La sinaptogénesis ó la construcción de la individualidad

Conceptos básicos del desarrollo cerebral.

Esquemáticamente podemos describir la organización del sistema nervioso central en unas cinco etapas: la generación de los componentes celulares (neuronas) o neurogénesis; la migración neuronal y diferenciación; la formación de sinapsis y remodelado; el desarrollo de componentes críticos no neuronales y la neurodegeneración o muerte neuronal. Algunos de estos mecanismos de plasticidad (o todos según algunos autores) se encuentran presentes en nuestros cerebros durante todo el ciclo vital. De todos ellos, el crecimiento dendrítico y la formación (o eliminación) de sinapsis (conexiones funcionales entre neuronas) conocido como sinaptogénesis, es el proceso más crítico para el mantenimiento de la naturaleza plástica y la arquitectura funcional del cerebro durante el desarrollo, y, según se ha demostrado también, durante el resto de la vida.
Se han identificado cinco distintas fases de sinaptogénesis en la corteza cerebral de primates, desde la concepción hasta la muerte. Las primeras dos fases, con una baja densidad de sinapsis, ocurren durante la vida embrionaria temprana. Estas son seguidas por una tercera fase de muy rápida acumulación de sinapsis alrededor del nacimiento, se ha estimado en unas 20.000 a 30.000 sinapsis por cada 10 minutos (Ryanne Wiersma-Meems and Naweed I. Syed - 2006). Durante la cuarta fase la densidad de sinapsis se mantiene a un muy alto nivel durante el período postnatal temprano hasta la pubertad. Esto es seguido de una verdadera pérdida de sinapsis durante la pubertad. La quinta fase comienza después de la madurez sexual y se extiende hasta la edad adulta. Esta se caracteriza por una lenta declinación en la densidad de las sinapsis. Observaciones experimentales indican que las fases tempranas de sinaptogénesis (las primeras dos) son procesos robustos de neurodesarrollo determinados por mecanismos intrínsecos y comunes a todo el manto cortical. Las varias fases posnatales coinciden con ajustes finales de varios aspectos de la sinaptoarquitectura, dependientes de estímulos funcionales normales. Estos corresponden con períodos críticos para diversas funciones corticales hasta la pubertad. Dentro de cada una de estas fases, distintas clases de sinapsis aparecen en sucesivas olas de sinaptogénesis, proveyendo el primer ejemplo de una larga lista de eventos de sinaptogénesis discreta que recién se están comenzando a explorar.
"El desarrollo de la neocorteza en los mamíferos es una cascada de altamente orquestados eventos histológicos que incluyen, sucesivamente, la generación y diferenciación de neuronas, la navegación y organización de las proyecciones axonales entre grupos de neuronas, luego la formación y maduración de los contactos sinapticos que constituyen el escalón mayor final de la corticogenesis. Todos estos eventos biológicos derivan finalmente en la individuación, el proceso mediante el cual los individuos resultan diferentes en sus sociedades" (Bourgeois, 2001).
Las interacciones entre factores definidos genéticamente y factores modificadores experiencialmente son cruciales en el desarrollo y maduración morfo funcional del neocortex, dentro del cual la sinaptogénesis es un evento clave.
Asimismo, se conoce desde hace alrededor de 50 años, la existencia de períodos críticos y sensibles durante los cuales esos factores dependientes de la experiencia podrían afectar nuestras conductas de forma permanente. El ejemplo clásico de período crítico es el imprinting de las aves, proceso por el cual las crías deben ser expuestas a miembros de su especie en el término de horas luego del nacimiento para que desarrollen conductas de apego filial adaptativas y preferencias de género apropiadas para su especie (Konrad Lorenz. Premio Nobel 1973 por ésto)(foto).

 El conocimiento actual a revisado el concepto de período crítico, en el sentido de que su "ventana" temporal y su especificidad no son tan estrictos. Y, por ejemplo, el imprinting de las aves domésticas se puede extender en el tiempo en ausencia de estimulación adecuada, o revertirse bajo ciertas condiciones de aprendizaje (Michel y Taylor, 2005). Lo que lleva a pensar que el cierre de un período crítico puede constituir una consecuencia natural de un proceso de aprendizaje. Por todo ello, hoy se prefieren los términos de período sensible u óptimo.
Existen, según se desprende de los respectivos estudios, múltiples períodos sensibles en los sistemas sensoriales. Por ejemplo, en el auditivo hay diferentes períodos sensibles para diferentes aspectos del procesamiento del habla y otros relacionados con aspectos básicos de la percepción musical.
Se ha establecido que la sensibilidad al sonido del habla se originaría en la fase prenatal, mientras que la percepción de un lenguaje específico que depende de la experiencia se produciría entre los 6 y 12 meses de edad. Alrededor de los 5 meses los neonatos pueden discriminar elementos fonéticos del habla de los adultos y tienen la habilidad de imitar dichos sonidos luego de ser expuestos a ellos por sólo 15 minutos.
Lo mismo sucede para el sistema visual, se han identificado diferentes períodos sensibles para agudeza, dirección y procesamiento de rostros. Se ha observado que la finalización del período sensible para una función determinada suele coincidir con la edad en la que dicha función se manifiesta especializada. Por ejemplo, entre los 6 y 12 meses de vida hay evidencia electrofisiológica de estímulos específicos (o sea delimitación de la región cortical activada) que indican la especificidad en el procesamiento de rostros, lo que coincide con el logro de la especialización de dicha función.
Los efectos de la estimulación ambiental sobre el funcionamiento y plasticidad cerebral, son, a mi modo de ver, apasionantes. Obviamente esto ha sido explorado por diferentes investigadores desde el siglo XIX. Uno de los hitos al respecto, fue el producido por el psicólogo canadiense Donald Hebb en 1949. Postuló, sobre la plasticidad neuronal, que: cuando una neurona estimula a otra repetidamente, se produce un cambio en una o ambas células de forma que una de ellas deviene mas eficiente. Pero, tal vez, uno de los conceptos acuñados por Hebb que más le identifica, es el de "ambiente enriquecido", con el que describía los cambios producidos en el comportamiento y en la anatomía cerebral de las ratas, que habían sido expuestas experimentalmente a ambientes complejos en los que se combinaba la estimulación social y sensorial. En realidad él hizo el descubrimiento inverso, ya que observó que las ratas que tenía como mascotas y que habitaban libremente en su laboratorio, tenían comportamientos conductales y de memoria mejores que las que se criaban en condiciones de encierro habitual. Probó luego "enriqueciendo" el hábitat de éstas últimas y objetivó los cambios beneficiosos.

Ejemplo clásico de ambiente enriquecido

Se ha establecido la existencia de dos formas básicas de plasticidad. Una que es común a todos los miembros de una especie y que en base a estímulos particulares guia el desarrollo cerebral por medio de la selección de algunos contactos y la eliminación de otros, hacia un punto particular,  se denomina plasticidad expectante de experiencia, y se produce en las primeras etapas del desarrollo. Un ejemplo sería del sistema visual en los mamíferos, que en la mayoría de ellos al momento del nacimiento o cuando abren los ojos, la corteza visual ya está oganizada y preparada para iniciar el procesamiento de estímulos esperados para esa especie.
Las modificaciones cerebrales que dependen de la experiencia de un individuo (no comunes a la especie), se designan como plasticidad dependiente de la experiencia. En este tipo de plasticidad, las experiencias asociadas al aprendizaje promueven la formación de nuevas sinapsis, en oposición a la utilización de sinapsis ya existentes del mecanismo anterior. Es sobre este tipo de neuroplasticidad donde actuaría la exposición a ambientes complejos.
Se ha observado que el incremento de la arborización dendrítica y en el número de sinapsis que resulta de la exposición a ambientes complejos, persiste por al menos treinta días después de finalizada la experiencia. Se acepta que, aun en ausencia de continuidad en la estimulación, el cerebro mantiene residuos de las experiencias enriquecedoras pasadas, tanto en términos estructurales como funcionales.

Para finalizar, voy a transcribir un párrafo de Carl Sagan, que para mí es el ejemplo más claro para entender de qué estamos hablando aquí.
"...en el siglo sexto antes de Cristo, en Jonia, se desarrolló un nuevo concepto, una de las grandes ideas de la especie humana. El universo se puede conocer, afirmaban los antiguos jonios, porque presenta un orden interno: hay regularidades en la naturaleza que permiten revelar sus secretos. La naturaleza no es totalmente impredecible; hay reglas a las cuales ha de obedecer necesariamente. Este carácter ordenado y admirable del universo recibió el nombre de Cosmos.
Pero, ¿por qué todo esto en Jonia, en estos paisajes sin pretensiones, pastorales, en estas islas y ensenadas remotas del Mediterraneo oriental? ¿Por qué no en las grandes ciudades de la India o de Egipto, de Babilonia, de China o de Centroamérica? China tenía una tradición astronómica vieja, de milenios; inventó el papel y la imprenta, cohetes, relojes, seda, porcelana y flotas oceánicas. Sin embargo, algunos historiadores afirman que era una sociedad demasiado tradicionalista, poco dispuesta a adoptar innovaciones. ¿Por qué no la India, una cultura muy rica y con dotes matemáticas? Debido según dicen algunos historiadores a una fascinación rígida con la idea de un universo infinitamente viejo condenado a un ciclo sin fin de muertes y nuevos nacimientos, de almas y de universos, en el cual no podía suceder nunca nada fundamentalmente nuevo. ¿Por qué no las sociedades mayas y aztecas, que eran expertas en astronomía y estaban fascinadas, como los indios, por los números grandes? Porque, declaran algunos historiadores, les faltaba la aptitud o el impulso para la invención mecánica. Los mayas y los aztecas no llegaron a inventar la rueda, excepto en juguetes infantiles.
Los jonios tenían varias ventajas. Jonia es un reino de islas. El aislamiento, aunque sea incompleto, genera diversidad. En aquella multitud de islas diferentes había toda una variedad de sistemas políticos. Faltaba una única concentración de poder que pudiera imponer una conformidad social e intelectual en todas las islas. Aquello hizo posible el libre examen. La promoción de la superstición no se consideraba una necesidad política. Los jonios, al contrario que muchas otras culturas, estaban en una encrucijada de civilizaciones, y no en uno de los centros. Fue en Jonia donde se adaptó por primera vez el alfabeto fenicio al uso griego y donde fue posible una amplia alfabetización. La escritura dejó de ser un monopolio de sacerdotes y escribas. Los pensamientos de muchos quedaron a disposición de ser considerados y debatidos. El poder político estaba en manos de mercaderes, que promovían activamene la tecnología, sobre la cual descansaba la prosperidad. Fue en el Mediterráneo oriental donde las civilizaciones africana, asiática y europea, incluyendo a las grandes culturas de Egipto y de Mesopotamia, se encontraron y se fertilizaron mutuamente en una confrontación vigorosa y tenaz de prejuicios, lenguajes, ideas y dioses." (Cosmos. Pág. 175)