¿Qué es la neurociencia?

Dentro de las ciencias cognitivas, la neurociencia o la neurobiología desempeñan un papel importante. La neurociencia representa el estudio científico del sistema nervioso.

 

Se trata de un área a la que pertenecen la anatomía, la biología molecular, las matemáticas, la medicina, la farmacología, la fisiología, la física, la ingeniería y la psicología.

Según la neurociencia, las representaciones mentales son modelos de actividad neuronal y la inferencia, o razonamiento deductivo, consiste en la aplicación de estos modelos a diferentes situaciones para afrontarlas y resolverlas.

La neurociencia investiga el desarrollo, la maduración y el mantenimiento del sistema nervioso, su anatomía, su funcionamiento, las conexiones existentes entre las diversas áreas del cerebro y las conductas manifiestas. 

Las neurociencias están tratando de comprender no solo cómo funciona el sistema nervioso en las condiciones de atención de la salud, sino también cuándo no funciona correctamente. 

El funcionamiento del cerebro deficiente se muestra a través de la presencia de trastornos del desarrollo, psiquiátricos y neurológicos. 

El propósito de la neurociencia es también realizar estudios empíricos con el fin de prevenir la aparición de diversos déficits y curar estos últimos a través de una serie de tareas rehabilitadoras desarrolladas ad hoc.

Historia de la neurociencia

El estudio del sistema nervioso y las funciones del cerebro tiene una larga historia. Galeno, un médico de la Antigua Roma, es uno de los primeros en colocar la mente en el cerebro y es el primero en observar que puede haber disfunciones mentales como resultado de un daño cerebral.

El estudio científico del cerebro nació a finales del siglo XIX tras la invención del microscopio y el desarrollo de un procedimiento de tinción por Camillo Golgi.

A través de un método particular de tinción, Golgi descubrió la estructura reticular del cerebro: el cerebro está formado por redes y las redes están formadas por células distintas, las neuronas.

La primera conceptualización de un modelo neuronal se debe al médico español Santiago Ramón y Cajal (1852-1934). Según este modelo, la neurona es un cuerpo celular (soma) a partir del cual las dendritas se expanden por un lado y el axón por el otro.

La conexión entre las diferentes neuronas daría lugar a las redes neuronales. Estos estudios neurocientíficos le valieron a Golgi y Ramón y Cajal el Premio Nobel de Medicina de 1906.

El primero en identificar la división del cerebro en áreas funcionales fue Franz Joseph Gall, padre de la frenología.

En la época de la frenología se creía que las conformaciones específicas del cráneo estaban asociadas con ciertas características de personalidad de los individuos (un concepto no confirmado por la neurociencia actual).

Más tarde fue Paul Broca quien empezó a asociarse con áreas específicas del cerebro, no tanto con características de personalidad como con algunas funciones psicológicas como el lenguaje, asociadas con la denominada área de Broca.

Carl Wernicke avanzó la teoría de la especialización de estructuras cerebrales específicas en la comprensión y producción del lenguaje de manera aún más específica.

A principios del siglo XX, el neurólogo alemán Brodmann desarrolló el llamado mapa citoarquitectónico de Brodmann, un mapa de áreas cerebrales corticales específicas que se activan durante la ejecución de tareas específicas y funciones psicológicas específicas.

Incluso hoy en día, el mapa citoarquitectónico de Brodmann se utiliza y se cita en el campo de la neurociencia.

Hasta la fecha, en el panorama científico contemporáneo existen diversas organizaciones y asociaciones relacionadas con las neurociencias con el fin de proporcionar un vínculo entre los distintos investigadores y profesionales de esta área disciplinar.

Las principales ramas de la neurociencia

La disciplina científica de la neurociencia representa un campo variado y multidisciplinar que, como ya se ha visto, incluye la biología, las ciencias psicológicas, la neurología, la anatomía, la fisiología, etc. 

Dentro de este vasto panorama multidisciplinario es posible identificar algunas ramas principales que a menudo están correlacionadas y son interdependientes. Por ejemplo, las más relevantes son los siguientes:

Psicobiología: es el estudio y la aplicación de los principios de la biología al análisis de los procesos psicológicos y conductuales tanto en humanos como en animales. 

Neurociencia cognitiva: se ocupa de los sustratos biológicos, neurológicos y cerebrales que están involucrados en diversas funciones cognitivas y procesos mentales, como la memoria, la atención, la categorización, las funciones ejecutivas. 

Neurociencia afectiva: consiste en la investigación en el campo de los mecanismos neuronales y cerebrales que se activan en relación con el inicio de procesos emocionales-afectivos y motivacionales, así como en relación con la regulación emocional. 

Neuropsicología: estudia la expresión conductual de una variedad de déficits cerebrales. Se trata específicamente de cómo el cerebro puede influir en la cognición y el comportamiento de las personas que presentan una lesión o enfermedad cerebral. 

Neurociencia computacional: consiste en la aplicación de modelos matemáticos para comprender mejor los mecanismos que subyacen al funcionamiento del cerebro y del sistema nervioso, también en relación con diferentes funciones cognitivas. 

Neurolingüística: consiste en estudiar la anatomía cerebral relacionada con el lenguaje y la fisiología del lenguaje y su déficit (por ejemplo, después de una lesión cerebral).

Neurociencia celular y molecular: surgen de la integración de la biología, la biología molecular y la genética molecular, investigando la biología del sistema nervioso a diferentes niveles. 

Se ocupa del estudio de las células cerebrales, es decir, las neuronas y su morfología y fisiología. En particular, estudia el procesamiento y la transmisión de señales fisiológicas y electroquímicas por neuritas y por neuronas. 

Técnicas de neurociencia y neuroimagen

Los neurocientíficos suelen realizar experimentos controlados, mediante técnicas de neuroimagen, resonancia magnética funcional, tomografía por emisión de positrones, magnetoencefalografía, estimulación magnética transcraneal, etc.

Estas permiten registrar la actividad neural y, en consecuencia, identificar las regiones del cerebro involucradas en la realización de una serie de actividades.

De esta forma, se obtienen mapas funcionales de áreas particulares del cerebro atribuidas al desempeño de tareas específicas.

El futuro de la neurociencia: “Proyecto del cerebro humano”

Es un proyecto financiado por la Unión Europea que tiene como objetivo construir una infraestructura basada en las tecnologías de la información y la comunicación (TIC). 

Esta infraestructura tiene como objetivos poner una base de datos en el campo de la neurociencia a disposición de todos los científicos del mundo, así como desarrollar seis plataformas basadas en TIC:

• Neuroinformática: dará acceso a los datos de estudios neurocientíficos realizados en todo el mundo.

• Simulación cerebral: integrará información en modelos informáticos unificados para realizar pruebas que no sería posible realizar en persona.

• Computación de alto rendimiento: brindará la tecnología de supercomputación interactiva que los neurocientíficos necesitan para el modelado y las simulaciones de datos.

• Ortografía de neurocomputadora: transformará modelos cerebrales en dispositivos de “hardware” probando sus aplicaciones.

• Neuro-robótica: permitirá a los investigadores de neurociencia e industriales experimentar con robots virtuales controlados por modelos cerebrales desarrollados en el proyecto.

Este proyecto se inició en octubre de 2013 y tendrá una duración estimada de 10 años. Los datos que se recopilarán en esta enorme base de datos facilitarán el trabajo de futuras investigaciones. 

El avance de las nuevas tecnologías está permitiendo a los científicos tener una comprensión más profunda del cerebro, aunque la investigación básica aún tiene muchas dudas por resolver en este apasionante campo.