible la transmisi�n el�ctrica entre dos c�lulas nerviosas, si bien la mayor�a de las sinapsis son de origen qu�mico. Bernard Katz Bernard Katz descubri� que cuando un potencial de acci�n ingresa en la terminal presin�ptica causa la apertura de los canales de calcio, lo que permite la afluencia de este elemento qu�mico al interior de la c�lula. La abundancia de calcio, a su vez, determina la liberaci�n de los neurotransmisores en la hendidura sin�ptica. El neurotransmisor se une a los receptores superficiales de la neurona postsin�ptica, y las se�ales qu�micas se retraducen a se�ales el�ctricas. Comparti� el Premio Nobel de Medicina de 1970 con Ulf von Euler y Julius Axelrod por los estudios realizados sobre neurotransmisores. Rodolfo Llin�s Rodolfo Llin�s cambi� el dogma establecido desde que Ram�n y Cajal enunci� su ley de la polarizaci�n sobre el aspecto funcional de las neuronas. Rodolfo Llin�s present� el nuevo punto de vista funcional sobre la neurona en su art�culo "The Intrinsic Electrophysiological Properties of Mammalian Neurons: Insights into Central Nervous System Function".5? Rodolfo Llin�s con sus colaboradores investig� durante los a�os 80 el funcionamiento electrofisiol�gico de las neuronas en los vertebrados, descubriendo las propiedades electrofisiol�gicas. Anteriormente se hab�an observado propiedades intr�nsecas en los invertebrados pero se pensaba que �stas eran �nicamente una cuesti�n relativa a esa l�nea, pero Llin�s y sus colaboradores demostraron que las neuronas de los vertebrados tienen propiedades electrofisiol�gicas intr�nsecas. El nuevo punto de vista funcional sobre la neurona qued� resumido en lo que hoy es conocido por la Ley de Llin�s. Carlsson, Greengard y Eric Kandel El descubrimiento de cada sustancia qu�mica considerada mediadora de la intercomunicaci�n neuronal aportaba nuevos elementos de conocimiento de la compleja red de conexiones entre c�lulas nerviosas y de sus correspondientes caracter�sticas funcionales.

Eric Kandel esclareci� el papel de los transmisores en el complejo proceso de la memoria y el aprendizaje, estableciendo que la memoria es evocada por cambios directos en los millones y millones de sinapsis que forman los puntos de contacto entre las neuronas.6? Antonio Alcal� Malav� Antonio Alcal� Malav� consigui� en 2002 descubrir que las �reas cerebrales 17,18 y 19 de Brodman serv�an adem�s de para inducir el fen�meno f�sico y qu�mico de la visi�n, para informar del riesgo cardiovascular y algunas demencias. Ese "informe biol�gico" se traduce como fallo visual en la calidad, cantidad, color y contraste de las im�genes que llegaban al cerebro o que eran procesadas por el mismo aunque ya aberradas. Sus trabajos son verificables por campimetra computarizada y an�lisis computarizado crom�tico. Roderick MacKinnon Roderick MacKinnon obtuvo en 2004 la primera imagen tridimensional de los �tomos que forman la prote�na de los dos canales i�nicos: un canal pasivo de potasio y un canal de potasio activado por voltaje. Recibi� el Premio Nobel de Qu�mica. John O'Keefe, Edvard Moser y May-Britt Moser En 2014 los psic�logos y neurocient�ficos noruegos Edvard Moser y su esposa MayBritt Moser compartieron con el brit�nico John O�Keefe el Premio Nobel de Fisiolog�a o Medicina por sus estudios sobre las c�lulas de lugar del hipocampo: una clase de neuronas que codifica la ubicaci�n espacial en la que se encuentran los mam�feros como las ratas y los seres humanos, y les permiten orientarse en el espacio. Ciertos grupos de neuronas hipocampales se activan o no, dependiendo del lugar de una habitaci�n en el que un sujeto se encuentre en un momento determinado. Aspectos hist�ricos: localizaci�n Adem�s de la secuencia hist�rica asociada a la neurona y a los conjuntos neuronales, es posible seguir la evoluci�n de las neurociencias considerando la secuencia hist�rica de las teor�as destinadas a establecer la funci�n de cada sector del cerebro, o bien la consideraci�n de que no existir�a una locaci�n concreta de las funciones cerebrales. Franz J. Gall El neur�logo alem�n Franz Joseph Gall (1758-1828) desarroll� el sistema frenol�gico, mediante el cual cada facultad ps�quica tendr�a su asiento en determinado grupo de c�lulas cerebrales. As�, toda la corteza cerebral estar�a constituida por "�rganos" distintos. Pierre Flourens El fisi�logo franc�s Pierre Flourens efectuaba la ablaci�n de partes del cerebro de animales y estudiaba su conducta. De manera que, seg�n lo que los animales dejaban de hacer, pod�a inferir las funciones de la parte extra�da. Observ� que con el tiempo se restablec�a la funci�n original, con independencia de la parte da�ada. Paul Broca Luego del fallecimiento de un paciente con trastornos en el lenguaje, el neur�logo y antrop�logo franc�s Paul Broca estudi� su cerebro y encontr� una lesi�n en el tercio posterior de la circunvoluci�n frontal inferior del hemisferio izquierdo.3? Estudi� a otros pacientes con problemas similares y encontr� las mismas lesiones en la ahora denominada �rea de Broca. Este especialista lleg� a afirmar: "Nosotros hablamos con el hemisferio izquierdo". Carl Wernicke Carl Wernicke descubri� la que ahora se denomina �rea de Wernicke, zona del cerebro cuyas lesiones producen perturbaciones en la comprensi�n del habla. Sus descubrimientos, junto a los de Paul Broca, estimularon los estudios

localizacionistas durante el siglo XIX. Walter R. Hess Walter Rudolf Hess descubri� la organizaci�n funcional del cerebro medio como coordinador de las actividades de los �rganos internos. Empleando estimulaci�n el�ctrica en ciertas zonas del mesenc�falo, Hess pudo reproducir funciones aut�nomas espont�neas, modificaciones en la respiraci�n o la circulaci�n, entre otras respuestas. Roger W. Sperry Los estudios de Roger W. Sperry permitieron determinar que, aunque cada uno de los dos hemisferios del cerebro (izquierdo y derecho) intercambia informaci�n con el otro a trav�s del cuerpo calloso y otras comisuras m�s peque�as, existen notables diferencias en la forma de procesamiento de la informaci�n entre uno y otro. Hubel y Wiesel David H. Hubel y Torsten Wiesel descubrieron las caracter�sticas del procesamiento de la informaci�n visual. Estudiando su desarrollo en gatos peque�os, detectaron la capacidad de las neuronas corticales para reorganizarse ante situaciones de privaci�n sensorial y determinaron que la reorganizaci�n de las neuronas corticales ocurre s�lo en periodos determinados.6?