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Cajal y sus dibujos

¿Arte o ciencia?

Los dibujos histológicos del premio Nobel Santiago Ramón y Cajal estarán expuestos, hasta el 5 de enero, en La Casa Encendida de Madrid. Con este motivo, El Cultural ha querido rendir homenaje a uno de nuestros científicos más importantes. El neurobiólogo Javier De Felipe, del Instituto Cajal-CSIC, analiza la trascendencia científica y el impacto en varias generaciones de investigadores de unas ilustraciones -absolutamente fieles a la realidad- realizadas en una época en la que aún no existía la microfotografía.


JAVIER DE FELIPE | 18/12/2003 |  Edición impresa


Dibujo realizado por Cajal de una célula piramidal de la corteza cerebral de un niño de 30 días

La aparición de Santiago Ramón y Cajal en el mundo de la neurociencia provocó un cambio radical en el curso de su historia. A diferencia de otros grandes investigadores, Cajal no hizo un sólo gran descubrimiento, sino que realizó numerosas e importantes contribuciones al conocimiento de la estructura y función del sistema nervioso. Los estudios de Cajal sobre la microanatomía de virtualmente todo el sistema nervioso, sus observaciones sobre la degeneración y regeneración, junto con sus teorías sobre la función, desarrollo y plasticidad del sistema nervioso, tuvieron un profundo impacto sobre los científicos de su era. Numerosos investigadores siguieron el ejemplo establecido por Cajal, comprobando y ampliando sus teorías en prácticamente todos los campos de la neurociencia. Estos estudios representan las raíces de los descubrimientos actuales en algunas de las áreas más apasionantes sobre la estructura y función del cerebro en condiciones normales y patológicas.

Tres grandes períodos
En la carrera científica de Cajal se pueden distinguir tres grandes periodos. El primero, antes de conocer el método de Golgi, abarca desde 1877 a 1887 en el que realiza una serie de estudios histológicos y de microbiología de carácter general. El segundo periodo abarca desde 1887 a 1903 y se caracterizó por una intensa actividad investigadora. Durante este periodo, Cajal aplicó el método de Golgi al estudio de prácticamente todo el sistema nervioso. La obra cumbre es el libro Textura del sistema nervioso del hombre y de los vertebrados. El tercer periodo abarca desde 1903 hasta su muerte en 1934. Este periodo fue también muy activo y se caracterizó principalmente por sus estudios sobre la degeneración y regeneración del sistema nervioso, publicando una serie de trabajos científicos de extraordinaria importancia, que fueron resumidos en otra obra clásica de la neurociencia titulada Degeneración y Regeneración del sistema nervioso.

Una limitación técnica
En los tiempos de Cajal, la microfotografía no se había desarrollado y prácticamente la única forma de ilustrar las observaciones microscópicas era mediante dibujos. Esta limitación técnica dio lugar a cierto escepticismo. Algunos dibujos de Cajal eran considerados por algunos investigadores como interpretaciones “artísticas” y no como copias más o menos exactas de las preparaciones histológicas. Sin embargo, el análisis de las preparaciones histológicas de Cajal realizado por científicos que hemos tenido la fortuna de examinarlas, ha mostrado la veracidad de estos dibujos. Por estos motivos, los dibujos de Cajal son de extraordinaria importancia no por su belleza y su indudable valor museístico, sino porque nos muestran la microorganización del sistema nervioso, como un mapa que contiene las conexiones de las neuronas y las rutas que siguen los impulsos nerviosos a través de las mismas. De esta forma, el valor científico de los dibujos de Cajal supera con creces el valor artístico.

Antes de los estudios de Cajal se conocía muy poco sobre la estructura y función del sistema nervioso, debido principalmente al hecho de que con las técnicas histológicas disponibles no era posible visualizar las neuronas en su totalidad (cuerpo celular, dendritas y axón). Sin embargo, en 1873 una verdadera revolución comenzó con el descubrimiento de la “reazione nera” (reacción negra) de Camillo Golgi (1843-1926).

Células nerviosas
Por primera vez se pudieron observar, en preparaciones histológicas, a las células nerviosas con todas sus partes usando el método de Golgi. Además, sólo una pequeña proporción de las células nerviosas se teñían en una preparación histológica dada, permitiendo examinarlas individualmente. Por otra parte, esta tinción era de gran calidad, lo que permitió la caracterización de las mismas (es decir, la identificación de diversos tipos de células nerviosas), el análisis morfológico detallado y el estudio de sus posibles conexiones. En las manos de Cajal, este método representó la herramienta principal que hizo posible cambiar el curso de la historia de la neurociencia y significó el nacimiento de la neurociencia moderna. La genialidad de Cajal consistió en ser un gran observador e intérprete de las imágenes microscópicas del cerebro.

Espinas dendríticas
Cuando analizaba una preparación histológica “veía” de forma clara detalles que muchos otros, que disponían de los mismos microscopios y de las mismas preparaciones, eran incapaces de interpretar. Uno de los ejemplos más interesantes es el descubrimiento de las espinas dendríticas realizado por Cajal con el método de Golgi. Para Cajal, estas estructuras representaban un elemento clave en la fisiología de las neuronas, pero para muchos otros científicos, también de gran prestigio como Albert von Külliker (1817-1905) e incluso Golgi, las espinas eran un artefacto del método de Golgi, producido por una especie de cristalización en agujas que se depositaba de forma eventual sobre la superficie de las neuronas. Por tanto, en los dibujos de estos científicos las dendritas aparecen lisas, sin espinas. Para demostrar que las espinas eran reales, Cajal utilizó otros métodos como el azul de metileno, demostrando de esta forma que no eran artefactos del método de Golgi. Actualmente, las espinas dendríticas son objeto de muchas investigaciones porque representan el principal sitio postsináptico en donde se establecen las sinapsis excitadoras y por su implicación en la plasticidad del cerebro. Durante muchos años, estos estudios sobre las espinas dendríticas se olvidaron, hasta que en la década de los años 1970 se observó que las alteraciones de las espinas dendríticas eran el correlato anatomopatológico más consistente del retraso mental. También, en aquella época, se demostró que de la plasticidad, formación de espinas y de su mantenimiento depende la actividad sináptica y que podía ser modulada por la experiencia sensorial. De este modo, las espinas dendríticas son consideradas actualmente como elementos claves en la plasticidad del cerebro. Asimismo, gracias a la introducción de la microscopía electrónica en la década de los años 1960 se descubrió que las espinas dendríticas representan el principal sitio postsináptico en donde se establecen las sinapsis excitadoras en la corteza cerebral. Cajal propuso a través de sus dibujos mecanismos de plasticidad cerebral que representan los cimientos de algunas de nuestras ideas modernas sobre plasticidad y cuya veracidad ha sido comprobada en ciertos casos mediante la utilización de técnicas recientes muy sofisticadas.

Una estructura dinámica
Así, para Cajal y otros científicos de su época influenciados por sus estudios, el cerebro era una estructura dinámica en el que las espinas dendríticas se movían, no un órgano inmutable y estático... “El estado de actividad correspondería, pues, a la turgencia y alargamiento de las espinas, y el reposo a la retracción de estos apéndices” (Cajal, 1899). Recientemente, utilizando técnicas y aparatos muy sofisticados, como el microscopio de dos fotones, uno de los hallazgos más apasionantes es que las espinas dendríticas están constantemente moviéndose, especialmente en el cerebro en desarrollo. Estas observaciones hace que el estudio de las espinas sea un tema de máximo interés actual en numerosos laboratorios de neurociencias.

No cabe duda de que Cajal contribuyó de forma mucho más definitiva que los estudios de cualquiera de los investigadores de su era a la creación de la atmósfera científica necesaria para el nacimiento de la neurociencia moderna. Sus investigaciones sobre la microorganización del sistema nervioso, la interpretación magistral de las preparaciones histológicas y sus teorías sobre la degeneración, regeneración y plasticidad, han proporcionado el esqueleto intelectual de nuestros estudios actuales sobre la estructura y función del cerebro en condiciones normales y patológicas. Así, Ramón y Cajal merece ser reconocido por la comunidad científica como el padre de la neurociencia moderna.


[En la imagen: En los tiempos de Cajal, la microfotografía no se había desarrollado y, prácticamente, la única forma de ilustrar las observaciones microscópicas era mediante dibujos. En la imagen, dibujo realizado por Cajal de una célula piramidal de la corteza cerebral de un niño de 30 días. Método de Golgi. En pequeño, preparación histológica realizada por Cajal en la que se muestra una célula piramidal del cerebro humano teñida con el método de Golgi. Nótese que esta neurona es muy similar al dibujo sobre el que se encuentra (Tomada de De Felipe & Jones Cajal on the cerebral Cortex. Oxford University Press: New York, 1988)]


La belleza del resultado
Cajal fue introducido en 1887 al método de Golgi durante una visita al laboratorio privado del Dr. Luis Simarro, un conocido psiquiatra y neurólogo aficionado a la histología. Cajal se quedó tan impresionado por la maravillosa tinción de las neuronas que comenzó a usar el método de Golgi para estudiar todo el sistema nervioso. Un año más tarde publicó su primer artículo importante titulado Estructura de los centros nerviosos de las aves. Cajal comenzó a ser conocido y admirado por la comunidad científica internacional después del congreso de anatomía de Berlín en 1889. Según Cajal, en este congreso mostró sus preparaciones a los histólogos y anatomistas más distinguidos del momento, incluyendo a His, Schwalbe, Retzius, Waldeyer, y especialmente Külliker, a quien se le consideraba como unos de los histólogos más importantes. Külliker fue tan entusiasta con los descubrimientos de Cajal que le dijo: “Los resultados obtenidos por usted son tan bellos que pienso emprender inmediatamente, ajustándome a la técnica de usted, una serie de trabajos de confirmación. Le he descubierto a usted, y deseo divulgar en Alemania mi descubrimiento” (Cajal, 1917: Recuerdos de mi vida). Külliker diseminó las observaciones, conceptos y teorías de Cajal, que muy pronto tuvieron un impacto profundo entre los investigadores de su tiempo.




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