Introducción a la ciencia II. Ciencias Biológicas (73 page)

El instinto no es seguir a la madre, sino simplemente seguir a algo de una forma o color o movimiento característicos. Cualquier objeto que proporcione esta sensación en un cierto período de la temprana vida, es seguido por la criatura y a continuación aceptado como la madre. Puede ser realmente la madre; y casi invariablemente lo es en realidad. Pero no precisa serlo. En otras palabras, el seguir a la madre es casi instintivo, pero se aprende que es la «madre» seguida. (Gran parte de la base experimental de estas concepciones fue aportada por el naturalista austríaco Konrad Z. Lorenz, que en el curso de los estudios realizados hace unos treinta años fue seguido, aquí y allá. por una manada de gansos.)

El establecimiento de un determinado tipo de comportamiento, en respuesta a un estímulo particular que ha incidido en un cierto momento de la vida, se denomina «período crítico». En los polluelos, el período crítico de «impresión de la madre» se encuentra entre las 13 y 16 horas de haber salido del huevo. Para un perrito, el período crítico se halla entre las 3 y 7 semanas, durante las cuales los estímulos que es probable que incidan sobre él imprimen varios aspectos de lo que nosotros llamamos el comportamiento normal del perro.

La impresión es la forma más primitiva del comportamiento aprendido; es un comportamiento tan automático, que tiene lugar en un tiempo tan limitado y sometido a una serie tan general de condiciones, que es fácil confundirlo con un instinto.

Una razón lógica que explica el fenómeno de la impresión es que permite una cierta flexibilidad deseable. Si un polluelo naciera con la capacidad instintiva de distinguir a su verdadera madre y sólo siguiera a ella, y si, por cualquier motivo la verdadera madre estuviera ausente el primer día de vida del polluelo, esta criatura se encontraría indefensa. Por tanto, la maternidad se halla sujeta al azar durante unas pocas horas, y el polluelo puede resultar impreso por cualquier gallina de la vecindad y así seguir a una madre adoptiva.

Como se ha indicado anteriormente, fueron las experiencias de Galvani poco antes del comienzo del siglo XIX; las que indicaron por primera vez alguna relación entre la electricidad y la actividad del músculo y el nervio.

Las propiedades eléctricas del músculo condujeron a una aplicación médica sorprendente, gracias a la labor del fisiólogo holandés Willem Einthoven. En 1903 desarrolló un galvanómetro extraordinariamente sensible, tanto que respondía a las pequeñas fluctuaciones del potencial eléctrico del corazón que late. Hacia 1906, Einthoven registró las deflexiones de este potencial (denominándose el registro «electrocardiograma») y las correlacionó con diversos tipos de trastornos cardíacos.

Se supuso que las propiedades eléctricas más sutiles de los impulsos nerviosos eran iniciadas y propagadas por modificaciones químicas en el nervio. Esto pasó a ser de una simple hipótesis a ser un hecho perfectamente establecido gracias a la labor experimental del fisiólogo alemán Emil Du Bois-Reymond, en el siglo XIX; mediante un delicado galvanómetro fue capaz de detectar pequeñas corrientes eléctricas en los nervios estimulados.

Con los instrumentos electrónicos modernos se ha conseguido alcanzar un increíble grado de sensibilidad y exactitud en las investigaciones de las propiedades eléctricas del nervio. Mediante la colocación de delgados electrodos en diferentes puntos de una fibra nerviosa y detectando las modificaciones eléctricas mediante un osciloscopio, es posible medir la intensidad de un impulso nervioso, su duración, velocidad de propagación, etc. Gracias a la labor realizada en este campo, los fisiólogos americanos, Joseph Erlanger y Herbert Spencer Gasser, compartieron el premio Nobel de Medicina y Fisiología de 1944.

Si se aplican pequeños impulsos eléctricos de intensidad creciente a una particular célula nerviosa, hasta una cierta intensidad ésta no responderá. Luego, bruscamente, la célula emitirá un impulso, que correrá a lo largo de la fibra. Por tanto, la célula tiene un umbral; o no reacciona a un estímulo subliminal o bien reacciona a un estímulo liminal, emitiendo un impulso de una cierta intensidad fija. La respuesta, en otras palabras, es del tipo del «todo o nada». Y la naturaleza del impulso desencadenado por el estímulo parece ser la misma en todos los nervios.

¿Cómo puede un proceso tan simple como es del todo o nada, de sí o no, idéntico en cualquier lugar, dar origen a sensaciones ópticas complejas, por ejemplo, o a las complejas respuestas digitales cuando se toca un violín? Parece que un nervio, tal como el óptico, contiene un gran número de fibras individuales, algunas de las cuales pueden emitir impulsos y otras no, y en ellas la emisión de impulsos puede tener lugar en rápida sucesión o lentamente, dando lugar a un tipo de respuesta, posiblemente complejo, que se ajusta continuamente a los cambios en el estímulo. (Por su labor en este campo, el fisiólogo inglés Edgar Douglas Adrian compartió, con Sherrington, el premio Nobel de Medicina y Fisiología de 1932.) Ese tipo de respuesta variable puede ser continuamente «rastreado» por el cerebro y ser interpretado de forma apropiada, pero no se conoce nada acerca de cómo se realiza la interpretación o cómo el tipo de respuesta es traducido en una actividad tal como la contracción de un músculo o la secreción de una glándula.

La emisión de impulsos por la fibra nerviosa aparentemente depende del movimiento de iones a través de la membrana de la célula. Corrientemente, el interior de la célula tiene un exceso relativo de iones potasio, mientras que en el exterior de la célula hay un exceso de iones sodio. De algún modo la célula conserva los iones potasio en su interior y, en cambio, elimina los iones sodio hacia el exterior, de tal manera que las concentraciones a ambos lados de la membrana celular no son iguales. Actualmente se considera que existe una «bomba de sodio» de algún tipo en el interior de la célula, la cual expulsa los iones sodio hacia el exterior tan rápidamente como penetran. En cualquier caso, existe una diferencia de potencial eléctrico de cerca de una décima de voltio a través de la membrana celular, estando el interior negativamente cargado con respecto al exterior. Cuando se estimula la célula nerviosa, la diferencia de potencial a través de la membrana desaparece, y esto representa la emisión de un impulso por la célula. Se requieren algunas milésimas de segundo para que vuelva a restituirse la diferencia de potencial, y durante este intervalo el nervio no reaccionará a otro estímulo; este intervalo de tiempo se denomina «periodo refractario».

Una vez la célula ha emitido un impulso, este corre a lo largo de la fibra por una serie de emisiones de impulsos, excitando cada sucesivo segmento de la fibra al siguiente. El impulso sólo puede correr a lo largo del axón, debido a que el segmento que acaba de emitir un impulso no puede volver a emitir otro hasta haber transcurrido un periodo de reposo.

Las investigaciones que relacionaron en la forma descrita la acción nerviosa con la permeabilidad iónica determinaron que se concediera el premio Nobel de Medicina y Fisiología de 1963 a dos fisiólogos británicos, Aland Lloyd Hodgkin y Andrew Fielding Huxley, y a un fisiólogo australiano, John Carew Eccles.

¿Qué ocurre cuando, por ejemplo, el impulso que corre a lo largo de la fibra nerviosa llega a una sinapsis? (la hendidura existente entre una célula nerviosa y la siguiente.) Aparentemente, el impulso nervioso determina la producción de una sustancia química que puede atravesar la hendidura sináptica e iniciar un impulso nervioso en la siguiente célula nerviosa. De esta manera, el impulso puede ser transmitido de una célula a otra.

Una de las sustancias químicas que indudablemente influye sobre los nervios es la hormona adrenalina. Actúa sobre los nervios del sistema simpático, que reduce la actividad del sistema digestivo y acelera la frecuencia respiratoria y cardíaca. Cuando la angustia o el peligro estimulan las glándulas suprarrenales, que así segregan más hormona, la estimulación de los nervios simpáticos determina que se movilice más sangre en el organismo, llevando más oxígeno a los tejidos y reduciendo, en cambio, la digestión en ese período, a consecuencia de cuyo fenómeno se ahorra energía durante el estado de emergencia.

Los psicólogos americanos John A. Larsen y Leonard Keeler utilizaron este hallazgo para idear una máquina que registrara las modificaciones de la presión sanguínea, la frecuencia del pulso, la frecuencia respiratoria y la perspiración ocasionadas por la emoción. Este aparato, el «polígrafo», registra el esfuerzo emocional realizado al decir una mentira; la cual siempre implica el peligro de su descubrimiento en cualquier individuo normal o razonablemente normal y, por tanto, provoca la liberación de adrenalina. Si bien no es infalible, el polígrafo ha conseguido gran fama como «detector de mentiras». En el proceso normal, las terminaciones nerviosas del sistema simpático segregan un compuesto similar a la adrenalina, llamado «noradrenalina». Esta sustancia química sirve para transmitir impulsos nerviosos a través de la sinapsis, propagando el mensaje por estimulación de las terminaciones nerviosas en el otro lado de la hendidura sináptica.

A principios de la década de 1920, el fisiólogo inglés Henry Dale y el fisiólogo alemán Otto Loewi (que compartieron el premio Nobel de Medicina y Fisiología de 1936) estudiaron una sustancia química que realizaba esta función en la mayor parte de los nervios que no pertenecían al sistema simpático. Esta sustancia se denomina acetilcolina. Ahora se cree que se halla implicada no sólo en la conducción del impulso en la sinapsis, sino también en su transmisión por la propia fibra nerviosa. Quizá la acetilcolina actúe sobre la «bomba de sodio». De cualquier forma, la sustancia parece que se forma momentáneamente en la fibra nerviosa y es destruida con rapidez por una enzima llamada «colinesterasa». Cualquier agente que inhiba la acción de la colinesterasa interferirá este ciclo químico e interrumpirá la transmisión de los impulsos nerviosos. Sustancias letales tales como los «gases nerviosos» inhiben la colinesterasa. Al bloquear la conducción de los impulsos nerviosos, pueden interrumpir los latidos cardíacos y producir la muerte en pocos minutos. La aplicación de estas sustancias a la larga es evidente. Pueden usarse, de forma menos inmoral, como insecticidas.

Una interferencia menos drástica de la colinesterasa es la producida por los anestésicos locales, que de esta manera pueden suspender (temporalmente) los impulsos nerviosos asociados con el dolor.

Gracias a las corrientes eléctricas implicadas en la conducción de los impulsos nerviosos, es posible «leer» la actividad del cerebro de una manera que, sin embargo, no ha permitido aún traducir por completo lo que nos dicen las ondas cerebrales. En 1929, un psiquiatra alemán, Hans Berger, comunicó sus primeros trabajos, en los que aplicaba electrodos sobre diversas partes de la cabeza y era capaz de descubrir ondas rítmicas de actividad eléctrica.

Berger dio al ritmo más pronunciado el nombre de «onda alfa». En la onda alfa, el potencial varía alrededor de 20 microvoltios en un ciclo de aproximadamente diez veces por segundo. La onda alfa es la más evidente y se pone más claramente de manifiesto cuando la persona se halla en reposo con los ojos cerrados. Cuando los ojos están abiertos, pero sin ver un objeto iluminado con una forma determinada, persiste la onda alfa. Sin embargo, cuando el individuo ve el medio ambiente con su multiplicidad de formas, desaparece la onda alfa o bien es enmascarada por otros ritmos más prominentes. Después de un cierto intervalo, si no surge nada nuevo en el campo visual, vuelve a aparecer la onda alfa. Los nombres característicos de los otros tipos de ondas son «ondas beta», «andas delta» y «ondas theta».

Los
electroencefalogramas
(«registros eléctricos de la actividad cerebral», más conocidos con las siglas «EEG».) han sido ampliamente estudiados y revelan que cada individuo posee su propio tipo de comportamiento electroencefalográfico, que varía con la excitación y el sueño. Aunque el electroencefalograma aún está lejos de ser un método adecuado para «leer los pensamientos» o reflejar la actividad intelectual de forma precisa, ayuda a diagnosticar importantes trastornos de la función cerebral, particularmente la epilepsia. También puede utilizarse para localizar zonas de lesión cerebral o tumores cerebrales.

En la década de 1960, para la interpretación de los EEG se utilizaron computadoras especialmente ideadas. Si se provoca un cambio ambiental particularmente pequeño en un individuo, es de suponer que se producirá alguna respuesta en el cerebro, la cual se reflejara por una pequeña alteración del tipo de electroencefalograma en el momento en que sea introducida la modificación. Sin embargo, el cerebro se halla ocupado en otras muchas actividades y la pequeña alteración en el EEG no se pondrá de manifiesto. No obstante, si se repite el proceso una y otra vez, la computadora puede ser programada de tal modo que halle el valor medio del tipo de EEG y registre la diferencia que aparece de forma reiterada.

Hacia 1964, el fisiólogo americano Manfred Clynes comunicó análisis lo suficientemente minuciosos como para indicar, mediante el estudio de sólo los electroencefalogramas, el color que había estado mirando el individuo estudiado. El neurofisiólogo inglés W. Grey Walter comunicó de forma similar un tipo de señales cerebrales que parecían características del proceso de aprendizaje. Aparecen cuando la persona estudiada tiene razones para suponer que se halla ante un estímulo que le incita a pensar o actuar. Walter las denominó «ondas de expectación». El fenómeno inverso, es decir, el de provocar actividades específicas mediante la estimulación eléctrica del cerebro también fue comunicado en 1965. José M. Rodríguez Delgado, de Yale, transmitiendo una estimulación eléctrica mediante señales de radio, hizo que los animales caminaran, treparan, bostezaran, durmieran, se aparearan; interrumpió el desarrollo de emociones, etc. y todo ello por control a distancia. Resultó muy espectacular el que lograra que un toro, en plena embestida, se detuviera y se alejara pacíficamente al trote.

A diferencia de los fenómenos físicos, tales como los movimientos de los planetas o el comportamiento de la luz, la respuesta a los estímulos de los seres vivos nunca ha sido reducida a leyes naturales rigurosas y quizá nunca lo sea. Hay muchos autores que insisten en que el estudio de la conducta del ser humano no puede llegar a ser una verdadera ciencia, en el sentido de ser capaz de explicar o predecir el comportamiento en una situación dada, basándose en leyes naturales universales. No obstante, la vida no es una excepción de la ley natural, y puede argüirse que el comportamiento de los seres vivos se explicaría totalmente si se conocieran todos los factores operantes. La cuestión crucial radica en esta última frase. Es imposible que algún día se conozcan lodos los factores; hay demasiados y son excesivamente complejos. Sin embargo, el hombre no precisa renunciar a la comprensión de sí mismo. Existe un amplia espacio para un mejor conocimiento de sus propias complejidades mentales, y aun cuando nunca podamos llegar al final de la senda, tenemos la esperanza de correr un largo trecho por ella.