Como se Desarrolla el Cerebro de un Niño, y lo que eso significa para las reformas de cuidado de niños y asistencia social. Reportaje especial




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Como se Desarrolla el Cerebro de un Niño,


Y lo que eso significa para las reformas de cuidado de niños y asistencia social.

REPORTAJE ESPECIAL

Mentes Fértiles


Desde el nacimiento, las células del cerebro de un bebé se proliferan violentamente, haciendo conexiones que podrían formar todo un curso de vida. Los primeros tres años son críticos…

Por: J. Madeleine Nash



Rat-a-tat-tat. Rat-a-tat-tat. Rat-a-tat-tat. Si los científicos pudieran escuchar secretamente al cerebro de un embrión humano de 10 a 12 semanas después de la concepción, escucharían un alboroto asombroso. Dentro del vientre, mucho tiempo antes que llegue la primera luz a la retina del ojo o las primeras imágenes de sueños en la corteza, las células de nervios en el cerebro en desarrollo crujen con actividad llena de propósitos. Como jóvenes con teléfonos, las células en una vecindad del cerebro están llamando a los amigos de la otra vecindad, y estas células están llamando a sus amigos, y ellas se siguen llamando de nuevo y de nuevo, ´casi como si estuvieran marcando números automáticamente, dice Carla Shatz neurobiólogo de la Universidad de Berkley en California.

Pero estas neuronas – como se les dice a estas largas células que parecen alambres que llevan mensajes eléctricos a través del sistema nervioso y el cerebro – no están transmitiendo señales en una forma dispersa. Eso produciría una estática sin rasgos característicos, el tipo de ruido que se escucha de una radio sintonizado entre dos emisoras. Al contrario, cada vez hay mas pruebas que las explosiones de electricidad que forman esos distinguidos sonidos de rat-a-tat-tat vienen de olas coordinadas de actividad neurológica, y que esas olas pulsantes, como corrientes que mueven la arena del suelo del océano, cambian la forma del cerebro, tallando circuitos mentales en diseños que con el tiempo dejarán que el recién nacido perciba la voz del padre, el sentido de la madre, un móvil brillante que gira encima de la cuna.

De todos los descubrimientos que se han encontrado en los laboratorios de neurociencia en los últimos años, el que la actividad eléctrica de las células del cerebro cambia la estructura física del cerebro es quizás el más grande. Por que la explosión rítmica de neuronas ya no es asumida como un producto secundario de la construcción del cerebro sino esencial en este proceso, y que empieza, según establecido por los científicos, antes del nacimiento. Un cerebro nos es una computadora. No, el cerebro empieza a trabajar mucho antes de estar acabado. Y los neurocientíficos están descubriendo que los mismos procesos que conectan el cerebro antes del nacimiento, guían también la explosión del aprendizaje que empieza inmediatamente después.

Al nacer, el cerebro de un bebe contiene 100 mil millones de neuronas, casi el mismo numero de células nerviosas que estrellas en el Vía Láctea. También se encuentran un trillón de células gliliales, que provienen de la palabra Griega glial que significa goma, que forman un tipo de panal que protege y nutre las neuronas. Pero a pesar de que el cerebro contiene casi todas las células nerviosas que tendrá para el resto de la vida, el estilo de conexión entre ellas aún tiene que estabilizarse. Hasta este punto, dice Shatz, ‘lo que el cerebro ha hecho es establecer los circuitos requeridos para la visión, el lenguaje, o lo que sea’. Y ahora depende de la actividad neural – ya no espontánea, sino dirigida por una multitud de experiencias sensoriales –tomar este plano y refinarlo progresivamente.

Durante los primeros años de vida, el cerebro pasa por una serie de cambios extraordinarios. Comenzando poco después del nacimiento, el cerebro de un bebé, en muestra de exuberancia biológica, produce trillones de conexiones entre neuronas adicionales a las que posiblemente podría usar. Después, a través de un proceso que se asemeja a la competencia de Darwin, el cerebro elimina conexiones, o sinapsis, que son raramente o nunca usadas. Las sinapsis que sobran en el cerebro de un niño pasan un descortezado draconiano, empezando alrededor de los diez años o antes, dejando como resultado un cerebro con marcos de referencia de emoción y únicos.

En ausencia de un ambiente estimulante, el cerebro de un niño sufre. Investigadores de la Facultad de Medicina de Baylor College, han descubierto que los niños que no juegan mucho o que no son lo suficiente estimulados desarrollan cerebros 20% o 30% más pequeños que el estándar normal para sus edades. Los animales de laboratorios muestran una situación similar. Según Investigadores en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, no solo las ratas criadas en jaulas con juguetes demuestran comportamiento más complicado que las ratas encerradas en cajas estériles, sino que también los cerebros de estas ratas contienen un 25% más de sinapsis por neurona. Experiencias enriquecidas, en otras palabras, producen cerebros enriquecidos.

Los nuevos descubrimientos del desarrollo del cerebro son más que solo ciencia interesante. Estos tienen implicaciones profundas para los padres y diseñadores de políticas. Cuando los padres están presionados por el tiempo – y a lo mejor ya se sienten culpables por las horas que pasan lejos de sus hijos – los resultados de los laboratorios aumentarán seguramente estas preocupaciones acerca de dejar los niños pequeños bajo el cuidado de extraños. La información acentúa la importancia de la crianza con contacto personal, de encontrar el tiempo para acurrucar un bebé, hablar con un niño pequeño y proporcionar a los niños experiencias estimulantes.

Esta nueva información ha empezado a suscitar una nueva pasión en los debates políticos sobre la educación temprana y cuidado infantil. Hay una necesidad urgente, en materia de desarrollo infantil, por programas preescolares diseñados para aumentar el poder del cerebro de los niños nacidos en hogares de zonas rurales y zonas pobres dentro de las ciudades. Sin tales programas, el plan actual de bajar los costos de ayuda social presionando a madres de niños pequeños a trabajar, puede resultar contraproducente. ‘Existe una escala de tiempo para el desarrollo del cerebro, en la cual el primer año es el más importante’, afirma Frank Newman, Presidente de la Comisión de Educación de los Estados. A los tres años, un niño que no ha sido atendido o ha sufrido abusos lleva marcas que, son permanentes o sumamente difíciles de borrar.

Pero los nuevos descubrimientos también nos dan esperanzas. Los científicos han descubierto que durante los primeros tres años de vida, el cerebro del niño es tan maleable que los niños más pequeños que sufren de derrames o daños que destruyen un hemisferio cerebral completo, aún pueden convertirse en adultos altamente funcionales. Además, es cada vez más evidente que los programas de preescolar bien diseñados pueden ayudar a muchos niños a superar grandes deficiencias de sus hogares. Los investigadores dicen que con la terapia apropiada, pueden tratarse hasta los problemas graves de dislexia. El Dr. Harry Chungani, neurólogo pediatra en la Universidad de Wayne State en Detroit, dice que aunque los problemas hereditarios implican mayor riesgo para unos niños que para otros, esto no es excusa para ignorar el poder del ambiente para remodelar el cerebro. " Puede que no hagamos mucho para cambiar lo que pasa antes del nacimiento, pero podemos cambiar lo que pasa después de que nace el bebé".
Desde los años 70s se ha venido acumulando importante evidencia de que la actividad cambia el cerebro. Pero solo recientemente, los investigadores han contado con los instrumentos suficientemente poderosos para revelar los mecanismos precisos por los cuales se presentan estos cambios. La actividad de las neuronas da lugar a una cascada bioquímica que llega hasta los núcleos de las células y las espirales de ADN que codifican los genes específicos. De hecho, dos de los genes afectados por la actividad de las neuronas en los embriones de moscas en las frutas, son idénticos a aquellos que otros estudios han vinculado con el aprendizaje y la memoria, según lo informaron el año pasado el neurobiólgo Corey Goodman y sus colegas de Berkeley. Goodman encuentra emocionante e intelectualmente satisfactorio que las porciones de ADN que los embriones usan para construir sus cerebros, son las mismas que después le permitirán a los organismos adultos procesar y acumular información.
En la medida en que estos investigadores exploran los vínculos antes ocultos entre la actividad y la estructura cerebrales, empiezan a construir un puente firme sobre el abismo que antes separaba a los genes del ambiente. Ahora los expertos coinciden en que un bebé no llega al mundo como un autómata genéticamente pre-programado o un tablero blanco a merced del ambiente, sino que se trata de algo mucho más interesante. Por esta razón, el debate que han llevado numerosas generaciones de filósofos - naturaleza o desarrollo - ya no le interesa a los científicos. Están demasiado ocupados describiendo las millones de formas en que los genes interactúan con el ambiente. " No es una competencia", dice el Dr. Stanley Greenspan, un siquiatra de la Universidad de George Washington. "Es un baile".
LA IMPORTANCIA DE LOS GENES

Ese baile comienza alrededor de las tres semanas de embarazo, cuando una capa delgada de células en el embrión que se está desarrollando actúa como un origami, doblando hacia adentro para dar lugar aun cilindro lleno de fluido conocido como el tubo neural. En la medida en que las células dentro del tubo neural se proliferan a una tasa impresionante de 250,000 por minuto, el cerebro y la espina dorsal se ensamblan en una serie de pasos estrechamente coreografiados. La naturaleza es el patrón dominante durante esta fase del desarrollo, pero la crianza juega un papel e soporte vital. Los cambios en el ambiente de la matriz - ya sean causados por desnutrición maternal, abuso de drogas o infección viral - pueden frustrarla la estricta precisión de la línea de ensamblaje neural. Algunas formas de epilepsia, retardo mental, autismo y esquizofrenia parecen ser los resultados de procesos de desarrollo que se han descarriado.

Pero lo que asombra a los científicos que estudian el cerebro, y los sigue impresionando, no es el hecho de que las cosas en el proceso del desarrollo del cerebro salgan mal ocasionalmente, sino que la mayoría de las veces salen bien. Según Shatz de Berkeley, todo esto se vuelve más notable en cuanto el sistema nervioso central de un embrión no es una copia miniatura del sistema adulto, sino más bien un renacuajo que da origen a un sapo. Entre otras cosas, las células que se producen en el tubo neural deben migrar a lugares distantes y de forma muy precisa establecer las conexiones que vinculan una parte del cerebro con la otra. Además, el cerebro embrionario debe construir una variedad de estructuras temporales, incluyendo el tubo neural, que desaparecerá eventualmente como la cola del renacuajo.

Qué magia bioquímica se esconde detrás de esta increíble metamorfosis? Las instrucciones programadas en los genes, por supuesto. Los científicos han descubierto recientemente, por ejemplo, que un gen llamado " erizo sónico" (por el popular video Sónico el erizo) determina el destino de las neuronas en la espinal dorsal y en el cerebro. Como un fuerte aroma que trae el viento, la proteína codificada por el gen erizo (llamado así porque en su ausencia, los embriones de las moscas de las frutas hacen brotar una capa de espinas) se difumina hacia fuera de las células que las producen, volviéndose cada vez más débiles. El neurobiólogo Thomas Jessell de la Universidad de Columbia ha encontrado que basta con medianas concentraciones de este factor para producir una neurona motor y menores concentraciones para crear una interneurona (una célula que envía señales a otras neuronas, y no a fibras musculares, como lo hacen las neuronas motores).

Los científicos están empezando a identificar también algunos genes que guían a las neuronas en sus largas migraciones Considerando el problema enfrentado por las neuronas destinadas a convertirse en parte de la corteza cerebral. Dado que surgen relativamente tarde en el desarrollo del cerebro malawiano, miles de millones de estas células deben empujar y forzar su camino hacia las densas colonias establecidas por migrantes anteriores. " Es como si la población total de la Costa Este decidiera mudarse en masa a la Costa Oeste".

Pero de todos los problemas que tiene que resolver el sistema nervioso en crecimiento, el mas atemorizante es el proceso mismo de las conexiones. A partir del nacimiento, cuando el número de conexiones explota, cada una de las millones de neuronas del cerebro formará conexiones con miles de otras células. Primero, deben proliferarse como una red conectando fibras conocidas como axons (que transmiten señales) y dendrites (que las reciben). El objetivo es formar una sinapsis, la estructura sobre la cual el axon de una neurona envía una señal a las dendrites de otra. Antes de que esto suceda, los axones y las dendrites deben casi tocarse. Y mientras las pequeñas dendrites no tiene que viajar muy lejos, los axones - los cables que llevan el trabajo pesado del sistema nervioso- deben atravesar distancias que son la equivalencia microscópica de las millas.

Lo que guía a los axones en su viaje increíble es un cono de crecimiento, un renacuajo que parece una ameba. Los científicos tienen conocimiento del cono de crecimiento desde comienzo del siglo. Lo que no sabían hasta ahora era que los conos de crecimiento vienen equipados con el equivalente molecular al radar y al sonar. Como si fueran instrumentos en un submarino o inspeccionar el ambiente en busca de señales, para que las moléculas organizadas en la superficie de los conos de crecimiento examinen sus alrededores en busca de ciertas proteínas. Algunas de estas proteínas, atraen los conos de crecimiento hacia ellas, mientras otras los repelen lejos de ellas.
LAS PRIMERAS AGITACIONES

En este punto, los genes han controlado el desdoblamiento del cerebro. Tan pronto como los axones hacen sus primeras conexiones, los nervios empiezan a encenderse, y lo que hacen empieza a cobrar mayor importancia. En esencia, según los científicos, el sistema nervioso en desarrollo se ha convertido en el equivalente a las líneas centrales de teléfono entre los buenos vecindarios de las buenas ciudades. ahora debe seleccionar que cables pertenecen a cada casa, problema que no puede ser resuelto solamente por los genes que reducen sus funciones a la aritmética simple. Goodman sugiere que, eventualmente, un cerebro humano debe formar millones de conexiones. Pero solo hay 100,000 genes en el ADN humano. A pesar de que la mitad de estos genes - como 50,000- parecen estar dedicados a construir y mantener el sistema nervioso, no es suficiente para especificar mas de una pequeña fracción de las conexiones requeridas por un cerebro con plenas funciones.

En los mamíferos adultos, por ejemplo, los axons que conectan el sistema visual del cerebro se organizan en capas y columnas que reflejan la división entre el ojo izquierdo y el ojo derecho. Pero estos axones, comienzan tan revueltos como un plato de espaguetis, según Michael Stryker, presidente del departamento de fisiología de la Universidad de California en San Francisco. Lo que pone orden a este desorden, según lo establecido por los científicos es la actividad neural. En una serie de experiencias visualizadas como clásicas por los científicos de la materia, Shatz logró bloquear la actividad neural en los embriones de gatos. El resultado? Los axons que conectan las neuronas en la retina del ojo con el cerebro nunca formaron la geometría del ojo derecho con el ojo izquierdo necesaria para la visión.

Pero ningún resultado de investigaciones ha intrigado mas a los investigadores que los resultados reportados en Octubre por Corey Goodman y sus colegas de Berkeley. Estudiando un problema muy simple - como los axons de las neuronas motores en el nervio central de las moscas establece conexiones con las células de los músculos y sus contornos - los investigadores de Berkeley hicieron un descubrimiento inesperado. Sabían que había un gen que mantiene grupos de axons juntos en su camino hacia los músculos. Lo que descubrieron fue que la actividad eléctrica producida por las neuronas inhibía este gen, aumentando dramáticamente las el número de conexiones que hacían los axons. Mas intrigante todavía, las señales amplificaban la actividad de un segundo gen - un gen llamado CREB.

El descubrimiento del amplificador CREB, relaciona el proceso de desarrollo que ocurre antes del nacimiento con aquellos que continúan después de éste. Ya que los procesos gemelos de la memoria y el aprendizaje en los animales adultos, descansan en la molécula de CREB, según Eric Kandel. Cuando Kandel bloqueó la actividad del CREB en lombrices gigantes, sus cerebros cambiaron en formas que daban a entender que podían aprender pero que podían recordar lo que aprendían solamente por un corto período de tiempo. Sin Creb, parece que las lombrices - y por extensión, animales mas desarrollados como los humanos - no pueden formar memorias de largo plazo. Y sin memorias de largo plazo, es difícil imaginar que los cerebros de los niños puedan siquiera desarrollar más allá de las habilidades rudimentarias. "la crianza es importante", dice Kandel. "Pero la crianza funciona a través de la naturaleza".
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