La ignorància com a font del coneixement científic

Acabo de llegir un curt llibre amb el títol de "Ignorance: How It Drives Science" d'un neurocientífic de Columbia, Stuart Firestein.

La història d'aquest home ja és en ella mateixa interessant. Resulta que va treballar 15 anys en el món del teatre abans de començar una carrera universitària de biologia als 30 anys, degut al seu interés pels animals.  A continuació es va doctorar i ara dirigeix la Facultat de Biologia de Columbia.

Explica que al fer un curs sobre neurociència cel.lular i molecular, basat en un llibre de text de 1.414 pàgines es va adonar de que, inconscientment, trametia als estudiants la idea de que quasi tot estava ja descobert en neurociència i que la ciència és una acumulació de fets.  Alguns estudiants li feien preguntes com: "¿Això entrarà a l'examen?".  En canvi, quan es reunia amb els seus col.legues al bar no parlaven dels fets ja coneguts sinó de les preguntes que es feien, dels misteris per descobrir.

Ja el poeta Yeats havia afirmat que "la educació no consisteix en omplir una galleda, sinó en encendre un foc". Quina metàfora poètica que sintetiza de forma tan brillant l'essència de l'educació!

Firestein va decidir començar un curs sobre ignorància al qual invita científics de diferents especialitats (físics, matemàtics, zoòlegs, etc...) a explicar en què treballen, quines són les coses que ignoren i voldrien conèixer.  El resultat ha estat aquest llibre que us recomano i on descobrireu coses tals com que no solament als primats es reconeixen en el mirall sinó que també ho fan els dofins i els elefants.  O que els malalts de Parkinson no són intrínsecament lents, ho prova el fet de que no moren per accidents més del que ho fa la resta de la població. Simplement no estan motivats per anar ràpid resultat de la mort d'unes 25.000 neurones en una regió determinada. Resulta que aquestes neurones es comuniquen amb moltes altres usant un neurotransmissor, la dopamina. La dopamina està relacionada amb els circuits de recompensa.  Els pacients de Parkinson no estan motivats per fer les coses ràpidament, però si hi ha un foc correran com una persona normal.

Firestein creu que es un deure dels científics fer la ciència accessible al gran públic, entre altres raons,  perquè els contribuents la financiem i perquè forma part com l'art i la literatura de la cultura occidental. I una manera d'engrescar al públic és explicar-li les fronteres actuals de la ciència, els misteris que estan per resoldre.

El fascinant funcionament electroquímic del cervell

El cervell conté uns 100.000 milions de neurones interconnectades. Un milímetre cúbic de cervell té uns 1.000 milions de connexions.  Les neurones consten d'un cos central i múltiples ramificacions que s'anomenen neurites que són de dues classes: dendrites i axon.  Hi han uns punts de comunicació que s'anomenen sinapsis.

Les neurones segreguen unes substàncies químiques anomenades neurotransmissors que encaixen en substàncies anomenades receptors en la neurona que rep la informació com una clau en un pany. La conclusió és que "el cervell segrega pensaments" (ja que amb els neurotransmissors es produeixen les idees).

Típics neurotransmissors són el glutamat i l'àcid gamma amino butíric  (GABA). S'han descobert més d'un centenar de neurotransmissors.  Cada neurona segrega un o uns pocs neurotransmissors. Si una droga imita un d'aquests neurotransmissors ja es veu que pot afectar fàcilment la ment.  La nicotina, per exemple, activa els receptors de l'aceticolina. 

Els senyals químics solen ser lents i, en canvi, la reacció del nostre cos a situacions de perill ha de ser ràpida. Com es conjuga això? Una de les raons de la rapidesa és que les distàncies que recorren els neurotransmissors són molt petites. Ara bé, els neurotransmissors que viatgen per un medi acuós salí es podrien escampar a altres neurones. Com aconseguim que no vagin a parar a aquelles que no són  el seu destí?  Hi ha un reciclatge de neurotransmissors conjuntament amb una degradació i així es manté l'especificitat.  Aquestos mateixos processos controlen el temps d'acció dels neurotransmissors i així aconseguim senyals ràpides, precises en el temps i específiques a les neurones on han d'anar.

Però el cervell també genera electricitat dins de les neurones, ja que les neurites contenen aigua salada que és conductora.

L'axó (transmissor del senyal) divergeix i les dendrites (receptores) convergeixen.   La sinapsi típica va d'axó a dendrita.  Els senyals elèctrics dels axons i de les dendrites també són diferents. El de l'axó consisteix en polsos curts anomenats potencials d'acció i cadascun dura aproximadament un milisegon.  Quan passa això es diu que la neurona està activa. El sistema s'assembla al del telèfon on ones acústiques  es transformen en senyals  elèctrics en l'emissió i al revés en la recepció,  ja que els senyals elèctrics  (avui en dia senyals de llum en les fibres óptiques) són més fiables en les llargues distàncies.  El cervell usa el mateix sistema per enviar senyals elèctrics a punts més distants. La diferència amb la telefonia és que en les neurones la informació circula en una sola direcció.  La major part de la distància es cobreix amb senyals elèctrics dins de les neurones i només amb senyals químics entre la curtíssima distància entre les neurones. 

Per deixar-ho més clar: una sinapsi s'activa quan un  pols elèctric de l'axó fa segregar un neurotransmissor.  A l'altre costat de la sinapsi els receptors reben el neurotransmissor i aleshores fan que el corrent flueixi.  Ara bé la majoria de les sinapsis són febles. El senyal elèctric que produeixen  és massa feble per a fer que la neurona produeixi els polsos que la caracteritzen quan està activa. 

Succeix que el pols d'un axó no es debilita quan es divideix en branques.  Totes les sinapsis amb que es connecta l'axò són estimulades a segregar neurotransmissors que es connecten amb diverses neurones que tindran funcions diferents. Gràcies a això,  l'input d'un sentit pot estimular diversos órgans. Si veiem un amic, per exemple, correrem cap a ell al mateix temps que cridem el seu nom.  Ara, és clar que el senyal  produit per l'òrgan sensorial ha de tenir inhibidors, si no fos aquest cas a la vista de l'amic pot ser ens entraria gana com  quan veiem un pastís.  Les branques de les dendrites, al revés de les dels axons que divergeixen, convergeixen.  Aleshores quan s'ajunten diverses senyals febles és quan finalment la neurona s'excita.

Es com un sistema democràtic de vots, si prou neurones voten la neurona receptora s'excita, però no totes les sinapsis tenen la mateixa força, aquí no val alló de "una persona, un vot".   I endemés, també existeixen els vots negatius que seran els inhibidors que ja hem esmentat.  Una sinapsis excitadora és la que fa que el corrent elèctric flueixi cap dins de la neurona receptora. Una sinapsi inhibidora fa que el corrent flueixi al revés.  La necessitat de inhibir és pot ser la raó principal per la qual el cervell fa servir les sinapsis i els neurotransmissors.  Hi han,  però, sinapsis que transmeten senyals elèctrics directament sense neurotransmissors i que són més ràpides, però aquestes són purament excitadores.

Les neurones també es classifiquen en neurones excitadores i inhibidores. Les primeres, per exemple, només exciten les neurones a les que transmeten el senyal. Les segones, en canvi, només inhibeixen.  Les sinapsis receptores, pel contrari , poden ser una mescla de excitadores i inhibidores.  Hem d'aclarir, però que les neurones no canvien el seu comportament. Les que exciten sempre exciten a cadascuna de les neurones amb les que estan connectades i les inhibidores sempre inhibeixen. En moltes regions del cervell la majoria de neurones són excitadores.  Un sedatiu, per exemple, actúa incrementant la força de la inhibició, per a calmar l'activitat.

Per tant, tenim dos mecanismes per a evitar que les neurons es disparin de forma indiscriminada: el llindar sota el qual la neurona no s'excita si no rep un senyal prou fort i la inhibició sinàptica.  El cervell ha de ser molt més complex que una xarxa telefònica perquè també llença molta informació (quan l'inhibeix).  De fet, les neurones, més que transmetre informació, computen.

No és una meravella que aquest òrgan tan sofisticat hagi aparegut a l'univers sense cap intervenció sobrenatural?  Això sí propulsat per l'evolució al llarg de milers de milions d'anys.  L'altra meravella és que d'una gran quantitat de parts relativament simples com són les neurones emergeixi la ment conscient.  Això era abans díficil d'admetre, però ara ja sabem que els ordinadors poden jugar molt bé als escacs, per exemple, però els seus components són, en realitat, molt senzills.  De totes formes,  comprendre com es produeix aquest miracle que fa que la complexa organització del cervell dongui origin a les nostres percepcions, idees, emocions o sentiments és el problema central de la neurociència. 

Cervell masculí/cervell femení. Com influencia el nivell de testosterona.

Aquest és un tema que es pot considerar políticament incorrecte, però el fet és que el tamany del cervell de les dones és un 8% menor que el dels homes, de promig. Això, evidentment, no vol dir res, però hi han altres diferències anatòmiques com el nombre de connexions entre neurones que en el cervell dels homes és 30% més alt que en el de les dones, de promig. Insisteixo en això del promig. Es el resultat d'examinar, per exemple, 1.000 cervells d'homes i 1.000 de dones. També hi han diferències en les regions del cervell.  L'amígdala, un centre de les emocions, tendeix a ser més gran en els homes i, en canvi, el "planum temporale", un centre relacionat amb el llenguatge, és més gran en les dones.  Això en el que es refereix a anatomia, però en l'aspecte psicològic les dones tendeixen a desenvolupar més rapidament l'empatia i els homes són més sistematitzadors.  D'això no s'han d'extreure conclusions discriminatòries, entre altres coses, perquè parlem de promigs.

Encara que és evident que la cultura i l'educació, sobretot en el passat, han influenciat en el comportament de les dones com a diferent del dels homes, sembla que hi han diferències genètiques. En un experiment realitzat pel professor de la universitat de Cambridge Simon Baron-Cohen amb bebés a les 24h de nèixer, els mascles prestaven més atenció a un objecte mòbil que penjava sobre el bressol i les femelles més a la cara d'una persona.

Baron-Cohen és un especialista en autisme, una condició que es presenta amb molta més freqüència en els nois que en les noies.  En els darrers 10 anys ha efectuat un estudi de les correlacions del nivell de testosterona en el fetus amb diverses manifestacions del comportament dels nens fins els 12 anys, que demostra que la testosterona masculinitza el cervell.  Els resultats d'aquest estudi confirmen experiments fets amb animals. Degut als problemes ètics que suposa experimentar amb fetus, Baron-Cohen va demanar permís a 500 mares que feien el test de l' amniocentesis per poder examinar el contingut de testosterona en el líquid que els hi era extret. La hipòtesi, verificada en animals, és que la gran producció de testosterona que té lloc quan el fetus es desenvolupa afecta a l'estructura del cervell: quan més testosterona més masculí és el cervell. Si a una rata femella se l'injecta testosterona trobarà més fàcilment la sortida d'un laberint.

Els resultats obtinguts per l'equip de Baron Cohen són els següents:

-A l'any van mirar la duració que els bebés mantenen el contacte visual amb els ulls de la mare i això estava inversament relacionat amb el nivell de testosterona.  Aquest era un aspecte que interessava a Baron Cohen perquè els autistes contacten poc amb els ulls.

-Als dos anys van mirar al desenvolupament del llenguatge que anava des de 20 paraules de vocabulari a 600, també inversament relacionat amb el nivell de testosterona.

-Als quatre anys van mirar els nivells d'empatia (mesurada de diverses maneres), igualment inversament correlacionada amb la testosterona.  També van mirar el nivell de sistematització, aquesta vegada correlacionat positivament amb la testosterona

-Als vuit anys van examinar el cervell dels nens i nenes amb resonància magnètica i van veure el tipus de diferències ja esmentades, per exemple en el "planum temporale" i també el cos callòs que comunica els dos hemisferis.

A fi de veure el nivell de correspondència entre la testosterona prenatal i l'autisme cal una població més gran ja que l'autisme efecte a aproximadament un u per cent de la població.

Per sort, Dinamarca té 100.000 mostres  congelades de líquid amniòtic recollides des del 1980 i endemés té un registre de totes les condicions psiquiàtriques dels seus ciutadans.

Dins del 2012 s'espera tenir els resultats d'aquest estudi que pot ser correlacionarà els nivells de testosterona prenatal amb l'autisme.

De totes maneres, encara quedaran moltes preguntes.  ¿Qué causa la variació del nivell de testosterona? Es coneixen 25 gens que poden influir en els nivells de testosterona, apart d'altres factors.   ¿Com afecta la testosterona al desenvolupament del cervell?  La testosterona, per a que faci el seu efecte, s'ha d'unir als receptors andrògins que estan per tot el cos, en particular en el cervell.  Una vegada unida als receptors la testosterona fa unes quantes coses com modular els neurotransmissors tals com la serotonia o el GABA. I també afecte les connexions que les neurones fan les unes amb les altres i el rati com es trenquen algunes d'aquestes connexions.

L'autisme abans es diagnosticava en un de cada 2500 nens i ara es en un u per cent, però és possible que ara tinguem més facilitat de diagnòstic que abans.  Un estudi que va relacionar aquest augment amb la vacuna trivalent ha estat desmentit però ha fet que augmenti els casos de sarampió per la por que van tenir els pares en vacunar els fills.