Las redes neuronales visuales de Ramón y Cajal:
comentarios sobre el facsímil de uno de sus dibujos
manuscritos expuesto en el Museo de Historia de la
Medicina de la Academia Nacional de Medicina de Colombia
Alberto Gómez Gutiérrez ¹ , Mercedes
Olaya Contreras ²
, Juan Andrés De Carlos Segovia ³
,
Santiago Ramón y Cajal Agüeras
⁴
Resumen
La obra de Santiago Ramón y Cajal ha sido ampliamente comentada en
biografías y artículos científicos. El presente texto busca aportar
información historiográfica sobre una ilustración facsimilar
donada a la Academia Nacional de Medicina de Colombia, que se encuentra
expuesta en su Museo
de la Historia de la Medicina en Bogotá. Para el efecto, se recurrió a
los archivos del Instituto Cajal en
Madrid, España, en donde se conserva su legado original.
Palabras clave: Historia de la Medicina; Anatomía; Ojo;
Redes Visuales.
The visual neural networks of Ramón y Cajal:
comments on the facsimile of one of his handwritten
drawings exhibited at the Museum
of the History of Medicine of the National
Academy of Medicine of Colombia
Abstract
The work of Santiago Ramón y Cajal has been widely commented in
biographies and scientific
articles. This text seeks to provide historiographical information on a
facsimile illustration donated to the National Academy of Medicine of
Colombia, currently on display in its permanent
collections at the Museum of the History of Medicine in Bogotá. For
this purpose, we accessed
the archives of the Cajal Institute in Madrid, Spain, where his
original legacy is preserved.
Keywords: History of Medicine; Anatomy; Eye; Visual
Networks
¹ PhD. Instituto de Genética Humana, Facultad de Medicina,
Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá, Colombia. Academia Nacional
de Medicina, Bogotá, Colombia.
² MD, PhD. Departamento de
Patología, Facultad de Medicina, Pontificia Universidad Javeriana,
Bogotá, Colombia. Servicio de Patología, Hospital Universitario San
Ignacio, Bogotá, Colombia.
³ PhD. Departamento de Neurobiología Molecular, Celular y del Desarrollo, Instituto Cajal, Madrid, España.
⁴ MD, PhD. Departamento de
Patología, Hospital Universitario Val d´Hebron, Barcelona, España. Real
Academia Nacional de Medicina, Madrid, España.
Introducción
Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), nació un sábado
1 de mayo en la pequeña localidad de Petilla de Aragón, en el
territorio de Navarra al norte de España.
Como su padre, quien daba clases en anatomía aplicada en la Universidad
de Zaragoza, optó por estudiar
medicina. Cajal recibió su doctorado en Madrid en
1877 y en 1883 pasó sucesivamente a ser profesor de
anatomía en las universidades de Valencia, Barcelona
y Madrid.
El descubrimiento reportado por Camillo Golgi en la
década de 1870 de que las células nerviosas podían visualizarse al
microscopio al colorearse con nitrato de
plata, indujo a Ramón y Cajal a utilizar este mismo
método a partir de 1887, logrando resultados innovadores y proponiendo,
a partir de estos, que la célula
nerviosa es una entidad independiente que transfiere
los impulsos nerviosos a través de contactos especializados,
posteriormente denominados sinapsis.
Con base en estos descubrimientos y postulados, Santiago Ramón y Cajal
ha sido considerado como uno
de los precursores de la neuroanatomía y la neurofisiología. Por esta
razón, y “en reconocimiento de su
trabajo sobre la estructura del sistema nervioso” [1],
compartió el Premio Nobel de Medicina en 1906 con
Bartolomeo Camillo Emilio Golgi (1843-1926). Como
resultado de sus investigaciones sobre los fundamentos
mecánicos de la morfología y los procesos conectivos
de las células nerviosas, propuso la teoría conocida
como “doctrina de la neurona”, cuyo postulado principal dice que el
tejido cerebral está compuesto por células individuales.
Santiago Ramón y Cajal llegó a vivir 82 años dejando
una descendencia de 5 hijos (tuvo 7, pero dos fallecieron antes que
él), dos hermanas (Pabla y Jorja) y un
hermano dos años menor, Pedro (1854-1951), quien
moriría tres años antes de cumplir 100 años, dejando
también un legado científico considerable.
Figura 1. Santiago Ramón y Cajal (Joaquín Sorolla. Óleo sobre lienzo, 35,6 x 50 cm, 1906).
Conservado en el Museo de la ciudad de Zaragoza (España).
El Instituto Cajal (IC), Centro de Investigación en
Neurobiología bautizado en nombre del hermano
mayor en Madrid, España, pertenece al Consejo Superior de
Investigaciones Científicas (CSIC). Este Instituto tiene su origen en
el Laboratorio de Investigaciones Biológicas fundado en 1900 por orden
del Rey
Alfonso XIII, con motivo de la concesión del Premio
Moscú a Santiago Ramón y Cajal. Tras la concesión
del Premio Nobel en Fisiología y Medicina (1906), y
la creación de la Junta para la Ampliación de Estudios (1907), Santiago
Ramón y Cajal fue nombrado
presidente de dicha Junta, alcanzando gran popularidad, lo que hizo que
su laboratorio se llenase de
estudiantes y de investigadores que querían formarse
con él o aprender sus técnicas histológicas. Después
de un tiempo, el Laboratorio de Investigaciones Biológicas se quedó
pequeño, lo que llamó la atención del
Rey Alfonso XIII, que decide crearle un Instituto de
investigación de mayor tamaño donde pudieran trabajar holgadamente él y
el personal por él formado.
Así, mediante un real decreto de fecha 20 de febrero
de 1920, ordena la construcción de una nueva sede
que, por deseo suyo, se llamó Instituto Cajal. El 12 de
noviembre de ese año, Ramón y Cajal fue nombrado
director de esta institución (2).
El IC del CSIC alberga el denominado “Legado Cajal”, que incluye todas
aquellas pertenencias, mayoritariamente científicas, que el propio
Santiago Ramón
y Cajal quiso que se conservasen en su Instituto cuando él falleciese.
En 1945 se inauguró en el Instituto
Cajal, por primera vez, el Museo Cajal. Cuando el IC
se trasladó en 1989 a su sede actual en Madrid, desaparece el Museo
Cajal como tal, debido a la falta de
espacio, inaugurándose en la biblioteca del Instituto
una pequeña exposición permanente de este legado,
en la que se muestra una selección muy cuidadosa
de las piezas históricas, y donde se recrea el lugar de
trabajo de Ramón y Cajal, utilizando pertenencias y
manuscritos originales del neurocientífico. El resto de
los numerosos, bienes que constituyen el “Legado Cajal”, se encuentran
conservados en una sala donde se
mantiene la seguridad y se controla la humedad y la
temperatura para su óptima preservación.
El material de Ramón y Cajal que iba
a viajar al espacio
La década final del siglo XX fue denominada como
“Década del Cerebro” por el presidente de los Estados
Unidos de América, y la Misión Neurolab constituyó una de las
iniciativas para el estudio del funcionamiento y desarrollo de este
órgano. Con esa misión se
programaron investigaciones diversas que llevarían a
cabo once laboratorios diferentes distribuidos por todo
el mundo, tras la recogida de muestras a la llegada
de la nave espacial. Estas muestras provenían de más
de 2.000 animales que viajaron en el transbordador,
acompañando a los científicos-astronautas: 152 ratas,
18 ratones, 223 peces, 1.514 grillos y 135 caracoles.
La nave llevó al espacio una muestra del legado científico de Santiago
Ramón y Cajal, consistente en una
serie de doce preparados histológicos, en medio de
una selección de instrumentos biomédicos y de las diferentes especies
de animales que sirvieron a 26 experimentos sobre el sistema nervioso.
El objetivo principal de este proyecto multidisciplinar era el de
realizar
una investigación básica en neurociencias y ampliar la
comprensión de cómo se desarrollaría y funcionaría
el sistema nervioso en el espacio. Esta investigación
resultó de un esfuerzo colaborativo internacional, con
científicos de la NASA y de agencias espaciales de Canadá (CSA),
Francia (CNES) y Alemania (DARA),
así como de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la
Agencia Nacional de Desarrollo Espacial de Japón
(NASDA) (3).
La misión fue promovida y dirigida por el neurocientífico colombiano
Rodolfo Llinás, radicado en los Estados Unidos y trabajando en la New
York University
School of Medicine. Llinás es un reconocido admirador de la obra
pionera de Santiago Ramón y Cajal
y, en consecuencia, esta misión espacial se realizó en
homenaje al neuroanatomista y neurofisiólogo español. El doctor Llinás
solicitó en su momento material
original del profesor Ramón y Cajal al Instituto Cajal
de Madrid para llevarlo al espacio en la misión STS-90
en su honor. Con este propósito se firmó un convenio
entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la
NASA y se prestaron 12 de sus preparaciones histológicas y 10 dibujos
originales.
Las 12 preparaciones histológicas fueron en el vuelo
espacial, pero los 10 dibujos se quedaron en la Tierra
por motivos de conservación. No se sabía cómo iba a
reaccionar un papel de bastante pobre calidad con más
de 100 años. En cualquier caso, después de la misión,
las preparaciones y los dibujos estuvieron expuestos
durante un año en el Museo de la NASA en Washington, antes de regresar
al Instituto Cajal en Madrid.
Una vez regresó el vuelo de la nave espacial Columbia,
que aterrizó en el Kennedy Space Center, se realizó
una tirada limitada de carpetas con reproducciones de
los 10 dibujos que se prestaron para esta Misión STS90. Una de estas
reproducciones, el “Esquema general
de las relaciones de los centros ópticos y de la marcha
de las corrientes”, fue incluida en la carpeta con las
9 copias facsimilares restantes que se distribuyeron a
altas personalidades de la ciencia en la última década
del siglo pasado. El ingeniero Jorge Reynolds Pombo,
miembro honorario de la Academia Nacional de Medicina como Rodolfo
Llinás, recibió una carpeta completa, y el doctor Llinás donó a la
Academia Nacional
de Medicina la lámina facsimilar referida, que se enmarcó con el
siguiente descriptor:
Esta lámina fue parte del proyecto Neurolab de la
NASA y voló al espacio en el transbordador Columbia.
La nave se lanzó a las 1:19 pm el 17 de abril de 1998
desde el Kennedy Space Center. Este vuelo completó
256 órbitas terrestres y viajó 6,4 millones de millas en el espacio a
una altura de 1.590 millas náuticas. La
nave aterrizó en la pista 33 del Kennedy Space Center
a las 11:09 am del 3 de mayo de 1998. El Neurolab fue
el primer proyecto especializado en el estudio del sistema nervioso en
condiciones de microgravitación en el
que, además, se honró el nombre de Santiago Ramón
y Cajal.
Figura 2. Bolsa de tela, caja especial para contener las doce preparaciones histológicas prestadas en 1998 a la
NASA para la Misión Neuroespacial en tributo a Santiago Ramón y Cajal, y escudo, en tela, con el emblema de la
Misión.
Figura 3. Carpeta con reproducciones facsimilares de
las ilustraciones originales manuscritas de Santiago
Ramón y Cajal que fueron prestadas a la NASA para la
Misión Neuroespacial en su honor.
Figura 4. Reproducción facsimilar de una ilustración
manuscrita por Santiago Ramón y Cajal donada por
Rodolfo Llinás Riascos a la Academia Nacional de
Medicina de Colombia.
El manuscrito original
La fuente original del facsímil que se conserva en el
Museo de Historia de la Medicina de la Academia
Nacional de Medicina de Colombia corresponde a la
pieza manuscrita registrada con el número 601 en el
Museo Cajal.
El dibujo en tinta negra de la mano de Santiago Ramón y Cajal muestra
aparentemente 31 neuronas asociadas con la función visual.
Figura 5. Reproducción facsímil del manuscrito original
del “Esquema general de las relaciones de los centros
ópticos y de la marcha de las corrientes” conservado en
el Instituto Cajal de Madrid, España.
Figura 6. Manuscrito original del “Esquema general de
las relaciones de los centros ópticos y de la marcha
de las corrientes” conservado en el Instituto Cajal de
Madrid, España.
El texto inscrito en esta ilustración, registrada como
“figura 63”, dice así:
A- Retina; B- Nervio óptico; C- Nervio motor ocular
común; D- Cuerpo geniculado externo; E- Tubérculo
cuadrigémino posterior; F- Fibra óptica para este centro; G- Corteza
visual; K- Vía óptica central; J- Vía
de los recuerdos visuales; L- Vía motriz nacida en la
esfera visual; M- Vía óptica descendente del tubérculo
cuadrigémino posterior; N- Foco del motor ocular común; O- Colateral de
las vías motrices cerebrales.
Esta figura fue incluida en una serie de dibujos realizados por
Santiago Ramón y Cajal a comienzos del siglo
XX, con las cuales buscó ilustrar, en conjunto con su
hermano Pedro, los fundamentos anatómicos del sistema nervioso en el
modelo murino. El manuscrito original se conserva en el Legado Cajal,
Instituto Cajal
(Madrid) y, aunque carente de alguna de sus páginas,
está compuesto de 112 pliegos de papel y 44 hojas sueltas, entre las
que se encuentran 17 dibujos originales
y 9 reproducciones impresas de dibujos de Ramón y
Cajal. Este trabajo fue presentado para concursar al Premio Martínez y
Molina de la Real Academia de
Medicina, que efectivamente ganaron Santiago y Pedro Ramón y Cajal en
el año 1902 [4]. Este fue el único premio que compartieron los dos
hermanos en su
larga vida de colaboraciones científicas con múltiples
honores de diferente naturaleza [5, 6, 7].
La “figura 63” representa los centros ópticos de un
roedor, vistos en una sección sagital, e incluye la retina, la corteza
visual (occipital), el núcleo geniculado
lateral (tálamo), el colículo superior (mesencéfalo) y el
núcleo ocular motor.
Este manuscrito, así como los dibujos y documentos
que se conservan en el Instituto Cajal, poseen una protección
internacional, pues desde noviembre de 2017
se hallan inscritos en el programa de Patrimonio de
la Humanidad “Registro de la Memoria del Mundo”
de la UNESCO, bajo el epígrafe “Archives of Santiago Ramón y Cajal and
the Spanish Neurohistological
School” [8].
Las redes neuronales de la visión:
aproximación celular y fisiológica
contemporánea
Las redes neuronales de la visión se entienden hoy,
al finalizar la segunda década del siglo XXI, y desde
el punto de vista exclusivamente anatómico, como
el conjunto de conexiones sinápticas ordenadas que
resulta de la unión de las neuronas en función del
elongamiento de axones de células ganglionares de la
retina y dendritas, cuya función es transportar información desde los
fotorreceptores de la retina hacia el
cerebro. De hecho, el nervio óptico es ahora considerado una expansión
del encéfalo (específicamente del
diencéfalo) más que un verdadero par craneal [9]. Las
diversas conectividades se siguen estudiando, ahora
con ayuda de estudios funcionales de neuroimágenes,
neuropsicología y conectividad estructural.
El nervio óptico, clasificado como “sensitivo especial”, funciona
basado en la activación de canales iónicos: la activación dendrítica se
traduce en entrada
de iones de sodio por canales específicos, hasta alcanzar un umbral de
máxima positividad que involucra
también la activación de canales de potasio y de calcio
(bombas ATPasas). Este efecto alcanza la siguiente
bomba de sodio, transmitiéndose secuencialmente la
señal dentro del axón. La señal puede transmitirse de
axón a dendrita, de axón a axón, de axón a soma o
de dendrita a dendrita, siendo la primera la más común, constituyendo
sinapsis químicas: entran iones de
calcio a una neurona ya activada por cargas positivas.
Este complejo, pero ordenado microambiente molecular, es ahora la base
de la ingeniería neuromorfológica,
un campo amplio que aplica principios inspirados en
la biología para crear arquitecturas y métodos computacionales
alternativos [10]. Estos métodos imitan la
distribución de tareas, la especialización por grupos, la
minimalización de los componentes y la complejidad
de las redes entre otros.
Conclusión
El Museo de Historia de la Medicina de la Academia
Nacional de Medicina de Colombia en su sede principal en Bogotá,
contiene una reproducción facsimilar
de uno de los dibujos pioneros de Santiago Ramón
y Cajal. Este documento, analizado detenidamente
como lo hemos intentado en el presente artículo, podrá inducir al
visitante a adentrarse en un legado fundamental para la comprensión de
un sistema orgánico
que tiene la particularidad de conservar la memoria de
lo sucedido, y anticiparse a lo que vendrá.
Agradecimientos
Los autores agradecen la colaboración del personal
de la Academia Nacional de Medicina de Colombia,
Jenny Machetá, Bibliotecóloga, y Martha P. Rojas, Auxiliar de
Biblioteca, y a la historiadora Paula Matiz
– así como al Instituto Cajal en Madrid, España.
Referencias
1. The Nobel Prize in Physiology or
Medicine 1906 [Internet] NobelPrize.org. 2020 [consultado 5 junio
2020]. Disponible en: www.nobelprize.org/prizes/medicine/1906
2. Bienvenidos al Instituto Cajal
[Internet]. Cajal.csic.es.
2020 [consultado 5 junio 2020]. Disponible en: www.cajal.csic.es
3. NASA – STS-90 [Internet].
Nasa.gov. 2020 [consultado
4 junio 2020]. Disponible en: www.nasa.gov/mission_
pages/shuttle/shuttlemissions/archives/sts-90.html
4. Información proporcionada por uno
de los autores de
este manuscrito, Juan A. De Carlos, científico y curador
del Legado Cajal en el Instituto Cajal. 2020
5. Real Academia Nacional de Medicina
[Internet] Ranm.
es. 2020 [consultado 05 junio 2020]. Disponible en:
https://www.ranm.es/academicos/academicos-de-numero-anteriores/957-1907-ramon-y-cajal-santiago.html.
6. Santiago Ramon y Cajal │ Real
Academia de la Historia
[Internet]. Dbe.rah.es. 2020[consultado 5 junio 2020].
Disponible en: http://dbe.rah.es/biografias/10967/santiago-ramon-y-cajal
7. Pedro Ramón y Cajal | Real
Academia de la Historia
[Internet]. Dbe.rah.es. 2020 [consultado 18 junio 2020].
Disponible en: http://dbe.rah.es/biografias/36396/pedro-ramon-y-cajal
8. El Archivo de Santiago Ramón y
Cajal y la Escuela Española
de Neurohistología | Organización de las Naciones Unidas
para la Educación, la Ciencia y la Cultura [Internet]. Unesco.
org. 2020[consultado 18 junio 2020] Disponible en:
http://www.unesco.org/new/es/communication-and-information/memory-of-the-world/register/full-list-of-registered-heritage/registered-heritage-page-1/archives-of-santiago-ramon-y-cajal-and-the-spanish-neurohistological-school
9. Drake RL, Volg AW, Michell AW.
Cabeza y cuello. En:
Drake RL, Volg AW, Michell AW. Gray. Anatomía para
estudiantes. Tercera edición. Elsevier; 2015: 871-1135.
10. Olin-Ammentorp W, Cady N.
Biologically-Inspired Neuromorphic Computing. Sci Prog.
2019;102(3):261-276.
Recepción: Agosto 11, 2020
Aceptación: Octubre 8,
2020
Correspondencia:
Alberto Gómez Gutiérrez
agomez@javeriana.edu.co