Desde las momificaciones del antiguo Egipto hasta la investigación científica del siglo XVIII sobre "glóbulos" y neuronas , existe evidencia de la práctica de la neurociencia a lo largo de los primeros períodos de la historia. Las primeras civilizaciones carecían de los medios adecuados para obtener conocimientos sobre el cerebro humano. Sus suposiciones sobre el funcionamiento interno de la mente, por lo tanto, no eran precisas. Los primeros puntos de vista sobre la función del cerebro lo consideraban una especie de "relleno craneal". En el antiguo Egipto, desde finales del Reino Medio en adelante, en preparación para la momificación, el cerebro se extraía regularmente, ya que se suponía que era el corazón el asiento de la inteligencia. De acuerdo aHerodoto , durante el primer paso de la momificación: "La práctica más perfecta es extraer la mayor cantidad de cerebro posible con un gancho de hierro, y lo que el gancho no puede alcanzar se mezcla con drogas". Durante los siguientes cinco mil años, este punto de vista se invirtió; ahora se sabe que el cerebro es la sede de la inteligencia, aunque las variaciones coloquiales de la primera permanecen como en "memorizar algo de memoria".
Vistas tempranas
El papiro quirúrgico de Edwin Smith , escrito en el siglo XVII a. C., contiene la referencia más antigua registrada al cerebro. El jeroglífico del cerebro, que aparece ocho veces en este papiro, describe los síntomas, el diagnóstico y el pronóstico de dos pacientes, heridos en la cabeza, que tenían fracturas compuestas del cráneo. Las evaluaciones del autor (un cirujano del campo de batalla) del papiro aluden a los antiguos egipcios que tenían un vago reconocimiento de los efectos del traumatismo craneal. Si bien los síntomas están bien escritos y detallados, la ausencia de un precedente médico es evidente. El autor del pasaje observa "las pulsaciones del cerebro expuesto" y comparó la superficie del cerebro con la superficie ondulante de la escoria de cobre (que de hecho tiene un patrón giro-surco). La lateralidad de la lesión se relacionó con la lateralidad del síntoma, y se describieron tanto la afasia ("no te habla") como las convulsiones ("se estremece mucho") después de la lesión en la cabeza. Las observaciones de las civilizaciones antiguas del cerebro humano sugieren solo una comprensión relativa de la mecánica básica y la importancia de la seguridad craneal. Además, considerando que el consenso general de la práctica médica perteneciente a la anatomía humana se basaba en mitos y superstición, los pensamientos del cirujano en el campo de batalla parecen ser empíricos y basados en deducción lógica y simple observación. [1] [2]
Durante la segunda mitad del primer milenio antes de Cristo, los antiguos griegos desarrollaron puntos de vista diferentes sobre la función del cerebro. Sin embargo, debido al hecho de que los médicos hipocráticos no practicaban la disección, porque el cuerpo humano se consideraba sagrado, las opiniones griegas sobre la función cerebral generalmente no estaban informadas por el estudio anatómico. Se dice que fue el Alcmeón pitagórico de Croton (que floreció en el siglo V a. C.) quien consideró por primera vez al cerebro como el lugar donde se encontraba la mente. Según las autoridades antiguas, "él creía que el asiento de las sensaciones está en el cerebro. Este contiene la facultad rectora. Todos los sentidos están conectados de alguna manera con el cerebro; en consecuencia, son incapaces de actuar si el cerebro está perturbado ... el poder del cerebro para sintetizar sensaciones lo convierte también en el asiento del pensamiento: el almacenamiento de percepciones da memoria y creencia, y cuando se estabilizan, obtienes conocimiento ". [2] En el siglo IV a. C., Hipócrates creía que el cerebro era la sede de la inteligencia (basado, entre otros antes que él, en el trabajo de Alcmaeon). Durante el siglo IV a. C. Aristóteles pensó que, mientras que el corazón era la sede de la inteligencia , el cerebro era un mecanismo de enfriamiento de la sangre. Razonó que los humanos son más racionales que las bestias porque, entre otras razones, tienen un cerebro más grande para enfriar su sangre caliente. [3]
En contraste con el pensamiento griego sobre la santidad del cuerpo humano, los egipcios habían estado embalsamando a sus muertos durante siglos y se dedicaron al estudio sistemático del cuerpo humano. Durante el período helenístico, Herophilus de Calcedonia (c. 335 / 330-280 / 250 aC) y Erasistratus de Ceos (c. 300-240 aC) hicieron contribuciones fundamentales no solo a la anatomía y fisiología del cerebro y del sistema nervioso, sino a muchos otros campos de las biociencias. Herophilus no solo distinguió el cerebro y el cerebelo , sino que proporcionó la primera descripción clara de los ventrículos . Erasistratus utilizó la aplicación práctica al experimentar en el cerebro vivo. Sus trabajos ahora están en su mayoría perdidos, y conocemos sus logros debido principalmente a fuentes secundarias. Algunos de sus descubrimientos tuvieron que ser redescubiertos un milenio después de su muerte. [2]
Durante el Imperio Romano , el anatomista griego Galeno diseccionó los cerebros de ovejas , monos, perros, cerdos, entre otros mamíferos no humanos. Concluyó que, como el cerebelo era más denso que el cerebro, debía controlar los músculos , mientras que como el cerebro era blando, debía ser donde se procesaban los sentidos. Galeno también teorizó que el cerebro funcionaba mediante el movimiento de los espíritus animales a través de los ventrículos. Además, sus estudios de los nervios craneales y la médula espinal fueron sobresalientes. Observó que nervios espinales específicos controlaban músculos específicos y tenía la idea de la acción recíproca de los músculos. Para el próximo avance en la comprensión de la función espinal debemos esperar a Bell y Magendie en el siglo 19." [2] [3]
Edad media
La medicina islámica en la Edad Media se centró en cómo interactuaban la mente y el cuerpo y enfatizó la necesidad de comprender la salud mental. Circa 1000, Al-Zahrawi , residente en la Iberia islámica , evaluó pacientes neurológicos y realizó tratamientos quirúrgicos de lesiones en la cabeza, fracturas de cráneo, lesiones de columna, hidrocefalia, derrames subdurales y dolor de cabeza. [4] En Persia , Avicena (Ibn-Sina) presentó un conocimiento detallado sobre las fracturas de cráneo y sus tratamientos quirúrgicos. [5] Avicena es considerado por algunos como el padre de la medicina moderna. [6] [7] [8] Escribió 40 artículos sobre medicina, siendo el más notable Qanun, una enciclopedia médica que se convertiría en un elemento básico en las universidades durante casi cien años. También explicó fenómenos como insomnio, manía, alucinaciones, pesadillas, demencia, epilepsia, ictus, parálisis, vértigo, melancolía y temblores. También descubrió una condición similar a la esquizofrenia, a la que llamó Junun Mufrit, caracterizada por agitación, alteraciones del comportamiento y del sueño, respuestas inapropiadas a preguntas e incapacidad ocasional para hablar. Avicena también descubrió el vermis cerebeloso, al que simplemente llamó vermis, y el núcleo caudado. Ambos términos todavía se utilizan en neuroanatomía en la actualidad. También fue la primera persona en asociar los déficits mentales con los déficits en el ventrículo medio o en el lóbulo frontal del cerebro. [9] Abulcasis , Averroes , Avenzoar y Maimónides , activos en el mundo musulmán medieval, también describieron una serie de problemas médicos relacionados con el cerebro.
Entre los siglos XIII y XIV, los primeros libros de texto de anatomía en Europa, que incluían una descripción del cerebro, fueron escritos por Mondino de Luzzi y Guido da Vigevano . [10] [11]
Renacimiento
El trabajo de Andreas Vesalius sobre cadáveres humanos encontró problemas con la visión galénica de la anatomía. Vesalius notó muchas características estructurales tanto del cerebro como del sistema nervioso general durante sus disecciones. [12] Además de registrar muchas características anatómicas como el putamen y el cuerpo calloso , Vesalius propuso que el cerebro estaba formado por siete pares de "nervios cerebrales", cada uno con una función especializada. Otros eruditos impulsaron el trabajo de Vesalius agregando sus propios bocetos detallados del cerebro humano. René Descartes también estudió la fisiología del cerebro, proponiendo la teoría del dualismo para abordar el tema de la relación del cerebro con la mente. Sugirió que la glándula pineal era el lugar donde la mente interactuaba con el cuerpo después de registrar los mecanismos cerebrales responsables de la circulación del líquido cefalorraquídeo . Jan Swammerdam colocó el músculo del muslo de rana cortado en una jeringa hermética con una pequeña cantidad de agua en la punta y cuando hizo que el músculo se contrajera al irritar el nervio, el nivel del agua no se elevó, sino que se redujo en una cantidad mínima, desacreditando la teoría de los globos. . La idea de que la estimulación nerviosa conducía al movimiento tenía implicaciones importantes al plantear la idea de que la conducta se basa en estímulos. [13] Thomas Willis estudió el cerebro, los nervios y el comportamiento para desarrollar tratamientos neurológicos. Describió con gran detalle la estructura del tronco encefálico , el cerebelo, los ventrículos y los hemisferios cerebrales.
Período moderno
El papel de la electricidad en los nervios fue observado por primera vez en ranas disecadas por Luigi Galvani , Lucia Galeazzi Galvani y Giovanni Aldini en la segunda mitad del siglo XVIII. En 1811, César Julien Jean Legallois definió por primera vez una función específica de una región del cerebro. Estudió la respiración en disecciones y lesiones animales, y encontró el centro de la respiración en el bulbo raquídeo . [14] Entre 1811 y 1824, Charles Bell y François Magendie descubrieron mediante disección y vivisección que las raíces ventrales de la columna transmiten impulsos motores y las raíces posteriores reciben información sensorial ( ley de Bell-Magendie ). [15] En la década de 1820, Jean Pierre Flourens fue pionero en el método experimental de realizar lesiones localizadas del cerebro en animales describiendo sus efectos sobre la motricidad, la sensibilidad y el comportamiento. A mediados de siglo, Emil du Bois-Reymond , Johannes Peter Müller y Hermann von Helmholtz demostraron que las neuronas eran eléctricamente excitables y que su actividad afectaba previsiblemente el estado eléctrico de las neuronas adyacentes. [dieciséis]
En 1848, John Martyn Harlow describió que Phineas Gage tenía su lóbulo frontal perforado por una varilla de hierro en un accidente de explosión. Se convirtió en un caso de estudio sobre la conexión entre la corteza prefrontal y las funciones ejecutivas . [17] En 1861, Broca se enteró de un paciente del Hospital Bicêtre que tenía 21 años de pérdida progresiva del habla y parálisis, pero sin pérdida de la comprensión ni de la función mental. Broca realizó una autopsia y determinó que el paciente tenía una lesión en el lóbulo frontal del hemisferio cerebral izquierdo . Broca publicó sus hallazgos de las autopsias de doce pacientes en 1865. Su trabajo inspiró a otros a realizar autopsias cuidadosas con el objetivo de vincular más regiones del cerebro con funciones sensoriales y motoras. Otro neurólogo francés, Marc Dax , hizo observaciones similares una generación antes. [18] La hipótesis de Broca fue apoyada por observaciones de pacientes epilépticos realizadas por John Hughlings Jackson , quien dedujo correctamente en la década de 1870 la organización de la corteza motora al observar la progresión de las convulsiones a través del cuerpo. Carl Wernicke desarrolló aún más la teoría de la especialización de estructuras cerebrales específicas en la comprensión y producción del lenguaje. Richard Caton presentó sus hallazgos en 1875 sobre los fenómenos eléctricos de los hemisferios cerebrales de conejos y monos. En 1878, Hermann Munk encontró en perros y monos que la visión estaba localizada en el área cortical occipital, [19] y Harvey Cushing descubrió en 1909 que el sentido del tacto estaba localizado en la circunvolución poscentral. [20] La investigación moderna todavía utiliza las definiciones anatómicas citoarquitectónicas de Korbinian Brodmann (refiriéndose al estudio de la estructura celular) de esta época para continuar mostrando que distintas áreas de la corteza se activan en la ejecución de tareas específicas. [18]
Los estudios del cerebro se volvieron más sofisticados después de la invención del microscopio y el desarrollo de un procedimiento de tinción por Camillo Golgi a fines de la década de 1890 que usaba una sal de cromato de plata para revelar las intrincadas estructuras de neuronas individuales. Su técnica fue utilizada por Santiago Ramón y Cajal y dio lugar a la formación de la doctrina de la neurona , la hipótesis de que la unidad funcional del cerebro es la neurona. Golgi y Ramón y Cajal compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1906 por sus extensas observaciones, descripciones y categorizaciones de neuronas en todo el cerebro. Las hipótesis de la doctrina de las neuronas fueron apoyadas por experimentos que siguieron al trabajo pionero de Galvani en la excitabilidad eléctrica de músculos y neuronas. En 1898, el científico británico John Newport Langley acuñó por primera vez el término "autónomo" al clasificar las conexiones de las fibras nerviosas con las células nerviosas periféricas. [21] Langley es conocido como uno de los padres de la teoría del receptor químico y como el origen del concepto de "sustancia receptiva". [22] [23] Hacia finales del siglo XIX, Francis Gotch realizó varios experimentos sobre la función del sistema nervioso. En 1899 describió la "fase inexcitable" o "refractaria" que tiene lugar entre los impulsos nerviosos . Su enfoque principal estaba en cómo la interacción nerviosa afectaba los músculos y los ojos. [24]
Heinrich Obersteiner fundó en 1887 el "Instituto de Anatomía y Fisiología del SNC", más tarde llamado Instituto Neurológico u Obersteiner de la Facultad de Medicina de la Universidad de Viena . Fue una de las primeras instituciones de investigación del cerebro del mundo. Estudió la corteza cerebelosa, describió la zona de Redlich-Obersteiner y escribió uno de los primeros libros sobre neuroanatomía en 1888. Róbert Bárány , quien trabajó en la fisiología y patología del aparato vestibular, asistió a esta escuela, graduándose en 1900. Obersteiner fue más tarde reemplazado por Otto Marburg . [25]
Siglo veinte
La neurociencia durante el siglo XX comenzó a ser reconocida como una disciplina académica unificada distinta, más que los estudios del sistema nervioso como un factor de ciencia perteneciente a una variedad de disciplinas.
Ivan Pavlov contribuyó a muchas áreas de la neurofisiología. La mayor parte de su trabajo involucró investigación en temperamento , condicionamiento y acciones reflejas involuntarias . En 1891, Pavlov fue invitado al Instituto de Medicina Experimental de San Petersburgo para organizar y dirigir el Departamento de Fisiología. [26] Publicó El trabajo de las glándulas digestivas en 1897, después de 12 años de investigación. Sus experimentos le valieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1904. Durante el mismo período, Vladimir Bekhterev descubrió 15 nuevos reflejos y es conocido por su competencia con Pavlov en el estudio de los reflejos condicionados. Fundó el Instituto Psiconeurológico de la Academia Médica Estatal de San Petersburgo en 1907, donde trabajó con Alexandre Dogiel . En el instituto, intentó establecer un enfoque multidisciplinario para la exploración del cerebro. [27] El Instituto de Actividad Nerviosa Superior en Moscú , Rusia se estableció el 14 de julio de 1950.
El trabajo de Charles Scott Sherrington se centró fuertemente en los reflejos y sus experimentos llevaron al descubrimiento de las unidades motoras . Sus conceptos se centraban en el comportamiento unitario de las células activadas o inhibidas en lo que él llamaba sinapsis . Sherrington recibió el premio Nobel por demostrar que los reflejos requieren una activación integrada y una inervación recíproca demostrada de los músculos ( ley de Sherrington ). [28] [29] [30] Sherrington también trabajó con Thomas Graham Brown, quien desarrolló una de las primeras ideas sobre los generadores de patrones centrales en 1911. Brown reconoció que el patrón básico de pasos puede ser producido por la médula espinal sin la necesidad de descender comandos de la corteza. [31] [32]
La acetilcolina fue el primer neurotransmisor identificado. Fue identificado por primera vez en 1915 por Henry Hallett Dale por sus acciones sobre el tejido cardíaco. Fue confirmado como neurotransmisor en 1921 por Otto Loewi en Graz . Loewi demostró la ″ humorale Übertragbarkeit der Herznervenwirkung ″ por primera vez en anfibios . [33] Inicialmente le dio el nombre de Vagusstoff porque se liberó del nervio vago y en 1936 escribió: [34] ″ Ya no dudo en identificar al Sympathicusstoff con adrenalina ″.
Una cuestión importante para los neurocientíficos de principios del siglo XX fue la fisiología de los impulsos nerviosos. En 1902 y nuevamente en 1912, Julius Bernstein propuso la hipótesis de que el potencial de acción era el resultado de un cambio en la permeabilidad de la membrana axonal a los iones. [35] [36] Bernstein también fue el primero en introducir la ecuación de Nernst para el potencial de reposo a través de la membrana. En 1907, Louis Lapicque sugirió que el potencial de acción se generaba cuando se cruzaba un umbral, [37] lo que luego se mostraría como un producto de los sistemas dinámicos de conductancias iónicas. El fisiólogo británico Keith Lucas y su protegido Edgar Adrian llevaron a cabo una gran cantidad de estudios sobre los órganos sensoriales y la función de las células nerviosas . Los experimentos de Keith Lucas en la primera década del siglo XX demostraron que los músculos se contraen por completo o no se contraen en absoluto, esto se conoce como el principio de todo o nada . [38] Edgar Adrian observó fibras nerviosas en acción durante sus experimentos con ranas. Esto demostró que los científicos podían estudiar la función del sistema nervioso directamente, no solo indirectamente. Esto condujo a un rápido aumento en la variedad de experimentos realizados en el campo de la neurofisiología y la innovación en la tecnología necesaria para estos experimentos. Gran parte de la investigación inicial de Adrian se inspiró en el estudio de la forma en que los tubos de vacío interceptaban y mejoraban los mensajes codificados. [39] Al mismo tiempo, Josepht Erlanger y Herbert Gasser pudieron modificar un osciloscopio para que funcionara a voltajes bajos y pudieron observar que los potenciales de acción se producían en dos fases: un pico seguido de un pico posterior. Descubrieron que los nervios se encontraban en muchas formas, cada una con su propio potencial de excitabilidad. Con esta investigación, la pareja descubrió que la velocidad de los potenciales de acción era directamente proporcional al diámetro de la fibra nerviosa y recibió un Premio Nobel por su trabajo. [40]
Kenneth Cole se unió a la Universidad de Columbia en 1937 y permaneció allí hasta 1946, donde realizó avances pioneros en el modelado de las propiedades eléctricas del tejido nervioso. La hipótesis de Bernstein sobre el potencial de acción fue confirmada por Cole y Howard Curtis, quienes demostraron que la conductancia de la membrana aumenta durante un potencial de acción. [41] David E. Goldman trabajó con Cole y derivó la ecuación de Goldman en 1943 en la Universidad de Columbia. [42] [43] Alan Lloyd Hodgkin pasó un año (1937–38) en el Instituto Rockefeller , durante el cual se unió a Cole para medir la resistencia DC de la membrana del axón gigante del calamar en estado de reposo. En 1939 comenzaron a usar electrodos internos dentro de la fibra nerviosa gigante del calamar y Cole desarrolló la técnica de pinzamiento de voltaje en 1947. Hodgkin y Andrew Huxley presentaron más tarde un modelo matemático para la transmisión de señales eléctricas en neuronas del axón gigante de un calamar y cómo se inician y propagan, lo que se conoce como el modelo de Hodgkin-Huxley . En 1961-1962, Richard FitzHugh y J. Nagumo simplificaron Hodgkin-Huxley, en lo que se llama el modelo de FitzHugh-Nagumo . En 1962, Bernard Katz modeló la neurotransmisión a través del espacio entre neuronas conocido como sinapsis . A partir de 1966, Eric Kandel y sus colaboradores examinaron los cambios bioquímicos en las neuronas asociados con el aprendizaje y el almacenamiento de la memoria en Aplysia . En 1981, Catherine Morris y Harold Lecar combinaron estos modelos en el modelo Morris-Lecar . Este trabajo cada vez más cuantitativo dio lugar a numerosos modelos de neuronas biológicas y modelos de computación neuronal .
Eric Kandel y sus colaboradores han citado a David Rioch , Francis O. Schmitt y Stephen Kuffler por haber desempeñado un papel fundamental en el establecimiento del campo. [44] Rioch originó la integración de la investigación básica anatómica y fisiológica con la psiquiatría clínica en el Instituto de Investigación del Ejército Walter Reed , a partir de la década de 1950. Durante el mismo período, Schmitt estableció un programa de investigación en neurociencia dentro del Departamento de Biología del Instituto de Tecnología de Massachusetts , que reunía biología, química, física y matemáticas. El primer departamento de neurociencia independiente (entonces llamado Psicobiología) fue fundado en 1964 en la Universidad de California, Irvine por James L. McGaugh . Stephen Kuffler inició el Departamento de Neurobiología en la Facultad de Medicina de Harvard en 1966. El primer uso oficial de la palabra "Neurociencia" puede ser en 1962 con el " Programa de Investigación en Neurociencia " de Francis O. Schmitt , que fue organizado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts. . [45]
Con el tiempo, la investigación del cerebro ha pasado por fases filosóficas, experimentales y teóricas, y se prevé que el trabajo en la simulación del cerebro será importante en el futuro. [46]
Institutos y organizaciones de neurociencia
Como resultado del creciente interés por el sistema nervioso, se han formado varios institutos y organizaciones de neurociencia prominentes para proporcionar un foro a todos los neurocientíficos. La organización profesional de neurociencia más grande es la Society for Neuroscience (SFN), que tiene su sede en los Estados Unidos pero incluye a muchos miembros de otros países.
Fundación | Instituto u Organización |
---|---|
1887 | Instituto Obersteiner de la Facultad de Medicina de la Universidad de Viena [47] |
1903 | La comisión del cerebro de la Asociación Internacional de Academias [48] |
1907 | Instituto Psiconeurológico de la Academia Estatal de Medicina de San Petersburgo |
1909 | Instituto Central Holandés de Investigación del Cerebro en Amsterdam, ahora Instituto Holandés de Neurociencia |
1947 | Instituto Nacional de Salud Mental y Neurociencias |
1950 | Instituto de Actividad Nerviosa Superior |
1960 | Organización Internacional de Investigación del Cerebro |
1963 | Sociedad Internacional de Neuroquímica |
1968 | Sociedad Europea del Cerebro y la Conducta |
1968 | Asociación Británica de Neurociencias [49] |
1969 | Sociedad de neurociencia |
1997 | Centro Nacional de Investigación del Cerebro |
En 2013, se anunció la Iniciativa BRAIN en EE. UU. En 2017 se creó una Iniciativa Internacional del Cerebro , [50] actualmente integrada por más de siete iniciativas de investigación del cerebro a nivel nacional (EE. UU., Europa , Instituto Allen , Japón , China , Australia , Canadá , Corea , Israel ) [51] que abarcan cuatro continentes. .
Ver también
- Historia de la investigación de las catecolaminas
- Historia de la anestesia neuroaxial
- Historia de la neurología y neurocirugía
- Historia de la psiquiatría
- Historia de la psicologia
- Historia de la neuropsicología
- Historia de la neurofisiología
- Historia de la ciencia
- Lista de neurólogos
- Lista de neurocientíficos
Referencias
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Otras lecturas
- Rousseau, George S. (2004). Actos nerviosos: ensayos sobre literatura, cultura y sensibilidad. Basingstoke: Palgrave Macmillan. ISBN 1-4039-3454-1 (rústica) ISBN 1-4039-3453-3
- Wickens, Andrew P. (2015) Una historia del cerebro: de la cirugía de la Edad de Piedra a la neurociencia moderna. Londres: Psychology Press. ISBN 978-1-84872-365-8 (Tapa blanda), 978-84872-364-1 (Tapa dura), 978-1-315-79454-9 (Libro electrónico)
enlaces externos
- Medios relacionados con la historia de la neurociencia en Wikimedia Commons
- Una serie de diez capítulos sobre la historia del cerebro de programas de radio de la BBC