En el campo de las neurociencias, la hipótesis quimiotáctica de Ramón y Cajal ha resurgido como un tema de investigación intrigante. Esta teoría, que postula la influencia de señales químicas en la migración de las células nerviosas, está siendo revisitada con enfoques modernos para arrojar luz sobre la dinámica del desarrollo del sistema nervioso. ¿Qué es la hipótesis quimiotáctica? ¿En qué áreas se ha estado estudiando?

¿Quién fue Ramón y Cajal?

hipótesis quimiotáctica
Nobelprize. (2023). Cajal ha publicado más de 100 artículos en publicaciones periódicas científicas francesas y españolas, especialmente sobre la estructura fina del sistema nervioso y especialmente del cerebro y la médula espinal. [Fotografía]. Recuperado de www.nobelprize.org

Santiago Ramón y Cajal fue un científico español nacido en 1852. Es conocido como el fundador de la Neurociencia moderna debido a sus importantes aportes al estudio del sistema nervioso. Aunque podría detallarse que realmente es uno de los pioneros de la ciencia neural, elemento componente de la Neurociencia.

Durante su carrera, Cajal utilizó técnicas de tinción que le permitieron visualizar con gran detalle la estructura de las células nerviosas. De esa manera, postuló la teoría de la neurona, la cual establece que el sistema nervioso está compuesto por células individuales que se comunican entre sí a través de sinapsis.

Finalmente, por sus contribuciones a la neurociencia, Ramón y Cajal recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1906, compartido con el italiano Camillo Golgi. En la actualidad, las hipótesis y teorías propuestas por el investigador siguen siendo objeto de estudio y discusión (Sotelo, 2002).

Hipótesis quimiotáctica: ¿Qué es?

En resumen, la hipótesis quimiotáctica postula que los axones son capaces de moverse y orientarse hacia su destino final en el sistema nervioso gracias a la presencia de sustancias químicas atractivas. A estas últimas, se las conoce en la actualidad como moléculas quimiotrópicas, y son secretadas por las células diana.

Asimismo, no es un dato menor que esta hipótesis fue propuesta por Cajal en 1892, cuando no existían las técnicas de neuroimagen ni los avances tecnológicos con los que contamos en la actualidad. Por ello, se considera que fue una de las primeras teorías en explicar los procesos a través de los cuales los axones forman redes neuronales durante el desarrollo del sistema nervioso (Tamariz y Varela-Echavarría, 2015).

¿Cómo detectan las moléculas quimiotrópicas los axones?

Se plantea, así, que los axones son capaces de detectar estas señales gracias a la presencia de receptores específicos en su superficie. Además, también pueden ser guiados por señales repulsivas que les indican qué direcciones evitar (Weaver y Poulain, 2021).

sistema nervioso
National Geographic. (2017). Células gliales de la médula espinal del ratón (1899), de Santiago Ramón y Cajal. [Fotografía/Intituto Cajal]. Recuperado de www.nationalgeographic.com

En conjunto, estas indicaciones les permiten encontrar su camino en el sistema nervioso. No obstante, las variables ambientales y la actividad eléctrica de las células nerviosas cercanas también ejercen influencia sobre ellos (Alvarez et al., 2021).

En ese sentido, los axones pueden modificar su dirección en respuesta a cambios en el entorno, como la presencia de lesiones o cambios en la química cerebral. Por ello, entre algunos de los factores que pueden influir en la formación de conexiones sinápticas, uno de los mas relevantes es el estrés (López-Pingarrón et al., 2023).

Estrés y desarrollo quimiotáctico

Así, el estrés es una de las variables estudiadas en relación a este proceso, específicamente las hormonas liberadas debido a este, como el cortisol. En general, debido a que el exceso de cortisol puede afectar negativamente la formación y el crecimiento de las células nerviosas, así como la conectividad entre ellas.

Una respuesta que va más allá

En cuanto a la quimiostásis, los estresores en el ambiente pueden perturbar el equilibrio químico del cerebro y el sistema nervioso. Por ejemplo, el estrés crónico puede aumentar la liberación de neurotransmisores como el glutamato, produciendo un exceso de este que puede tener efectos neurotóxicos y dañar las células nerviosas.

Además, el estrés también puede afectar la disponibilidad de nutrientes y factores que son necesarios para el desarrollo y la función del sistema nervioso, como vitaminas y minerales. Por ende, un ambiente estresante puede llevar a una dieta deficiente o aumento de la demanda metabólica de estos nutrientes, lo que puede afectar la química cerebral y la salud neuronal (Yaribeygi et al., 2017).

¿Cómo influye esta hipótesis en la comprensión sobre el aprendizaje?

De tal manera, dicha hipótesis ha sido fundamental para comprender cómo se establecen los circuitos neuronales que subyacen a los procesos de aprendizaje y memoria. En síntesis, se sugiere que el aprendizaje puede estar relacionado con cambios en la conectividad neuronal.

Rodríguez, H. (2023). Cajal no se cansó de insistir en que el aprendizaje debe apoyarse en la memoria lógica. [Fotografía]. Recuperado de www.nationalgeographic.com

Por lo tanto, y en función del estrés, se ha establecido que los contextos estresantes perjudican el aprendizaje. En ese sentido, estos ambientes disminuyen la producción de redes neuronales y afectarían negativamente la función cognitiva.

En consecuencia, procesos como la atención y la recuperación de la memoria se ven perturbados debido a situaciones que generan estrés aún en los contextos más cotidianos. Lo que acabaría generando dificultades para concentrarse, procesar información y retener nuevos conocimientos (Córdova et al., 2023).

Red neuroinmunológica: Quimiotaxis y salud mental

La hipótesis de la red neuroinmunológica propone que el estrés temprano en la vida tiende a aumentar la comunicación bidireccional entre el cerebro y el sistema inmunológico. Esto, en definitiva, contribuiría a problemas de salud física y emocional a lo largo de la vida.

Así, se plantea que la quimiotaxis puede ser un mecanismo importante en esta comunicación bidireccional. En gran medida, debido a que las células nerviosas y células inmunitarias pueden producir y responder a señales químicas específicas para comunicarse entre sí.

Por ejemplo, se ha demostrado que las células inmunitarias son capaces de migrar hacia el cerebro en respuesta a señales químicas determinadas. Y también, se ha visto que las células nerviosas producen estas señales químicas para atraer o repeler a las células inmunitarias (Hostinar et al., 2018).

Conclusión

La investigación en torno a la hipótesis quimiotáctica de Ramón y Cajal plantea importantes cuestionamientos sobre el desarrollo del sistema nervioso, acerca de cómo las moléculas quimiotrópicas y el estrés interactúan en la formación de conexiones neuronales, y sobre las implicaciones que tiene esta relación en la salud mental y el aprendizaje. Así, estos interrogantes desafían a explorar más allá de los conceptos tradicionales y a comprender cómo los factores ambientales pueden influir en la estructura y función del cerebro.

Referencias bibliográficas

  • Alvarez, S., Varadarajan, S. G. y Butler, S. J. (2021). Dorsal commissural axon guidance in the developing spinal cord. In G. J. Bashaw (Ed.), Molecular mechanisms of neural development and insights into disease (pp. 197-231). Academic Press.
  • Córdova, A., Caballero-García, A., Drobnic, F., Roche, E. y Noriega, D. C. (2023). Influence of stress and emotions in the learning process: The example of COVID-19 on university students: A narrative review. Healthcare (Basel, Switzerland)11(12), 1787. https://doi.org/10.3390/healthcare11121787
  • Hostinar, C. E., Nusslock, R. y Miller, G. E. (2018). Future directions in the study of early-life stress and physical and emotional health: Implications of the neuroimmune network hypothesis. Journal of Clinical Child and Adolescent Psychology: The Official Journal for the Society of Clinical Child and Adolescent Psychology, American Psychological Association, Division 5347(1), 142-156. https://doi.org/10.1080/15374416.2016.1266647
  • López-Pingarrón, L., Almeida, H., Soria-Aznar, M., Reyes-Gonzales, M. C., Rodríguez-Moratinos, A. B., Muñoz-Hoyos, A. y García, J. J. (2023). Interstitial cells of Cajal and Enteric nervous system in gastrointestinal and neurological pathology, relation to oxidative stress. Current Issues in Molecular Biology45(4), 3552-3572. https://doi.org/10.3390/cimb45040232
  • Sotelo, C. (2002). Chapter 2 The chemotactic hypothesis of Cajal: a century behind. In C. A. Efrain, J. DeFelipe, E. G. Jones, P. Rakic, C. E. Ribak (Eds.), Changing Views of Cajal’s Neuron (pp. 11-20). Elsevier.
  • Tamariz, E. y Varela-Echavarría, A. (2015). The discovery of the growth cone and its influence on the study of axon guidance. Frontiers in Neuroanatomy9. https://doi.org/10.3389/fnana.2015.00051
  • Weaver, C. J. y Poulain, F. E. (2021). From whole organism to ultrastructure: progress in axonal imaging for decoding circuit development. Development (Cambridge, England)148(18). https://doi.org/10.1242/dev.199717
  • Yaribeygi, H., Panahi, Y., Sahraei, H., Johnston, T. P. y Sahebkar, A. (2017). The impact of stress on body function: a review. In EXCLI Journal, (16), 1057. https://doi.org/10.17179/EXCLI2017-480