Cómo se descubrieron los neurotransmisores

Hola, querida.

Hola, doctor.

Prepárate porque estás a punto de descubrir la chispa que lo cambió todo. La manera en que hoy en día la ciencia entiende el funcionamiento del cerebro no sería posible sin uno de los descubrimientos más pioneros, dado el momento en que apareció. Te hablo del descubrimiento de los neurotransmisores. Sucedió en la primera mitad del siglo XX, y el primer neurotransmisor que se descubrió en el cerebro fue la acetilcolina.

A principios del siglo XX se creía que la sinapsis, la unión entre dos neuronas, era puramente eléctrica. Esto quiere decir que a través de dos neuronas conectadas, solo circulaba electricidad. De hecho, Camilo Golgi había propuesto su teoría reticular del sistema nervioso, donde todo el sistema nervioso era una red continua. Pero Santiago Ramon y Cajal había descrito, en su teoría neuronal, cómo el sistema nervioso estaba formado por células, las neuronas, y que seguramente los impulsos nerviosos se transmitían desde el árbol dendrítico a los cuerpos de las neuronas, y de allí al axón. Pero, ¿cómo se transmitía ese impulso de una neurona a otra? Era lo que no terminaba de encajar.

En 1921, el científico alemán Otto Loewi diseñó un sencillo experimento, que parece ser que se le ocurrió en un sueño: aisló dos corazones de rana, uno de ellos conectado aún al nervio vago.  Lo sumergió en una solución salina, y después de estimular el nervio vago con un electrodo, midió los latidos del corazón. Después, transfirió la solución salina al segundo corazón, y midió los latidos mientras la solución entraba en contacto con el corazón. ¡Observó que los latidos disminuían!

Dibujo 1: el experimento que soñó y realizó Loewi.

No entiendo el significado del experimento. ¿Qué sucedió ahí?

Querida… Había nacido una de las áreas científicas básicas del estudio actual del cerebro: ¡la neuroquímica! ¿Y sabes por qué?

Creo que me lo vas a decir justo ahora.

Efectivamente. Este experimento demostró que había una sustancia indeterminada y que Loewi llamó vagunsstoff –sustancia del vago– que hacía modificar los latidos, en ausencia del nervio. Más adelante, Loewi también realizó experimentos que permitieron determinar una acceleransstoff –sustancia acelerante– que se extraía tras la purificación de nervios adrenérgicos. En 1926, Loewi y Navratil ofrecieron pruebas de que la vagunsstoff era la acetilcolina. Este fue el primer neurotransmisor en descubrirse.

Vaya, o sea que los impulsos nerviosos eléctricos, que sería una forma de energía, se transforman en algo ‘material’, como una molécula, para saltarse el espacio que hay entre las neuronas que predijo el señor Ramon y Cajal. ¿Puede ser?

Así es, querida. La existencia de acetilcolina encajaba perfectamente con la hipótesis de Cajal. La señal eléctrica que corría por nervios y neuronas se transformaba en química en las sinapsis.

Dibujo 2: estructura de una sinapsis.

Qué sabio el cuerpo… tiene maneras de transformar las señales que van de un sitio a otro del sistema nervioso… ¡Me encanta!

Me alegro de que te guste la idea. Por cierto: la acceleransstoff, por su parte, fue aislada de los nervios adrenérgicos e identificada en 1946 por Ulf von Euler, como noradrenalina. Otto Loewi recibió el premio Nobel de Medicina por el descubrimiento que confirmó la neurotransmisión a través de la acetilcolina, en 1936.

Después de la acetilcolina, a finales de los años 1948, Maurice M. Rapport, Arda Green e Irvine Page, científicos de la Clínica de Cleveland, en Estados Unidos, aislaron y nombraron la serotonina. Este agente fue identificado químicamente como la 5-hidroxitriptamina por Rapport. En el mundo científico y farmacéutico se conoce como 5-HT, y se le han atribuido múltiples funciones, incluso ser la llamada hormona del placer.

¿Hormona? ¿No era un neurotransmisor?

Muchos de los neurotransmisores son a la vez hormonas. La serotonina, para muchos investigadores, también lo es dada su naturaleza de mensajero químico. Algunos neurotransmisores también derivan de la estructura de un aminoácido, o lo son como tal. Es el caso, por ejemplo, del glutamato, un aminoácido presente en la estructura de las proteínas, y el neurotransmisor excitatorio por excelencia. Con esto, quiero decir que su función es hacer que aumente la actividad eléctrica de las neuronas que reciben su impacto.

¡La de los potenciales de acción!

También los llamamos ‘espigas’, coloquialmente, entre neurocientíficos.

¿Como una espiga de trigo…?

Sí, quizá sí, no lo sé. Tendría que averiguar de donde viene este nombre. Estaría bien saberlo. Tal vez tú lo puedas averiguar.

Está bien. Lo apunto para investigarlo. Deberes. Solo me faltaba esto…

No te quejes. Para desarrollar un espíritu científico hay que labrar una mirada curiosa ante la vida. Estos pequeños ejercicios te ayudarán a reforzar tu curiosidad. De todas maneras, otro momento bonito y curioso a la vez fue el descubrimiento del glutamato como neurotransmisor activador del cerebro.

¿Y quién descubrió el glutamato, doctor?

Pues curiosamente fue un científico japonés, Kikunae Ikeda, que en 1908 observó que el sabor umami de los alimentos estaba hecho de glutamato.

Pero eso fue antes que la acetilcolina… ¿no?

Sí, aunque no fue hasta los años 30 que Jeffrey C Atkins y sus colaboradores supieron de grandes cantidades de glutamato en el cerebro. De todas maneras, no se identificó como neurotransmisor hasta los años 60 y posteriores, cuando se pudieron identificar varios tipos de receptores de glutamato, es decir, proteínas de la membrana postsináptica que transmitían la señal del glutamato a un efecto en el interior de la neurona, tras una sinapsis (ver dibujo 2).

Otros neurotransmisores que se descubrieron entre los años 50 y 60 y fueron el ácido gamma-aminobutírico (GABA) y más tarde la dopamina. Son neurotransmisores con un rol muy especial y distinto entre ellos, y a menudo tienen más de una función en el cuerpo y en el cerebro. Su historia quizá también merezca ser contada, dado el hype, por ejemplo, que ha logrado la dopamina en los últimos años. ¡Nos creemos muchas veces que la dopamina determina nuestra felicidad! Pero hay que tener en cuenta que los neurotransmisores, en el cerebro, coexisten en un delicado equilibrio, un balance que se altera constantemente y que fluctúa según circunstancias tanto externas como internas.

Y seguro que la visión biologista, la que tiene en cuenta cómo son los elementos del cuerpo –en este caso del cerebro– no es suficiente para explicar el comportamiento humano, lo que nos mueve, nuestros anhelos y el misterio de nuestra existencia.

Pero esa es otra historia, que seguramente no contaré yo.