El desarrollo del sistema nervioso

El plan básico del cerebro es virtualmente idéntico de persona a 

persona y relativamente similar en todos los mamíferos. Está

determinado genéticamente, pero los pequeños detalles de las 

diferentes redes están influidos por la actividad eléctrica del 

cerebro, especialmente durante las primeras fases de la vida. Su

complejidad es tan grande que todavía estamos lejos de 

comprender como se desarrolla el cerebro, no obstante, 

recientemente han aparecido nuevas pistas debido a la 

revolución genética.

Coged un óvulo fertilizado y seguid 

las instrucciones

El cuerpo humano y el cerebro se desarrollan a partir de una 

sola célula, un óvulo fertilizado. ¿Pero cómo? El principio que 

gobierna la biología del desarrollo explica que el genoma es un 

conjunto de instrucciones para crear los diferentes órganos del 

cuerpo, no un plano. El genoma son los más o menos 40.000 

genes que regulan el proceso. El llevar a cabo estas 

instrucciones es comparable al arte chino de la papiroflexia. Un

conjunto de procesos tales como plegar, doblar y desplegar crea

una estructura, que si fuera un plano necesitaría de la realización 

de múltiples dibujos y/o bocetos. Todo empieza con el embrión, 

un pequeño conjunto de instrucciones genéticas que es capaz de 

generar la enorme variedad de células y conexiones del cerebro 

durante el desarrollo.

Sorprendentemente, muchos de nuestros genes son homólogos 

con los de la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster. En 

realidad, gracias a los estudios realizados en la mosca de la 

fruta, fueron descubiertos por primera vez la mayoría de los 

genes que son importantes para el desarrollo del sistema 

nervioso. Los neurocientíficos que estudian el desarrollo del 

cerebro estudian una gran variedad de animales (pez cebra, 

rana, pollo y ratón) cada uno de ellos muestra ciertas ventajas 

para el estudio de determinados procesos moleculares y 

celulares. El embrión del pez cebra es transparente, permitiendo 

la visualización bajo el microscopio de las células durante el 

desarrollo. Los ratones se reproducen rápidamente, su genoma 

ha sido analizado y totalmente secuenciado. Las ranas y los 

pollos son más complicados para los estudios genéticos, pero el 

gran tamaño de sus embriones nos permite realizar 

manipulaciones microquirúrgicas, tales como examinar que es lo 

que pasa cuando las células son emplazadas anormalmente en 

lugares distintos a su ubicación habitual.

Los primeros pasos...

El primer paso del desarrollo del cerebro es la división celular. 

Otro paso clave del proceso es la diferenciación celular en donde 

las células, individualmente, dejan de dividirse y adoptan unas 

características determinadas, tales como las de neuronas o 

células gliales. La diferenciación produce una ordenación 

espacial. Los distintos tipos de neuronas migran a sus diferentes 

destinos estableciendo un patrón de organización.

El primero de estos procesos de organización, en humanos, 

ocurre durante la tercera semana de gestación cuando

La placa neural se pliega formando el tubo neural. A. Un 

embrión humano tres semanas después de la concepción. B. (siguiente pagina) la fosa neural da lugar a la superficie 

dorsal del embrión. C. (arriba) unos días después el embrión desarrolla una cabeza que se dobla hacia el polo anterior. 

La placa neural permanece abierta en ambos extremos, 

cabeza y cola, pero se cierra en la zona intermedia. D, E, F. 

Diferentes niveles a lo largo del eje que va de la cabeza a la 

cola.

el embrión está formado sólo de dos placas de células en división. Un 

pequeño grupo de células, situada en la superficie superior de esta 

bicapa, es el responsable de la formación total del cerebro y de la 

médula espinal. Estas células adoptan la forma de una raqueta de 

tenis creando una estructura llamada placa neural; la parte anterior 

formará el cerebro, mientras que la parte posterior se convertirá en la 

médula espinal. Las señales que gobiernan el destino de estas 

células provienen de la capa inferior que dará lugar a la formación del 

esqueleto medio y los músculos del embrión. Las diferentes regiones 

del sistema nervioso en desarrollo expresan diferentes tipos de genes, 

que serán los encargados de crear las diferentes áreas del cerebro 

anterior, medio y caudal, con distinta arquitectura celular y distintas 

funciones.

Enrollándose

Una semana después, la placa neural se enrolla hacia arriba, 

cerrándose y formando un tubo que se hunde en el interior del embrión, 

en donde se rodea de la futura epidermis. Durante las siguientes

semanas se producen cambios mucho más dramáticos que incluyen 

cambios en la forma, división, migración y adhesión entre células. Por 

ejemplo, el tubo neural se pliega de manera que la región de la cabeza 

se dobla en ángulo recto hacia la región del tronco. Este patrón 

progresa delicadamente.

Surco neural

Cresta neural

26 Días

28 Días

35 Días

49 Días

La morfogénesis del cerebro humano entre las 4 

semanas (A) y 7 semanas (B) después de la concepción. Hay diferentes regiones que se desarrollan y se pliegan a 

lo largo del eje que va de la cabeza a la cola.

hasta llegar a conferir la identidad individual de las jóvenes 

neuronas. Sin embargo, las cosas pueden ir mal. Por ejemplo, si el 

tubo neural no se cierra, entonces se produce lo que se conoce 

como espina bífida, una alteración que afecta fundamentalmente a la 

parte inferior de la médula espinal, aunque no pone en riesgo la vida 

del individuo que la padece. Por el contrario, si es la cabeza la que 

no llega a cerrarse, se produce una ausencia total de organización 

del cerebro, creándose una condición llamada anencefalia.

Conoced vuestra posición en la vida

El principio básico de la organización es que las células conocen 

su posición con respecto a los principales ejes del sistema 

nervioso, de delante a atrás y de arriba abajo. De hecho, cada 

célula conoce sus situación con respecto a estas coordenadas, de 

la misma forma que una persona observando un mapa conoce su 

posición y distancia con respecto a un punto determinado. La 

forma en la que este proceso funciona es porque el embrión 

establece un número de regiones polarizadas localizadas, dentro 

del tubo neural que segregan moléculas de señalización. En cada 

caso, las moléculas difunden desde su punto de origen creando un 

gradiente de concentración que depende de la distancia. Un 

ejemplo de este mecanismo detector de la posición es el eje dorso-

ventral (de arriba abajo) de la médula espinal. La parte de abajo 

del tubo neural expresa y segrega un proteína llamada "Sonic 

hedgehog". "Sonic hedgehod" se difunde desde el suelo de la 

placa y afecta a todas las células situadas en el eje dorsoventral, 

dependiendo de su distancia relativa al suelo. Cuando están cerca 

del suelo "Sonic hedgehod" induce la expresión de un gen 

específico que determina la formación de un tipo particular de 

interneurona. Cuando están más lejos, la concentración menor 

induce la expresión de otro gen que determina la formación de las 

motoneuronas.

Quedándose quieto o sabiendo donde 

vais Una vez que la neurona adquiere su identidad individual y deja de 

dividirse, empieza a extender su axón a partir de una estructura 

cónica llamada cono de crecimiento. De la misma forma que un 

guía de montaña está especializado en moverse y desplazarse a 

través del tejido, utilizando sus habilidades para encontrar la vía 

más favorable. Cuando realiza esta operación lleva tras de si al 

axón, como si fuera un perro tirando de su correa. Una vez que 

llega al objetivo, el cono de crecimiento pierde su poder y forma la 

sinapsis. La guía axonal es un ejercicio fantástico de navegación, 

extremadamente preciso en distancias cortas o largas. No sólo 

porque es capaz de llegar a su objetivo, sino porque para ello tiene 

que pasar por zonas abarrotadas con otros conos de crecimiento 

que se dirigen a diferentes destinos. Durante su trayecto y con el 

fin de ayudarles a encontrar su destino existen pistas y/o fuerzas 

que los atraen (+) o repelen (-), sin embargo, los mecanismos 

moleculares de estas pistas se desconocen.

Esculpiendo la actividad eléctrica

Aunque la organización y conectividad de las neuronas se 

establece con gran precisión desde el principio, las conexiones 

definitivas de ciertas partes del sistema nervioso sufren un ulterior 

ajuste dependiente de la actividad, induciendo la eliminación de 

axones y la muerte de neuronas. Estas eliminaciones pueden 

parecer una pérdida de energía, pero no siempre es posible o 

deseable crear un cerebro completo y perfecto desde el principio. 

En este sentido, la evolución ha sido siempre considerada como 

un escultor o moldeador. Por ejemplo, el mapeo punto a punto,

Quimiorepulsión

(semaforinas)

Quimioatracción

(netrinas)

Conos de 

crecimiento

Atracción (+) y repulsión (-) al contacto

(Caderinas) (Efrinas)

Existen varios tipos de pistas que sirven para guiar a las 

neuronas (azul) según extienden sus axones y conos de 

crecimiento. Existen pistas locales (cercanas) y lejanas 

que pueden ser atrayentes (+) y/o repelentes (-) para el 

cono de crecimiento. En la figura se indican algunos 

ejemplos de estas pistas moleculares.

requerido para la agudeza visual, entre las neuronas del ojo y el 

cerebro se obtiene en gran parte gracias a la influencia de los patrones 

de actividad eléctrica que existen en la retina. En un principio, se 

establecen un grupo numeroso y exuberante de conexiones durante un 

periodo crítico, después del cual el patrón básico del sistema visual se 

completa, a las ocho semanas en monos y alrededor del año en 

humanos. Una pregunta que nos intriga a todos es el saber si estos 

programas de desarrollo temprano pueden ser re-activados en el caso 

de una pérdida neuronal patológica, como en las enfermedades de 

Alzheimer y Parkinson, o en el caso de lesiones de la médula espinal 

que conducen a la parálisis. En este último caso, los axones pueden 

ser estimulados para que crezcan de nuevo, sin embargo, lo que aun 

sigue investigándose es el saber si son capaces de establecer nuevas 

conexiones y si estas son funcionales.

La revolución genómica

Últimamente estamos adquiriendo de una manera muy rápida una 

especie de catálogo de los genes que se necesitan para construir un 

cerebro. Gracias al inmenso potencial de la biología molecular podemos 

comprobar la función de los genes modificando y modulando su 

expresión en cualquier momento del desarrollo, según nos interese. El 

objetivo actual más importante es el determinar la jerarquía genética 

que convierte una lámina de células en un cerebro funcional. Es uno de 

los grandes retos de las neurociencias.

Investigación Fronteriza

Las células madres son unas células del 

cuerpo que tienen el potencial de 

modificarse y crear distintos tipos de 

células. Algunas de ellas llamadas 

células madre embriónicas proliferan muy temprano durante el desarrollo. Otras se 

encuentran en la médula ósea y en el cordón umbilical que conecta a la madre con el hijo. Los neurocientíficos están intentando descubrir si estas células 

madre podrían ser utilizadas para reparar las células dañadas en el cerebro adulto. 

Actualmente, la mayoría de este trabajo de investigación se realiza en animales, pero la esperanza es que se puedan 

utilizar en humanos con el fin de reparar 

las áreas del cerebro afectadas por la enfermedad, como la sustancia negra en 

el caso de la enfermedad de Parkinson.

Durante ciertas fases del desarrollo se añaden 250.000 células por minuto a nuestro 

cerebro. Para leer más sobre ello: http:// faculty.washington.edu/chudler/dev.html

Dislexia

¿Os acordáis de lo difícil que fue aprender a leer? A diferencia del 

habla, cuyos origines evolutivos son bastante antiguos, la lectura y 

la escritura son descubrimientos humanos bastante recientes. 

Probablemente, sólo haga más o menos mil años que las 

diferentes comunidades establecidas de forma dispersa alrededor 

del mundo se percibieron que las miles de palabras habladas se 

componen de un número reducido de sonidos independientes (en 

inglés son 44 fonemas) y que éstos se pueden, incluso, 

representar con un número menor de símbolos visuales. El 

aprendizaje de estos símbolos lleva mucho tiempo y algunos niños 

tienen serias dificultades para aprenderlos. Esto no es debido a

que no sean inteligentes sino, simplemente al hecho de que sus 

cerebros tienen dificultades en adquirir los requisitos necesarios 

para la lectura. Normalmente, 1 de cada 10 de nosotros ha sufrido 

esta condición que actualmente se conoce con su nombre 

neurológico, dislexia.

La Dislexia es muy común. Los niños que la padecen no son 

capaces de entender porque encuentran tan difícil la lectura 

cuando otros de sus amigos con la misma inteligencia la 

encuentran tan fácil, la dislexia les hace sentirse realmente mal. 

Muchos niños pierden la confianza y les hace caer en una espiral 

negativa que lleva a la frustración, rebelión, agresión e incluso a la 

delincuencia. No obstante, una enorme cantidad de disléxicos 

desarrollan grandes habilidades en otras actividades, como el 

deporte, la ciencia, la informática, el comercio y el arte, siempre y 

cuando sus problemas con la lectura no les hayan afectado a su 

motivación y a su auto-estima. Por todo ello, la comprensión de las 

bases biológicas de la dislexia no es sólo importante por la 

enfermedad sino también para evitar todos los sentimientos y 

reacciones negativas. El comprender mejor el proceso de la lectura 

nos puede conducir a superar o tratar el problema.

Aprendiendo a leer

La lectura depende totalmente en ser capaz de distinguir los 

símbolos visuales alfabéticos, la ortografía de cualquier lenguaje 

que el niño esté aprendiendo y el escuchar los diferentes sonidos 

de las palabras en el orden correcto. Este proceso implica la 

extracción de lo que conocemos como estructura fonética, de 

forma que los símbolos son traducidos en los sonidos apropiados. 

Desgraciadamente, los disléxicos son lentos a la hora de analizar 

los caracteres ortográficos y fonéticos de las palabras.

La capacidad de organizar las letras y los sonidos de manera 

correcta depende tanto de los mecanismos visuales como auditivos. 

Para las palabras que no nos son familiares, y la mayoría de ellas 

no lo son para el lector principiante, cada letra se debe identificar y 

situar en el orden correcto. Este proceso no es tan fácil como 

parece, ya que los ojos deben efectuar pequeños movimientos 

yendo de una letra a otra. Las letras se identifican cada vez que el 

ojo fija su visión en ellas, sin embargo, el orden se establece por 

donde el ojo se fija cada vez que ve una letra. Lo que el ojo ve

debe ser integrado con señales motoras del sistema de movimiento 

ocular y normalmente es con este proceso de integración visual 

motora que los disléxicos tiene problemas.

Dislexia

Mal lector

Normal

Los movimientos oculares durante la lectura. Los 

movimientos de arriba abajo del registro se 

corresponden con la izquierda y derecha.

El control visual del movimiento del ojo se realiza 

fundamentalmente por una red de neuronas conocida como el 

sistema magnocelular. Se llama así porque las neuronas (células) 

son muy grandes (magno). Esta red se puede seguir desde la 

retina, pasando por la vía que lleva a la corteza cerebral y cerebelo, 

hasta las motoneuronas de los músculos oculares. Está

especializada en la respuesta a los estímulos en movimiento, por lo 

tanto, su papel es el de identificar los objetos en movimiento. Una 

característica importante de este sistema es la generación de 

señales de movimiento, durante la lectura, cada vez que los ojos se

desplazan de las letras que supuestamente están fijando. Esta 

señal de error de movimiento es enviada de vuelta al sistema del 

movimiento ocular, haciendo que el ojo vuelva a su objetivo. El

sistema magnocelular juega un papel crucial ayudando a los ojos a 

fijarse de manera estable y exacta en cada letra de una en una y

por tanto determinando su orden.

1 sec

Capa parvocelular

PERR

Analizador

O

visual

Letras

P/E/R/R/O

separadas

Análisis fonológico

Palabra

Análisis visual directo

completa

Capa Magnocelular

PERR

O

Significado

(semántica)

Control 100μm Disléxico

Coloración histológica del núcleo geniculado lateral 

mostrando la buena organización de las células 

parvocelulares y magnocelulares en una persona normal 

y su desorganización en una persona disléxica.

Los Neurocientíficos han descubierto que el sistema visual 

magnocelualr se encuentra ligeramente afectado en los disléxicos. Una 

forma de constatar este tipo de alteraciones es mediante el análisis 

microscópico del cerebro (ver Figura en la página anterior), además la 

sensibilidad de los disléxicos al movimiento visual es peor que la de los 

lectores normales, mostrando en respuesta a los estímulos de 

movimiento unas ondas cerebrales anormales. La proyección de 

imagen cerebral ha mostrado que en regiones sensibles al movimiento 

visual existen patrones anormales de activación funcional (ver el 

Capitulo 15 sobre proyección de imagen cerebral). El control del ojo en 

disléxicos es menos estable, por lo que normalmente se quejan de que

las letras se mueven e intercambian su posición cuando intentan 

leerlas. Estas confusiones visuales se deben probablemente a un fallo 

del sistema visual magnocelular para estabilizar los ojos, tal y como se 

hace en los lectores normales.

Poniendo los sonidos en el orden 

adecuado

Muchos disléxicos también muestran dificultad para poner el sonido de 

las letras en el orden adecuado por lo que también tienen tendencia a 

pronunciar de manera errónea las palabras (como decir "lollypop como 

pollypop"), así como gran dificultad con los trabalenguas. Cuando se 

ponen a leer son mucho más lentos y son inexactos a la hora de 

transformar las letras en los sonidos que representan. Al igual que los 

problemas visuales, esta deficiencia fonológica puede tener su origen 

en una ligera deficiencia de las capacidades auditivas básicas.

Nosotros distinguimos los sonidos de las letras, llamados fonemas, 

porque detectamos las diferencias que existen en la frecuencia e

intensidad del sonido que las caracteriza. La detección de estas 

modulaciones acústicas se realiza por un sistema de neuronas de gran 

tamaño que detecta cambios en la frecuencia e intensidad del sonido.

Cada vez existen muchas más pruebas de que estas neuronas no se 

desarrollan peor en disléxicos que en lectores normales y por tanto, los 

límites que existen entre sonidos similares, como "b" y "d" son más 

difíciles de escuchar (ver la Figura).

Muchos disléxicos muestran un desarrollo alterado de las células del 

cerebro, yendo más allá de los problemas visuales y auditivos que 

muestran leyendo. Estos problemas en el desarrollo de neuronas 

afectan fundamentalmente a redes cerebrales especializadas en 

detectar cambios temporales. Todas las células tienen las mismas 

moléculas en su superficie por las que se reconocen y establecen 

contactos entre ellas, pero puede que alguna de ellas las haga más 

vulnerables al ataque de los anticuerpos.

El sistema magnocelular inerva extensamente el cerebelo (ver Capítulo 

7 sobre el movimiento). Sorprendentemente, algunos disléxicos son 

extremadamente torpes y

su escritura es normalmente bastante mala. La proyección de 

imagen (ver página 41) y los estudios metabólicos del cerebelo 

han sugerido que su función se puede encontrar alterada en los 

disléxicos, siendo ésta la razón de sus dificultades al escribir. 

Algunos neurocientíficos consideran que el cerebelo se encuentra 

implicado no solamente en la ejecución de movimientos, como la 

escritura y el habla sino también, en la planificación cognitiva. Si 

esto es cierto, entonces la alteración de la función del cerebelo 

sería un factor añadido a los problemas de lectura, escritura y 

deletreo.

¿Qué se puede hacer?

Existen múltiples tratamientos para la dislexia, cada uno de ellos 

justificando las distintas hipótesis sobre las alteraciones que la 

causan. Algunos se centran en la hipótesis magnocelular, mientras 

que otras distinguen ente dos tipos de alteraciones, la dislexia

superficial y la dislexia profunda, que requerirían tratamientos 

diferentes. No obstante, todos los tratamientos se basan en el 

diagnostico temprano.

Los científicos no siempre coinciden en todas las cosas y la 

elección del mejor tratamiento para la dislexia forma uno de estos 

desacuerdos. Recientemente, se ha sugerido que los problemas 

para procesar los sonidos en algunos disléxicos originan un 

aprendizaje erróneo de los sonidos como consecuencia de los 

procesos plásticos normales del cerebro. La idea es que los niños 

por medio de la utilización de juegos de ordenador, en los cuales 

pueden oír más despacio los sonidos con los que tienen dificultad, 

presentándose así los límites fonéticos son más claros, pueden 

reencauzar y disminuir estas alteraciones. Posteriormente y de 

forma gradual los sonidos son presentados de forma más rápida. 

Se cree que este tratamiento funciona muy bien, no obstante se 

tienen que realizar todavía varias pruebas de manera 

independiente con el fin de confirmarlo. Lo que es científicamente 

interesante con respecto a esta idea es que procesos cerebrales

perfectamente normales interaccionan con anormalidades 

genéticas tempranas, exagerando sus efectos. Es un ejemplo 

sorprendente de cómo los genes y el medioambiente pueden 

interaccionar.

Es muy importante el remarcar que los disléxicos pueden ser 

incluso mejores que los buenos lectores en ciertas percepciones,

tales como la distinción de colores y la discriminación de formas. 

Esto puede explicar el porqué algunos disléxicos son mejores 

asociando distintos fenómenos. Recordad que Leonardo da Vinci, 

Hans Christian Andersen, Edison y Einstein, así como otros 

grandes artistas e inventores eran disléxicos.