En 1996, Giacomo Rizzolatti, junto con un equipo de investigadores integrado por Giuseppe Di Pellegrino, Luciano Fadiga, Leonardo Fogassi y Vittorio Gallese, publican en la revista Brain el artículo “Action Recognition in the Premotor Cortex” (“Reconocimiento de la acción en la corteza premotora” en español), en el que reportan el descubrimiento de las neuronas espejo. Las neuronas espejo son una clase particular de neuronas visomotoras (multimodales), originalmente descubiertas en la corteza premotora del mono, que se activan cuando el mono lleva a cabo una acción particular y cuando observa a otra persona (mono o humano) realizar una acción similar. En este breve texto trataré de fundamentar por qué con varios colegas pensamos que ese fue uno de los hallazgos más importantes en neurociencias de los últimos 50 años –no en vano el artículo original cuenta hasta el presente con más de 8.600 citas en publicaciones científicas– e introduciré algunas nociones que entendemos necesarias para entender cómo se conecta lo que hacen algunas neuronas con el comportamiento y los fenómenos mentales.

Neuronas en acción

La rama de las neurociencias que estudia las bases neurales de los fenómenos mentales se llama neurociencia cognitiva y hace uso, en los estudios en humanos, de técnicas no invasivas, como por ejemplo la resonancia magnética funcional, la tomografía de emisión de positrones o la electroencefalografía. Estas técnicas permiten visualizar patrones de activación en distintas regiones del sistema nervioso según lo que los sujetos están haciendo; por ejemplo, qué zonas corticales se activan si la persona lleva a cabo una tarea visual o una tarea lingüística. No obstante, son técnicas bastante groseras, ya que no muestran lo que está ocurriendo a nivel de las neuronas individuales. La clave para entender cómo el sistema nervioso procesa información y resuelve los difíciles problemas que hacen posible que andemos por el mundo tan campantes radica en entender cómo funcionan las redes y circuitos de neuronas conectadas entre sí mediante sinapsis. Es decir, necesitamos observar y entender procesos que ocurren a una escala espacial mucho más chica y en escalas temporales mucho más breves que lo que permiten “ver” las técnicas mencionadas.

Para acceder al nivel neuronal es necesario utilizar técnicas invasivas, colocando electrodos que permitan registrar la actividad de neuronas individuales. Para eso se utilizan modelos animales cuyas funciones y estructuras sean comparables a las nuestras (por ejemplo, otros primates, gatos o ratas, dependiendo de la estructura y la función que se pretenda estudiar). Con esta batería de técnicas y métodos podemos plantearnos preguntas e intentar encontrar respuestas sobre cómo las actividades neurales resuelven ciertos problemas y dan lugar a los fenómenos mentales.

En los años 60 del siglo pasado, David Hubel y Torsten Wiesel, trabajando con gatos, descubrieron aspectos fundamentales de cómo trabaja el sistema visual registrando la actividad de neuronas individuales en las regiones de la corteza cerebral que procesan lo que llega desde la retina. El sistema visual tiene que dar sentido al patrón de luz que llega a la retina de nuestros ojos reflejada por las cosas que hay en el mundo. Nuestra experiencia de “ver” parece sencilla, ya que no nos implica ningún esfuerzo consciente, y por eso nos cuesta concebir las enormes complejidades que entraña. Pasar del patrón de luz incidente en nuestras retinas a la comprensión de los elementos del mundo que revelan es una tarea extremadamente difícil. Se evidencia en la cantidad de laboratorios que en todo el mundo tratan de emular lo que hace nuestro sistema visual con resultados aún pobres en comparación con nuestro sistema “natural”.

Este ejemplo es ilustrativo de un problema más general: mediante nuestra conciencia, así como accedemos al resultado del trabajo de las regiones corticales que componen el sistema visual cuando percibimos las cosas del mundo, también accedemos a otros contenidos mentales. Pero, al igual que en el ejemplo del sistema visual, ignoramos completamente la complejísima maquinaria neuronal que los hace posibles. Los circuitos y redes neurales resuelven en forma “invisible y silenciosa” la enorme cantidad de problemas que hacen posibles los fenómenos mentales.

Neuronas para imitar

Esta introducción nos sirve para entender la importancia y significación del descubrimiento de las “neuronas espejo” que mencionamos en un principio. En primer lugar, nos advierte sobre la necesidad de no dejarnos engañar por la aparente inmediatez y sencillez de lo que ocurre en nuestra mente. Para valorar la magnitud de ese trabajo que ocurre tras bambalinas en el cerebro es necesario hacer un examen sistemático y riguroso de los muchos problemas que es necesario resolver para que los fenómenos mentales sean posibles.

Tomemos como ejemplo nuestra capacidad de imitar, tan importante para aprender nuevas destrezas. Esta habilidad supone que cuando vemos a otra persona llevar a cabo determinada acción (y sin entrar en los complejos problemas sensoriales ya señalados), fácilmente reconocemos una intencionalidad, establecemos una correspondencia entre el acto motor del otro y la posibilidad de trasladarlo y ejecutarlo con nuestro propio cuerpo. Nos reconocemos en el otro como en un espejo y por eso somos capaces de copiar lo que vemos. Hacemos eso independientemente de numerosos detalles irrelevantes: quién es la persona, cómo está vestida, las variaciones en los detalles de la ejecución, etcétera. Las neuronas espejo, al activarse, sintética y directamente, señalan y especifican en nuestro propio cuerpo cómo llevar a cabo una acción realizada por otro. Muchos pueden pensar que algo que parece tan trivial es una función muy básica y primitiva. Nada de eso: sólo los humanos y algunos de sus parientes primates más cercanos tenemos esa capacidad. La comunidad de ingenieros trabaja desde hace 40 años para implementar la función de aprendizaje por imitación en robots y ha obtenido resultados aún muy limitados.

Esta habilidad tal vez podría adquirirse a partir de un prolongado aprendizaje, observando cantidad de ejemplos y luego generalizando a partir de esos ejemplos particulares para obtener finalmente este mecanismo general de imitación. En algún momento de la evolución de alguno de nuestros ancestros, este costoso y lento procedimiento parece haber sido sustituido por este potente mecanismo –el de las neuronas espejo–, que funciona como un atajo y por el cual los actos de los otros resuenan directamente en nosotros y nos hacen capaces de emularlos. Son muchas las razones por las que este dispositivo pudo haberse seleccionado, ya que su valor adaptativo es enorme: la imitación aumenta de manera exponencial las posibilidades de aprendizaje en entornos sociales, ya que facilita la rápida propagación de comportamientos útiles, posibilita nuevas formas de comunicación y favorece la sintonía afectiva entre sujetos, abriendo el camino a funciones tan importantes como la empatía.

Estas neuronas espejo, que parecen ser al menos en parte innatas, hablan de un sofisticado mecanismo que encapsula y resuelve una cantidad de problemas subsidiarios y dotan al agente (humanos, otros primates y algunas aves canoras) de la capacidad de reconocer en forma automática actos, vocalizaciones e intenciones, en definitiva de comprender y, en algunos casos imitar, las acciones de los otros. Para ver lo específico del mecanismo, y que no es una propiedad general de la naturaleza de los animales, pensemos que nos es muy fácil captar el sentido y la finalidad de las acciones de otros humanos, pero no ocurre lo mismo cuando observamos, por ejemplo, el comportamiento de nuestras mascotas.

Las neuronas espejo y la vida social

Por esas razones el descubrimiento de estas neuronas fue tan impactante. Su manera de ser activadas es muy singular y revela un potente mecanismo con múltiples implicaciones potenciales para distintas funciones que son clave para la vida social: comprender las acciones de los otros, ser capaces de imitar, de adquirir lenguaje, de sentir empatía. Muchas otras funciones y comportamientos prosociales también han sido vinculados con las neuronas espejo y, por lo tanto, su disfunción podría estar en la base de la psicopatología de algunos trastornos que afectan severamente el manejo, por parte de los individuos afectados, de las claves sociales que hacen posibles las relaciones normales de interacción y comunicación, como son el autismo y la esquizofrenia. Algunos investigadores también han especulado que los sistemas espejo pueden simular acciones observadas y, por lo tanto, contribuir a las habilidades que sustentan la teoría de la mente, es decir, la facultad que poseemos de asignar a los otros una mente y reconocer e interpretar adecuadamente sus motivos e intenciones.

Ahora una nota de cautela. Por las razones antedichas sobre las condiciones invasivas necesarias para obtener registros de la actividad de las neuronas, no hay evidencia directa de la existencia de las neuronas espejo en humanos. Sin embargo, hay una gran cantidad de datos que prueban, indirectamente, que existe un sistema de neuronas espejo en los humanos. La evidencia de esto proviene de experimentos neurofisiológicos y de imágenes cerebrales. Las relaciones que se han postulado de este sistema con distintas funciones cognitivas, sociales y afectivas son aún hipotéticas, pero tanto la evidencia empírica como los desarrollos teóricos y de modelización apoyan crecientemente ese lugar central del sistema espejo en esa constelación de funciones cognitivas prosociales.

Un pionero

Giacomo Rizzolatti, el autor principal de este descubrimiento extraordinario, nació en Kiev, Ucrania, en 1937, de padre italiano y madre rusa. Poco después de su nacimiento su familia, debido a un decreto burocrático que afectaba a los ciudadanos italianos, se vio forzada a abandonar lo que en aquel momento era la Unión Soviética y viajar a Italia, la tierra de su padre, que entonces estaba bajo el régimen fascista. Estudió medicina y obtuvo los títulos de médico y cirujano por la Universidad de Padua, donde también completó su especialización en Neurología. Después del trabajo posdoctoral en el Instituto de Fisiología de la Universidad de Pisa, Rizzolatti se unió a la Universidad de Parma, donde desarrolló gran parte de su actividad científica.

La visita del doctor Giacomo Rizzolatti será posible gracias a una iniciativa de la Embajada de Italia en Uruguay, que ha promovido y apoyado la creación en noviembre de 2018 de la Red Italiana de Investigadores y Profesores en Uruguay. Con ese objetivo se organizó una serie de actividades académicas en las que Rizzolatti dará conferencias e intercambiará con científicos uruguayos. Asimismo, recibirá una distinción honorífica de la Universidad de la República en una ceremonia formal en el Paraninfo y dará una conferencia científica, abierta a todo público, sobre la historia del descubrimiento de las neuronas espejo. Su visita es un gran honor para la comunidad científica de Uruguay y un motivo de alegría y orgullo que él mismo pueda comunicar la importancia de su trabajo al público en general.

Leonel Gómez se dedica a la neurociencia cognitiva y es profesor agregado del Laboratorio de Neurociencias (Facultad de Ciencias, Universidad de la República) e investigador del Centro Interdisciplinario en Cognición para la Enseñanza y el Aprendizaje de la Universidad de la República.

Ciencia en primera persona es un espacio abierto para que científicos y científicas reflexionen sobre el mundo y sus particularidades. Los esperamos en ciencia@ladiaria.com.uy.

Rizzolatti en Montevideo

La visita de Rizzolatti es posible gracias a una iniciativa de la Embajada de Italia en Uruguay, que ha promovido y apoyado la creación, en noviembre de 2018, de la Red Italiana de Investigadores y Profesores en Uruguay. Las oportunidades de cruzarse al prestigioso neurocientífico en Montevideo son dos. Están avisados.

Día: martes 11 a las 16.30
Qué: coloquio con el profesor Giacomo Rizzolatti, descubridor de las neuronas espejo. Dialogo con la participación de Gabriela Garrido (Psiquiatría Pediátrica, Facultad de Medicina, Udelar), Pablo Torterolo (Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Udelar) y Giacomo Rizzolatti (Università di Parma, Italia). Modera Juan C Valle Lisboa (Facultad de Psicología, Udelar).
Dónde: sala Alba Roballo, Ministerio de Educación y Cultura (Reconquista 535, piso 9).
Idioma: italiano, con traducción simultánea al español.

Día: miércoles 12 a las 17.30.
Qué: ceremonia de entrega del título Doctor Honoris Causa, seguida por la conferencia “El mecanismo espejo: las bases neurales de la empatía”.
Dónde: Paraninfo de la Universidad (18 de Julio 1824).
Idioma: italiano, con traducción simultánea al español.