¿Cómo sabemos a qué velocidad viaja la información en nuestro cerebro?

El estudio de las neurocencias es uno de los campos más atrapantes de la ciencia moderna. Se habla de rejuvenecer el cerebro, de injertar células humanas en el cerebro de ratas y del nacimiento de las neuronas. Pero… ¿cómo sabemos a qué velocidad viaja la información en su interior?

La ciencia que estudia los fenómenos eléctricos en animales y humanos, se conoce como electrofisiología y abarca, entre otros órganos, el cerebro y el corazón. Esta ciencia es muy reciente (la especializada en corazón surgió a mediados de 1970), pero podría haber dados sus primeros pasos inspirada en la invención de Samuel Morse… el del telégrafo. La primera transmisión comercial del telégrafo se realizó en 1844. Por entonces los científicos intentaban comprender nuestro sistema nervioso y vieron en los hilos telegráficos una inspiración para descubrir cómo actuaba ya que ambos utilizan electricidad para transmitir señales y están formados por “cables” largos ( en total más de 160.000 km de fibras nerviosas recubiertas con mielina).

Las primeras investigaciones realizadas para intentar medir la descarga de una neurona o al menos su velocidad de transmisión, fueron realizadas en el siglo XIX por el médico alemán Hermann von Helmholtz. En 1850, este investigador conectó un cable al músculo de una rana, para que, cuando el músculo se contrajera, disparara un circuito. Helmholtz descubrió que le tomaba una décima de segundo a la señal viajar del nervio al músculo. Más tarde realizó un experimento similar con humanos: le aplicó una corriente a la piel de algunos voluntarios y les pidió que realizaran un gesto cuando sentían el estímulo. Helmholtz descubrió que cuanto más lejos del cerebro se sentía el estímulo, más tardaba el voluntario en realizar el gesto porque la señal tardaba más tiempo en viajar.

Dicho todo esto, ya podemos ir al grano. La descarga eléctrica que viaja a lo largo de una neurona es conocida como potencial de acción. Básicamente es un rápido cambio de la polaridad de esta célula nerviosa que pasa de negativo a positivo y vuelta a negativo (como si abriera un dique para que saliera un poco de agua y lo volviera a cerrar), este ciclo dura milésimas de segundo y genera una corriente que, dependiendo de la célula, puede ir de –55 minivoltios a –30 minivoltios y a una velocidad que puede alcanzar los 360 km/h (más rápido que un Formula 1).

Para medir esto se recurre a la electrofisiología mencionada anteriormente. Uno de los primeros “modelos” utilizados para estas mediciones es el calamar gigante debido a que sus axones (las autopistas que comunican una neurona con otra) pueden medir hasta 1mm de diámetro y se pueden llegar a ver sin necesidad de microscopios ( en el ser humano, en promedio, no exceden de 0.01 mm, aunque los hay algo más grandes). El axón de este animal es extraordinariamente grande debido a que controla la contracción muscular, de este modo, el calamar gigante está dotado de una extraordinariamente rápida respuesta para la huida (de hecho, estos impulsos están entre los más rápidos de la naturaleza).

Como curiosidad, dos coincidencias más que relacionan los telégrafos con las conexiones neuronales: cuanto más ancho es el cable de un telégrafo más lejos y más rápido viaja la señal (este descubrimiento lo realizó el médico William Thompson en 1854). Este principio también se aplica a los axones: los más rápidos ( las células Betz, encargadas de enviar las señales a los músculos) son 200 veces más gruesos que los más finos.

Por último, al igual que en el telégrafo, los cables aislados permiten que la información viaje más rápido. En el ser humano, los axones que están revestidos de mielina (un compuesto de proteínas y lípidos) pueden hacer viajar la información a unos 360 km/h, mientras que los que carecen de mielina, solo alcanzan 1 km/h.