Está claro que es la materia gris donde se guarda toda la información computacional, y en la que reside la memoria y la inteligencia. Ella está compuesta por un denso tejido celular de neuronas, que deciden toda la actividad cerebral. Por debajo de ellas está ubicada la materia blanca, tan abundante, que constituye más de la mitad del cerebro. Mirándola en detalle, está compuesta básicamente por todo un cableado de fibras nerviosas recubiertas por una substancia blanca, llamada mielina. A semejanza del enredo de líneas telefónicas de una ciudad, estos cables conectan las neuronas de una región cerebral a otra, lo que es fundamental, ya que el cerebro funciona como un todo.

Por mucho tiempo los investigadores habían mirado en menos la substancia blanca cerebral y consideraban que su función era solo pasiva, y que la mielina que le daba el color, era una proteína que envolvía los cables que conectaban las neuronas, actuando allí como un aislante, lo que es cierto. Según ellos, el proceso del aprendizaje, la memoria y todas las funciones cerebrales, correspondían a acciones moleculares que ocurrían sólo dentro de las neuronas, lo que también es cierto. Pero ahora comienzan a darse cuenta que aparte de ello, tenía también otras funciones. Es así como nuevas experiencias han demostrado que la substancia blanca sufre modificaciones frente a factores ambientales y varía en las personas en la medida que estas adquieren diferentes experiencias o desarrollan determinadas habilidades, como por ejemplo, el aprender a tocar el piano. Es decir, que la substancia blanca experimenta cambios cuando la substancia gris desarrolla nuevas actividades, ya sean mentales o sociales, como es el caso de los perros cuando son entrenados para que adquieran nuevos trucos.

Tampoco la mielina es una sustancia homogénea, ya que al observarla al microscopio presenta algunas peculiaridades estructurales que le son características. Cuando por primera vez los histólogos comenzaron a observar las neuronas, hace más de una centuria, constataron que estas extendían largas fibras, llamadas axones, que iban conectando a las neuronas entre sí. Constataron que cada fibra o axón se iba recubriendo con una gruesa capa de un gel cristalino, lo que parecía que tenía por objeto aislar los axones, en la misma forma que los electricistas lo hacían con los alambres eléctricos de cobre. Sin embargo muchos de ellos, especialmente los axones más pequeños, quedaban al desnudo. Por otra parte, en los axones largos, el recubrimiento de mielina no es continuo. Cada ciertos espacios y muy regularmente, quedaban trechos de aproximadamente un milímetro de longitud, sin recubrir (figura 1). Ellos pasaron a denominarse "Nódulos de Ranvier", ya que fue el anatomista francés, Louis-Antoine Ranvier, quién primero los describió.

Se ha llegado a establecer que la substancia que recubre los axones (mielina), es producida y puesta sobre el axón en capas por las células gliales, que son incluso más numerosas que las neuronas. De ellas existen varios tipos. Algunas tienen una estructura semejante a un pulpo y se las ha denominado oligodendrocitos. Ellos son los que van recubriendo los axones, aislándolos, de modo que las señales eléctricas transportadas no se pueden escapar. Cuando estas llegan a un nódulo, saltan al siguiente (figura 2). En los nervios, ya fuera del cerebro y la médula espinal, existe otro tipo de células gliales en forma de salchicha, llamadas células de Schwann, que son las que allí forman la mielina.

Sin la mielina, las señales se filtrarían y disiparían. Para lograr una máxima velocidad de conducción, el grosor del aislante debe ser estrictamente proporcional al diámetro de la fibra nerviosa que recubren (figura 3). En verdad no se ha descubierto como los oligodendrocitos saben cuántas capas de aislante se deben colocar según sea el grosor del axón (pueden variar de 10 a 100). Sin embargo recientemente se ha descrito que las células de Schwann son capaces de detectar una proteína, que se ha llamado neuroregulín, que regularía el número de capas de mielina necesarias en cada caso. Es interesante que muchas personas que sufre de defectos de personalidad (bipolar o esquizofrenia), tiene un déficit del gene que regula la producción de esta proteína.

El proceso de recubrimiento de los axones con la mielina, se va produciendo en diferentes edades. Al nacimiento la mielina se observa sólo en pocas regiones del cerebro y desde entonces se comienza a extenderse el proceso hasta alcanzar su máximo entre los 25 a 30 años de edad. Por estudios realizados por Imágenes de Resonancia Magnética se ha comprobado que durante la adolescencia es cuando se produce la mielinización, que va sucediendo por ondas, que comienzan desde la corteza cerebral posterior y se va extendiendo hasta alcanzar la región frontal, siendo esta la última en mielinizarse. "Al observar y comparar las imágenes por IRM, se van viendo olas de cambios en el cerebro, que van moviéndose desde atrás hacia el frente, como el incendio de un bosque" (El cerebro del adolescente) (figura 4). Precisamente la región frontal, siendo la última en mielinizarse, es la responsable de los altos procesos de razonamiento, de planificación y de juicio. Por ello muchos investigadores piensan que la mielinización es la que condiciona la madurez definitiva cerebral.

De este modo durante la adolescencia, además del crecimiento del volumen cerebral, también se va produciendo una organización de la materia blanca. Tomás Paus y sus colaboradores de la McGill University en Montreal, observando mediante el IRM estructural, afirman que durante el periodo de la adolescencia se van engrosando progresivamente las conexiones neuronales de las diferentes regiones cerebrales, cubriéndose con una capa protectora de mielina cada vez de mayor grosor (Science, 19 Marzo 1999, pág. 1908). Es por ello que los adultos se comportan de un modo diferente a los adolescentes, ya que en la medida que el cerebro madura, va integrando información que está recibiendo desde diferentes regiones. La neurocientista Beatriz Luna, de la Universidad de Pittsburg, usando también la IRM, encuentra que el cerebro del adolescente, se conecta sólo con conexiones locales, a diferencia del cerebro del adulto que lo hace con zonas distantes y mas distribuidas. "Es por ello que los adolescentes no controlan los impulsos como los adultos, no debiendo mirársele al mismo nivel que ellos", señala Luna. Tal vez por ello es que los adolescentes son más propensos a comportamientos erráticos, no visualizando las consecuencias futuras de sus actos, ni evaluando los posibles riesgos. En resumen, muchos investigadores están de acuerdo que el cerebro del adolescente no ha alcanzado la madurez y que sus respuestas son diferentes a las del adulto, especialmente en lo que concierne al lóbulo frontal. Es que el desarrollo cerebral se alcanza con el total engrosamiento y recubrimiento de los axones, lo que es propio del adulto joven. Es a esta edad cuando la experiencia continuaría estimulando el crecimiento de los axones y sus ramificaciones. Cuando los axones van alcanzando su mielinización definitiva, las anomalías del comportamiento van siendo más limitadas. De aquí nace una pregunta que aún no tiene un respuesta definitiva: ¿es el proceso de mielinización algo que está ya programado genéticamente antes de nacer, o son las experiencias a lo largo de la vida las que lo van graduando, y condicionando? ¿Es la mielina la que permite el desarrollo de la habilidad cognitiva, o es la cognición la que condiciona las regiones donde se debe ir formando esta?

Frederick Ullén, un virtuoso pianista, decidió aclarar este punto. Ullén, además de pianista, era también profesor asociado del Instituto del Cerebro en la Universidad de Estocolmo. Fue en el año 2005, cuando él y sus colaboradores, utilizando una nueva tecnología de escaneo cerebral, llamada difusión tensor imaging (DTI), disidieron investigar el comportamiento del cerebro de pianistas profesionales. Mediante ella, Ullén demuestra que los pianistas profesionales tienen materia blanca de ciertas regiones más desarrollada que los no profesionales (Nature Neuroscience, Vol. 8, Numero 9.pages 1148-1150) (figura 1). Ello ocurre precisamente en las regiones que conectan las partes del cerebro que son cruciales para coordinar el movimiento de los dedos.

También encuentran que mientras más horas practica al día, más potentes son las señales del DTI procedente de esa materia blanca, y al mismo tiempo sus axones van siendo más mielinizadas. Por otra parte, experiencias realizadas en animales en los que el cerebro puede examinarse físicamente, se describe en ellos cambios significativos en la mielinización en respuesta a experiencias mentales. William T. Greenough de la Universidad de Illinois en Urbana-Champain, confirma que ratas criadas en un ambiente enriquecido, muestran en el cuerpo calloso (tejido que conecta ambos hemisferios), más fibras mielinizadas.

Estos resultados coinciden con los observados por Vincent J. Schmithorst del Cincinnati Children Hospital que compara la sustancia blanca en niños entre 5 y 18 años, encontrando una correlación directa entre la substancia blanca acumulada y el cuociente intelectual. Otras investigaciones demuestran que los niños que sufren de abandonos graves, tienen una menor cantidad de sustancia blanca (un 17% menos) en el cuerpo calloso.

Disfunción de la sustancia blanca, aprendizaje y enfermedades mentales

Teniendo en consideración estos antecedentes, no es difícil imaginar como las fallas en la transmisión pueden traducirse en alteraciones mentales. En los últimos tiempos diversos neurocientistas han estado encontrando evidencias circunstanciales que llevan a pensar que no solo la materia gris es la culpable de algunas enfermedades mentales, sino también intervienen en ellas las anormalidades de la materia blanca. Una de estas alteraciones es la dislexia, que es debida en último término, a una alteración en la trasmisión, alterando los tiempos en el sistema de circuitos conectados, requeridos para leer correctamente. Es así como imágenes cerebrales de escaneo cerebral han revelado disminuciones en la materia blanca precisamente en esas vías. Por ello se piensa que las anomalías de la substancia blanca, por defectos en la mielinización, afectarían las conexiones interneuronales.

Del mismo modo, algunas sorderas serían consecuencia de defectos en el procesamiento de la corteza cerebral, lugar en que los sonidos deben ser analizados. El psicólogo Kristi Hyde de la Universidad de McGill ha encontrado que individuos sordos para algunos tonos, presentan una reducción en la substancia blanca en el cerebro derecho. Otras investigaciones recientes de Leslie K. Jacobsen de la Universidad de Yale, indican que la exposición al humo del tabaco, desde las últimas semanas del desarrollo fetal, hasta la adolescencia, cuando se va produciendo la mielinización, se altera la substancia blanca. Por medio del DTI se ha observado que la disminución de la mielinización, correlaciona directamente con el rendimiento de los test de audición. Se sabe que la nicotina afecta los receptores de los oligodendrocitos, quienes regulan el desarrollo celular. Es así como factores ambientales, durante el período de mielinización, pueden dejar consecuencias que perduran a lo largo de la vida.

También ahora se acepta que la esquizofrenia se debería a una anormal conectividad. Los antecedentes son de diverso índole. Los médicos se han constantemente preguntado el ¿por qué la esquizofrenia es característico que se desarrolle durante la adolescencia, coincidiendo con la mayor mielinización cerebral? Para esa edad ya están todas las neuronas muy bien instaladas y desarrollas, pero la mielinización está en pleno desarrollo. Es una asociación que despierta sospecha. A parte de ello, en los últimos años se han publicado más de 20 trabajos de investigaciones que concluyen que la substancia blanca en los esquizofrénicos se presenta anómala en varias regiones del cerebro. En ella habría un menor número de oligodendrocitos. También se ha demostrado, comparando genes mediante chips (Todos lo genes humanos en un chip), que aquellos relacionados con esquizofrenia, son los mismos que están comprometidos con la formación de la mielina. Finalmente, cabe señalar que por medio de la técnica de ADHD, se ha visto que las anormalidades de la substancia blanca también se asocian a los desordenes bipolares, como también a las alteraciones del lenguaje, al autismo, a la declinación cognitiva propia de la edad y al Alzheimer.

En la investigación en animales (ratas), Gabriel Corfas del Children Hospital de Boston, ha demostrado que induciendo alteraciones experimentales de genes relacionados con la formación de los oligodendrocitos (no en las neuronas), les produce alteraciones muy semejantes a la esquizofrenia. Uno de los mismos genes, neurorregulina, se ha encontrado alterado en biopsias de cerebros esquizofrénicos.

Sin embargo, también parece que alteraciones de la materia gris tienen que ver con la esquizofrenia (La materia gris y la esquizofrenia). Es así como Hugh Gurling de University College de Londres, ha encontrado que en pacientes esquizofrénicos existe una mutación en el gene denominado "pericentriolar material 1" (PCM1). En ellos, al mismo tiempo, pudo detectar un significativo menor volumen de la materia gris en su corteza órbito-frontal, que precisamente tiene que ver con alteraciones del juicio y comportamiento social inadecuado (Archives of General Psychiatry, vol. 63, pág. 844, 2006). "Esta es la primera vez en que se encuentra una alteración genética en esquizofrenia, coincidiendo con un volumen y forma anormal de la materia gris", dice Gurling.

Es muy posible que en la medida que avance el conocimiento, se continúe confirmando disfuncionalidades que se traducen en enfermedades cerebrales por alteraciones, tanto de la materia gris como la materia blanca.

Para saber más: Douglas Fields: White Matter Matters. Scientific American, Marzo 2008, pág. 54.