Desde la concepción, y durante toda la vida, el sistema nervioso se organiza y cambia en función de la interacción entre las características propias de cada individuo y el ambiente en que vive. El conjunto de esos cambios se denomina “plasticidad neural”. El término “neural” remite a cualquier componente y conexión que forme parte del sistema nervioso e incluye tanto los diferentes tipos de células que conforman el tejido nervioso –las neuronas y la glía– como las distintas moléculas que intervienen en la transmisión de información entre las células –por ejemplo, los neurotransmisores y los factores neurotróficos–.[10] Es decir que el sistema nervioso cambia durante toda la vida de acuerdo con la constitución, los esfuerzos y las posibilidades de adaptación de cada individuo al entorno. Sin embargo, las oportunidades de cambio no son uniformes durante el ciclo vital: en las primeras etapas del desarrollo la tasa de cambio de los componentes neurales es mucho mayor que en las posteriores.
El desarrollo neural se inicia con un proceso muy delicado que se origina en la etapa embrionaria con la acción de diferentes moléculas de señalización que activan ciertos genes y desactivan otros, mecanismo que da lugar a un proceso de inducción y proliferación de células nerviosas al que le sigue otro de migración, en el cual las células recién formadas viajan hasta llegar a su destino final. Una vez que se ubican allí, comienzan a conectarse y a funcionar en concierto y dan origen a una función específica (por ejemplo, la visión o la audición). A diferencia de las etapas de inducción, proliferación y migración, que ocurren durante el desarrollo prenatal, las fases siguientes del desarrollo cerebral dependen cada vez más de las interacciones del individuo con su ambiente físico y social.
Luego del nacimiento, cada experiencia de vida tiende a generar contactos entre las neuronas, que se producen a través del crecimiento de dendritas y axones.[11] En sus puntas, los axones contienen conos de crecimiento que exploran activamente el ambiente extracelular buscando su destino. Esa búsqueda involucra un número variado de moléculas de señalización, algunas de las cuales se encuentran en las células que conectan los conos de crecimiento; otras son liberadas por células que se encuentran cerca de los conos y varias se encuentran en los conos mismos y funcionan como receptores de señales contextuales. La unión de estas señales con los receptores genera información que produce diferentes tipos de movimientos en los conos de crecimiento, lo cual modula sus contactos.
Una vez que los axones alcanzan sus blancos, hacen sinapsis con otras células, esto es, se conectan con ellas, y forman una estructura a través de la cual las señales eléctricas que transportan los axones son recibidas por otras células mediante neurotransmisores químicos, información que a su vez puede generar una nueva señal eléctrica. La regulación e integración de la información que cada neurona recibe a través de miles de sinapsis son las responsables de la capacidad de procesamiento del cerebro. Para que este funcione en forma adecuada, es necesario que las conexiones sean altamente específicas. Esa especificidad se origina en mecanismos moleculares que guían a cada axón a su blanco. Por su parte, las dendritas también están involucradas en los procesos de iniciar contactos con los axones y en aportar proteínas para la parte postsináptica de las conexiones, que además se especializa progresivamente en ajustar el sistema de transmisión neuroquímica. Luego de que se forman las sinapsis, algunas moléculas coordinan su maduración, lo que contribuye a que se adapten a los cambios contextuales. Otra clase de moléculas determina el tipo de neurotransmisores que las neuronas van a utilizar para comunicarse entre sí. Así como los genes activan o desactivan señales para regular el desarrollo de células especializadas, la producción de neurotransmisores específicos depende de un proceso similar.
Otro proceso celular de suma importancia que tiene lugar durante el desarrollo es la mielinización. Este consiste en que las células gliales cubren los axones neuronales, lo que ayuda a aumentar la velocidad de procesamiento de las señales enviadas de una neurona a otra. A diferencia de los procesos de generación de sinapsis –que sólo suceden durante la primera década y media de vida–, la mielinización continúa por mucho más tiempo. Una vez que se crean las redes neurales, se produce una serie de procesos que contribuyen a volverlas más eficientes.
Sólo cerca de la mitad de las neuronas que se generan durante el desarrollo sobreviven en la vida adulta. En otras palabras, millones de células son removidas. Este fenómeno, conocido como “poda sináptica”, ocurre a través de dos mecanismos. El primero (la apoptosis) consiste en la muerte celular programada que se activa cuando una neurona deja de recibir señales químicas, llamadas “factores tróficos”, que son producidas en pequeñas cantidades por tejidos específicos. Cada factor trófico, a su vez, posibilita la supervivencia de un grupo de neuronas distintas o la producción de otros factores tróficos. El segundo mecanismo que induce a la poda sináptica elimina las conexiones “poco utilizadas”. Esto se debe a que mediante señales químicas y eléctricas regula su eliminación, haciendo que las conexiones más activas –es decir, que generan corrientes eléctricas– sobrevivan y aquellas con poca o ninguna actividad se pierdan.
Momentos y oportunidades
La interacción entre la actividad genética y los cambios neurales por adaptación al ambiente multicelular es compleja y se produce tempranamente durante el desarrollo. Los momentos de máxima organización de los diferentes sistemas neurales que sostienen las conductas son llamados “períodos críticos”. Estos períodos, que tienen por definición una duración limitada, son fases del desarrollo durante las que los sistemas se transforman para dar lugar a una habilidad o función particular. Durante estas fases, los sistemas son especialmente sensibles a ciertos factores, cuya frecuencia antes de que se cierre el período crítico es determinante para el normal desarrollo de la función involucrada. Aunque la mayor parte de los procesos de muerte neuronal ocurre durante la etapa prenatal, gran parte de las conexiones entre neuronas se elimina durante estos períodos luego del nacimiento.
Integración de niveles de análisis durante el desarrollo cerebral
En el desarrollo cerebral y cognitivo interactúan múltiples componentes, con diferentes tipos de retroalimentación. Este esquema teórico propuesto por Westermann y otros (2007) integra cuatro niveles de análisis: genético, cerebral, corporal y ambiental. La expresión genética está determinada por el genoma de una persona e influye sobre su propia regulación y sobre la constitución de estructuras neurales y del cuerpo.
Una vez que las estructuras neurales comienzan a desarrollar su actividad, entran en interacción con otras preexistentes. Esto genera la eventual regulación de la expresión genética y sostiene parte de la actividad corporal, determinada a su vez por una morfología específica, y realizada en un ambiente específico. La vivencia suscitada por ese ambiente modula la actividad neural y también la expresión genética.
Para madurar de manera adecuada, el sistema nervioso en desarrollo debe contar con experiencias individuales sensoriales, emocionales y materiales específicas. Luego de cada período crítico, las conexiones neurales disminuyen y son menos proclives al cambio. Sin embargo, las que sobreviven resultan más fuertes, confiables, eficientes y pasan a formar parte de los “mapas” sensoriales, motores y cognitivos que contribuyen a generar diferentes tipos de representaciones del mundo y del propio individuo. Es importante tener presente que existen múltiples períodos críticos durante el desarrollo neural que se organizan en forma secuencial a medida que cada función cerebral se va estableciendo. Cualquier cambio que modifique alguno o algunos de estos mecanismos moleculares y estructurales puede dar lugar a alteraciones en el procesamiento de la información que tienen diferentes grados de mutabilidad. En general, la recuperación cognitiva luego de una privación de estímulos ambientales suele ser mayor durante las etapas tempranas del desarrollo cerebral. En tal sentido, la investigación neurocientífica
