Cajal contra Golgi: el debate que cambió nuestra forma de entender el cerebro

A finales del siglo XIX, los científicos ya podían estudiar el cerebro al microscopio. Sin embargo, seguía existiendo un problema fundamental: nadie sabía con certeza cómo estaba organizado el tejido nervioso.

¿Era una gran red continua o estaba formado por células independientes?

Dos investigadores intentaron responder a esta pregunta observando preparaciones muy similares. Uno fue el italiano Camillo Golgi. El otro, el español Santiago Ramón y Cajal.

Ambos recibieron juntos el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1906. Lo paradójico es que defendían explicaciones incompatibles sobre la estructura del sistema nervioso.

El problema de observar el cerebro

El tejido nervioso era especialmente difícil de estudiar. Las células se encontraban tan próximas y sus prolongaciones se entrecruzaban de tal manera que, con los métodos de tinción disponibles, resultaba casi imposible distinguirlas individualmente.

Era como intentar seguir las ramas de un solo árbol dentro de un bosque completamente oscuro.

En 1873, Camillo Golgi desarrolló una técnica que transformó esta situación: la reazione nera o «reacción negra». El procedimiento utilizaba dicromato potásico y nitrato de plata para producir depósitos de cromato de plata en el tejido.

Por razones que entonces no se comprendían bien, solo una pequeña proporción de las células quedaba teñida. Sin embargo, las que lo hacían aparecían dibujadas con una claridad extraordinaria: podían distinguirse el cuerpo celular, las dendritas y el axón.

Por primera vez, ¡era posible contemplar la forma completa de una célula nerviosa dentro del bosque cerebral!

Lo que defendía Golgi

Gracias a su método, Golgi describió con detalle las células nerviosas de diferentes regiones del encéfalo y de la médula espinal. También distinguió los axones de las dendritas y propuso una clasificación de las células según las características de sus prolongaciones.

Pero sus observaciones lo condujeron a una interpretación determinada.

Golgi pensaba que las ramificaciones de los axones terminaban uniéndose y formando una extensa red continua. Esta estructura, a la que denominó red nerviosa difusa, conectaría anatómica y funcionalmente distintas regiones del sistema nervioso.

Esta explicación se integró dentro de lo que conocemos como teoría reticular.

Para Golgi, por tanto, la unidad fundamental no era cada célula nerviosa por separado, sino la red formada por sus conexiones. El funcionamiento del sistema nervioso sería el resultado de la actividad colectiva de esa gran malla continua.

Conviene introducir aquí un matiz importante: Golgi no se limitó a repetir las teorías reticulares anteriores. Criticó la «red protoplasmática» propuesta por Joseph von Gerlach y defendió su propia versión, constituida principalmente por las ramificaciones de los axones.

Cajal utiliza el método de Golgi

A finales de la década de 1880, Santiago Ramón y Cajal comenzó a estudiar el sistema nervioso utilizando precisamente la técnica desarrollada por Golgi.

La aplicó sistemáticamente a diferentes especies, etapas del desarrollo y regiones del sistema nervioso. Ante sus ojos aparecieron células de formas muy diversas: células piramidales, células de Purkinje, interneuronas y fibras que se ramificaban hasta aproximarse a otras células.

Cajal observaba cómo los axones rodeaban otras neuronas y establecían aparentes contactos con ellas. Sin embargo, no encontraba la continuidad defendida por Golgi. Las prolongaciones se acercaban entre sí, pero Cajal consideraba que no llegaban a fusionarse.

Su conclusión fue radical: las células nerviosas eran unidades individuales.

Podían comunicarse, pero lo hacían mediante contactos entre células diferentes, no porque formasen una única red citoplasmática continua.

La diferencia parece pequeña, pero cambiaba por completo la manera de entender el cerebro.

Si Golgi tenía razón, la red era la unidad fundamental del sistema nervioso. Si Cajal estaba en lo cierto, esa unidad era cada célula nerviosa.

La doctrina de la neurona

Las observaciones de Cajal contribuyeron decisivamente a consolidar la doctrina de la neurona: la idea de que el sistema nervioso está formado por células individualizadas que mantienen su identidad anatómica y se comunican mediante contactos especializados.

Cajal también propuso el principio de polarización dinámica. Según esta idea, la información seguiría generalmente una dirección dentro de la célula: sería recibida principalmente por las dendritas y el cuerpo celular y transmitida a través del axón.

Actualmente sabemos que el funcionamiento neuronal es más complejo y que existen excepciones, pero esta propuesta permitió comenzar a interpretar las formas observadas al microscopio como circuitos capaces de transmitir información.

No obstante, sería incorrecto afirmar que Cajal inventó por sí solo la doctrina neuronal o que fue el primero en sugerir la independencia de las células nerviosas.

Antes que él, investigadores como Wilhelm His, Auguste Forel y Fridtjof Nansen habían presentado observaciones compatibles con esta posibilidad. En 1891, Wilhelm von Waldeyer reunió diferentes evidencias y popularizó el término neurona.

La contribución decisiva de Cajal consistió en aportar una enorme cantidad de observaciones histológicas coherentes. Mostró que la organización celular se repetía en distintas especies y regiones del sistema nervioso. Además, no se limitó a describir células aisladas: reconstruyó posibles circuitos y dedujo cómo podía circular la información a través de ellos.

¿Por qué veían cosas diferentes?

La historia suele presentarse como una lucha entre un científico que observaba correctamente y otro que se negaba a aceptar la evidencia. La realidad es más interesante.

Golgi y Cajal conocían muchas de las mismas estructuras y trabajaban con preparaciones semejantes. La diferencia fundamental estaba en cómo interpretaban aquello que el microscopio todavía no podía mostrar.

Cuando Golgi observaba prolongaciones nerviosas extremadamente finas y entrecruzadas, interpretaba que terminaban fusionándose en una red continua. Cajal observaba esas aproximaciones y defendía que las prolongaciones finalizaban libremente, sin perder su individualidad.

Los microscopios ópticos de la época no tenían suficiente resolución para mostrar con claridad el diminuto espacio existente entre las membranas de dos neuronas.

Por tanto, la controversia no dependía únicamente de los datos. También reflejaba dos maneras diferentes de concebir el sistema nervioso.

Un Premio Nobel compartido entre dos teorías opuestas

En 1906, el Instituto Karolinska concedió conjuntamente a Camillo Golgi y Santiago Ramón y Cajal el Premio Nobel de Fisiología o Medicina «en reconocimiento de sus trabajos sobre la estructura del sistema nervioso».

La decisión tenía algo de paradójico. El premio reconocía a dos científicos que habían estudiado el mismo tejido mediante el mismo método, pero que defendían explicaciones incompatibles sobre su organización fundamental.

El Nobel tampoco puso fin a la controversia.

El 11 de diciembre de 1906, Golgi pronunció una conferencia titulada The Neuron Doctrine: Theory and Facts. En ella cuestionó varios de los fundamentos de la doctrina neuronal. Consideraba que no se había demostrado que las células mantuvieran su independencia en el sistema nervioso adulto y continuó defendiendo la existencia de una red nerviosa difusa.

Al día siguiente, Cajal presentó su conferencia The Structure and Connexions of Neurons. Expuso sus observaciones sobre las terminaciones nerviosas y defendió que las neuronas eran elementos independientes relacionados mediante contactos.

El escenario del Nobel no sirvió para reconciliar sus interpretaciones. Se convirtió en la prolongación pública de una de las controversias más importantes de la historia de la neurociencia.

¿Quién tenía razón?

La cuestión comenzó a resolverse varias décadas después, con la aparición de la microscopía electrónica.

Las nuevas imágenes mostraron que, en la mayoría de las sinapsis, la membrana de la neurona presináptica y la de la neurona postsináptica permanecen separadas por una estrecha hendidura.

No existía la gran red citoplasmática continua defendida por Golgi. En el núcleo de la controversia —si las células nerviosas conservaban o no su individualidad anatómica—, las pruebas posteriores respaldaron la posición de Cajal.

Sin embargo, esto no convierte a Golgi en un personaje secundario ni permite reducir la historia a un científico que acertó frente a otro que simplemente se equivocó.

Sin la reacción negra de Golgi, una parte fundamental del trabajo de Cajal no habría sido posible. Golgi desarrolló la herramienta que permitió revelar la morfología de las células nerviosas. Cajal aprovechó esa herramienta, acumuló nuevas observaciones y propuso una interpretación diferente.

Una doctrina que también ha evolucionado

La doctrina neuronal actual tampoco es exactamente la misma que se defendía a finales del siglo XIX.

Hoy sabemos que existen sinapsis eléctricas que conectan células mediante uniones comunicantes, señales químicas que pueden difundirse fuera de la sinapsis clásica e interacciones fundamentales entre neuronas y células gliales.

Estos descubrimientos han obligado a revisar las versiones más rígidas de la doctrina neuronal. Sin embargo, no demuestran la existencia de la red axonal continua propuesta por Golgi. Las neuronas conservan su individualidad celular, aunque su funcionamiento solo puede comprenderse dentro de redes formadas por múltiples células.

Por eso, la historia de Cajal y Golgi es algo más que una disputa sobre quién tenía razón. También es una lección sobre el funcionamiento de la ciencia.