Santiago Ramón y Cajal, el explorador de neuronas

Ramón y Cajal acuñó la teoría neuronal en la que defendía que el sistema nervioso era una sucesión de células (neuronas), que se comunicaban entre sí, pero estaban separadas físicamente unas de otras.

Es tradición que aquellos que reciben el premio Nobel realicen una ponencia en Estocolmo. Los premios Nobel se empezaron a conceder en 1901 y, en 1906, el premio de Fisiología o Medicina por primera vez se compartió entre dos personas: Camillo Golgi y Santiago Ramón y Cajal. En su ponencia, Camillo dedicó los veintinueve folios de su discurso a criticar la teoría neuronal, que en aquel momento tenía como su mayor defensor a Santiago Ramón y Cajal, quien al día siguiente dio su propia charla.

« Puede resultar extraño que, ya que siempre me he opuesto a la teoría neuronal — aunque reconozco que su punto de inicio puede ser encontrado en mi propio trabajo — , haya decidido elegir esta cuestión de la neurona como tema de mi ponencia » ( La doctrina neuronal - teoría y hechos por Dr. Camillo Golgi. 11 de diciembre de 1906 ).

Santiago Ramón y Cajal
Retrato de Santiago Ramón y Cajal, por Joaquín Sorolla

El origen del enfrentamiento Golgi-Cajal

Resulta imposible entender el cabreo de Golgi y la importancia de Cajal sin retroceder unas décadas: son los años setenta del siglo XIX y no existe la palabra neurona. Científicos de todo el mundo observan el cuerpo humano bajo el microscopio, estableciendo así las bases de la Histología y Biología Celular, pero hay un órgano especialmente esquivo a este trabajo: el cerebro. Para ver algo bajo el microscopio hay que realizar un corte del tejido lo suficientemente fino como para que la luz lo atraviese y llegue al ojo del investigador, es decir, los cortes son tan finos que son transparentes. Para corregir esto y poder ver algo se utilizan tinciones que colorean estructuras concretas del tejido, ya sean tipos celulares o formaciones dentro de las células. Pero la propia naturaleza del tejido cerebral lo hace especialmente complicado de teñir: es un tejido blando muy difícil de cortar donde las neuronas tienen ramificaciones gigantescas. Son unas células enormes de las que solo se consigue teñir bien el cuerpo celular, pero se pierde la gran parte de todas sus ramificaciones, y sin ellas es imposible entender cómo funcionan las neuronas y cuál es la estructura básica de todos los sistemas nerviosos. Y entonces llegó Camillo Golgi con su reazione nera.

En 1873 , Golgi acabó de desarrollar un procedimiento con nitrato de plata que tiñe de color negro, de ahí el nombre de reazione nera o « reacción negra » , neuronas completas. Donde los métodos anteriores mostraban pequeñas protuberancias naciendo del cuerpo de la neurona, o soma, ahora era posible observar la arborización neuronal en toda su extensión. Este cambio fue tan revolucionario que compensaba los muchos defectos de la tinción, que tenía fama de ser extremadamente compleja e inestable. Había que hacer sutiles modificaciones en los protocolos de tinción en función de cada tejido e, incluso, según si la reacción se utilizaba en invierno o verano. Era, y todavía es, una tinción difícil de hacer. Pero los resultados son espectaculares y gracias a ella la neurociencia, con Golgi a la cabeza, pudo por primera vez aspirar a comprender la estructura celular del sistema nervioso, la estructura de nuestros pensamientos, ideas y sueños.

Golgi y su modelo de «red nerviosa difusa»

A finales del siglo XIX hubo dos teorías que intentaron explicar la estructura del sistema nervioso: la teoría reticular y la teoría neuronal. La teoría reticular es un modelo donde no hay un espacio físico que separe en ningún momento unas neuronas de otras: estas forman una red continúa donde los cuerpos celulares hacen la función de nodos y las ramificaciones que crecen de ellas, axones y dendritas, se fusionan con las de otras neuronas formando un sistema continuo a través del cual fluye la información. En poco tiempo , Golgi se convirtió en el máximo defensor de esta teoría que, en base a sus observaciones, él mismo fue matizando en un modelo de « red nerviosa difusa », donde los procesos nerviosos se repartían ampliamente entre un gran número de células por toda la red. Y entonces llegó Santiago Ramón y Cajal.

En el año 1887, un viaje de trabajo de Cajal a Madrid inició una serie de eventos que darían lugar al nacimiento de la neurociencia moderna.

El encuentro de Cajal con la reazione nera

En aquel entonces Ramón y Cajal era profesor en la Universidad de Valencia y, aprovechando el viaje a Madrid, visitó al doctor Luis Simarro, quien en su laboratorio le enseñó unas muestras de tejido nervioso procesadas con la reazione nera .«… Todo era claro y simple como un diagrama. Un simple vistazo bastaba. Estupefacto, no pude apartar mis ojos del microscopio». Completamente ensimismado por aquella técnica, a partir de ese momento el trabajo de investigación de Cajal se centró en esta tinción y, por lo tanto, en el sistema nervioso.

Cuando se habla de la figura de Cajal hay un rasgo que apenas se resalta, pero que fue clave en su carrera: su pericia química con las tinciones. No es casual que fuera un gran fotógrafo, con todo el conocimiento en el revelado químico que ello implicaba en aquella época. Cajal era un maestro de la histoquímica, es decir, la tinción de los tejidos para su observación al microscopio. Quizás, el mejor de su época.

No solo fue capaz de reproducir con precisión una de las tinciones más complejas de la época, sino que además refinó el método y obtuvo mucha información sobre en qué tejidos funcionaba mejor la tinción. Por ejemplo, conforme maduran las neuronas, sus axones se recubren de sucesivas capas de mielina que mejoran su conductividad pero dificultan una buena tinción, así que Ramón y Cajal se centró mucho en estudiar bajo el microscopio muestras nerviosas de animales muy jóvenes donde las neuronas todavía estaban desarrollándose. Esto, como veremos luego, fue esencial para uno de los descubrimientos de Cajal.

El propio Santiago Ramón y Cajal define 1888 como su mejor año como investigador. Fue publicando sus resultados e interpretaciones, pero pronto se dio cuenta de que su trabajo estaba siendo ignorado, así que en 1889 decidió acudir al Congreso de la Sociedad Anatómica Alemana donde se citaban algunos de los mayores expertos a nivel mundial, muchos de los cuales defendían la teoría reticular. Entre ellos estaba Albert Kölliker, la figura más importante de la histología alemana en aquella época.

Kölliker, el padrino perfecto

La Universidad de Barcelona rechazó apoyar económicamente el viaje de Cajal, quien tuvo que tirar de ahorros para asistir al congreso, donde fue mayoritariamente ignorado. Nadie se acercaba a observar las muestras de aquel científico español desconocido. Desesperado, al final consiguió que Kölliker mirara las tinciones gracias a que lo agarró para llevarlo a observar las muestras al microscopio. No hizo falta nada más. Tras ver los resultados, Kölliker se convertiría en uno de los mayores aliados de Cajal y también pasaría a defender lo que, años después, Cajal definiría como teoría neuronal; que, al contrario que la teoría reticular, acabaría probándose como la interpretación correcta de la estructura celular del sistema nervioso. Tras conocer a Ramón y Cajal, Albert Kölliker diría: «Yo le he descubierto y deseo que este descubrimiento sea conocido en Alemania».

El punto más importante que demostraba el trabajo de Cajal era la presencia de un espacio físico que separaba el final de una neurona y el inicio de la siguiente. Ahora esa separación se conoce como espacio sináptico y, en conjunto, toda la zona que engloba el final del axón de una neurona, el espacio sináptico y el inicio de las dendritas de otra neurona se conoce como sinapsis. Es en la sinapsis donde se produce el salto de información de una neurona a otra a través de la liberación de neurotransmisores. Tras descubrir esa separación entre neuronas, Cajal formuló la teoría neuronal, según la cual los sistemas nerviosos están formados por una sucesión de células, las neuronas, que se encuentran en continua comunicación las unas con las otras pero están físicamente separadas. Por lo tanto, la neurona es la pieza fundamental a partir de la cual se construye el sistema nervioso; y esto contradice la teoría reticular, según la cual las neuronas se encuentran físicamente fusionadas unas con otras por sus terminaciones.

La teoría neuronal

Así pues, tomando el nombre creado por Waldeyer, Cajal acuñó la teoría neuronal donde defendía que el sistema nervioso era una sucesión de células (neuronas), que se comunicaban entre sí, pero estaban separadas físicamente unas de otras. Además, Cajal expuso en 1891 la ley de polarización dinámica, según la cual la información se trasmite dentro de una neurona siguiendo este orden: la neurona recibe la información en sus dendritas, de allí, pasa al cuerpo neuronal y, después, recorre todo el axón hasta llegar a las terminaciones axonales, donde los datos son transmitidos a las dendritas de otra neurona. Tanto la teoría neuronal como la ley de polarización dinámica son correctas y describen las bases del funcionamiento celular del sistema nervioso.

Y sus descubrimientos no se quedaron allí. La necesidad de trabajar con animales cuyo sistema nervioso todavía se estaba desarrollando, para obtener mejores tinciones, derivó en el descubrimiento del cono de crecimiento axonal. Durante su crecimiento, el axón desarrolla en su extremo una punta desde la cual crece y utiliza para seguir una serie de señales químicas que lo guían hasta donde debe establecer una nueva sinapsis. Con la mera observación de sus muestras, Cajal fue capaz de intuir esto y formular la hipótesis quimiotrópica, según la cual los conos de crecimiento se desarrollaban siguiendo una serie de gradientes químicos que los atraen o repelen mientras van creciendo. De nuevo, su interpretación fue correcta, aunque no será hasta finales de los años ochenta y principios de los noventa del siglo XX cuando se identifiquen las primeras moléculas que guían al cono de crecimiento axonal durante su desarrollo.

El apoyo científico a Cajal

La charla de Golgi el 11 de diciembre no fue bien recibida por ninguno de los presentes, y menos por Cajal. Sin embargo, al día siguiente, en su charla de treinta y cuatro páginas titulada La estructura y conexiones de las neuronas, el español se limitó a recorrer los puntos más importantes de su trabajo, e hizo referencias a las contribuciones de otros científicos como Golgi, Kölliker, Simarro o Waldeyer. Quizás el contraste entre ambos discursos se deba al desfase profesional entre los dos protagonistas: en 1883, Camillo Golgi dejó de investigar en el sistema nervioso para centrarse en la malaria, haciendo grandes descubrimientos sobre el ciclo del parásito causante de la enfermedad, mientras que Santiago Ramón y Cajal se adentró en el mundo de la neurociencia en 1887. En el momento del premio Nobel, la teoría neuronal de Cajal era unánimemente aceptada por toda la comunidad científica, con la excepción de Golgi, quien llevaba más de dos décadas fuera de la vanguardia neurocientífica. El propio Cajal dejaría escrito en Recuerdos de mi vida, refiriéndose a Golgi: «Qué cruel ironía del destino haber emparejado, cual hermanos siameses unidos por los hombros, a dos adversarios científicos de caracteres tan diferentes».

Cajal siempre tuvo mucha confianza en que eventualmente el trabajo da sus frutos y los datos acaban imponiéndose a sesgos, errores o prejuicios personales. El tiempo le ha acabado dando la razón.

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