Phineas Gage y los sistemas top-down & bottom-up

La historia de Phineas Gage

Pocas personas son tan célebres en el mundillo de las neurociencias, que el ciudadano estadounidense Phineas Gage, nacido en 1823.  Este hombre sin embargo no escribió una sola línea sobre neurología, es mas no era médico, ni siquiera biólogo. Era en realidad un capataz, encargado de dirigir un grupo de trabajadores, dedicados a la construcción del ferrocarril en el noreste de los estados unidos. Su fama no se debió a lo que hizo ni a lo que escribió, sino a lo que le paso. Una tragedia en muchos sentidos, que acabo arruinando su vida, pero que tuvo repercusiones importantes en cuanto a la comprensión del funcionamiento del cerebro y de la mente, que se alargan hasta nuestros días.

                El 13 de Septiembre de 1848, Gage tenia 25 años cumplidos y seguía dedicándose a la construcción al frente de su cuadrilla. De acuerdo con Damasio (2006) para sus jefes era el hombre “mas eficiente y capaz a su servicio” lo cual dice mucho de sus cualidades personales. Lo era tanto que tenia a su cargo el preparar las detonaciones para volar las rocas que obstruían el tendido del ferrocarril. Su función consistía en perforar un hoyo en la piedra, que era luego rellenado con pólvora (altamente explosiva), se metía una mecha  para luego cubrir el resto del agujero con arena. Finalmente se apisonaba con una barra de hierro. Una tarea rutinaria, que el buen Phineas realizaba una y otra vez. Rutinaria pero peligrosa. Sin la arena la pólvora explotaría hacia afuera (no rompería la piedra) desperdiciando la explosión, pero peor aun, la fuerza de la deflagración haría un efecto cañón, impulsando a gran velocidad cualquier cosa que estuviese en dicho agujero.  Y terriblemente eso fue lo que paso aquella fatídica tarde. Gage había puesto la pólvora y la mecha, como tantas veces lo había hecho antes, luego se distrajo por un segundo, lo suficiente para perder la conciencia de que aun no había puesto la arena.  Al intentar apisonar con su barra (de hierro fundido, de un metro de longitud y cinco kilos de peso) esta pego con la roca, generando chispas, lo que hizo estallar la pólvora, lo que a su vez hizo salir disparada la dichosa barra, misma que le atravesó la cabeza, entrando por una de sus mejillas, destruyendo la órbita ocular (perdió el ojo izquierdo) y saliendo por la parte superior del cráneo. Hasta aquí parecería un caso más para los anales de la seguridad laboral (precaria) del siglo XIX.

Sin embargo, y aquí empieza lo asombroso, el joven y atlético capataz no murió por el impacto, sino que perdió por poco tiempo el sentido y pudo ser llevado consiente al hotel del pueblo a donde acude el medico local, el Dr John Harlow, quien seria en parte responsable de la celebridad del maltrecho lesionado, al documentar todo lo referente al accidente y su tratamiento. Es por ese medio que nos enteramos que Gage seguía consiente, caminaba y podía hablar coherentemente después de su accidente, también acudiremos al enérgico tratamiento que el medico instaurara para controlar la inevitable infección (con los medios de la época y sin antibióticos) hasta su completa recuperación 10 semanas después.  Bueno, casi completa, pues aunque no tenia mas secuelas físicas que la perdida de su ojo, a nivel de conducta habían ocurrido cambios radicales, pasando de ser cordial y amable, a irritable, irreverente, dado a los insultos sin capacidad de planificar a largo y mediano plazos.

En palabras de Harlow “Gage había dejado de ser Gage” (González Álvarez, 2012) lo cual fue una de las primeras descripciones del efecto de una lesión prefrontal en el cerebro. Esta lesión ha sido interpretada de diferentes maneras en la literatura. Para Antonio Damaso, por ejemplo, este caso es el punto de partida para pregonar la muerte del dualismo “mente-cerebro” en particular esa idea que pregonaba la inconexión entre las funciones mas refinadas (mas humanas) de la mente con la estructura y funcionamiento cerebral. Casi podría decirse que no hay nada de metafísico en la mente humana.

 Regresando a Gage, retomamos un escrito de su médico donde afirma “Se había destruido el equilibrio entre sus facultades intelectuales y sus inclinaciones animales” (Muci-Mendoza, 2007), lo cual sirve de puente para intentar explicar la impulsividad del desafortunado capataz desde un modelo neurofisiológico que intenta explicar a su vez la adicción.

Los sistemas “de abajo hacia arriba” ( bottom-up) y “de arriba hacia abajo”  (top-down )

                El fenómeno de las adicciones, como otras muchas enfermedades de la mente y la conducta, ha pasado por varias etapas de estudio y entendimiento, a la vez que generaba (y genera) en quien la padece un estigma y rechazo social fruto de una inadecuada comprensión del padecimiento.  Siendo por décadas explicada casi exclusivamente desde teorías psicológicas varias, es apenas en la primera década del siglo XXI que se empieza a contar con la evidencia de que la adicción es una enfermedad del cerebro  y se empiezan a mapear las regiones implicadas.

                En la actualidad existe un modelo neurocognitivo contemporáneo, el cual propone que la impulsividad y la adicción son el resultado de un desequilibrio entre el efecto de dos sistemas neuronales opuestos, el llamado sistema “de abajo hacia arriba” , evolutivamente mas antiguo y su contraparte el sistema “de arriba hacia abajo”, mas reciente. (Stevens et al., 2014) Estos términos hacen referencia a la dirección en que corren los impulsos nerviosos, desde estructuras cerebrales mas antiguas y primitivas (localizadas anatómicamente mas abajo en el cerebro) hacia estructuras mas nuevas localizadas en regiones mas nuevas evolutivamente hablando (y anatómicamente mas altas o cefálicas). Nos referiremos a ellos por sus nombres en ingles, usando  “bottom-up” para el sistema “de abajo hacia arriba” y “top-down” para el sistema “de arriba hacia abajo”.

                El primero, bottom-up, es un sistema neuronal relacionado con la impulsividad y la reactividad, e involucra áreas “bajas” del cerebro, estructuras “subcorticales”, primitivas evolutivamente hablando, como la amígdala y el circuito de recompensa del cerebro. Su función es promover la recompensa (el placer), asi como generar reacciones inmediatas a señales externas, sin tomar en cuenta las posibles consecuencias a largo plazo. Es pues el sistema que media las reacciones impulsivas, de “bote pronto”, sin valoración de consecuencias.

                El segundo sistema, el “top-down”, es un sistema reflexivo y ejecutivo, localizado anatómicamente en la corteza prefrontal. Cumple funciones de autocontrol como son el control cognitivo, la planeación y la atención.  Tiene un rol fundamental en la llamada capacidad para “retrasar la gratificación” donde una recompensa inmediata menor es rechazada para conseguir una recompensa mayor, mas tarde.

                Según este modelo, la interacción normal de  estos sistemas implicaría que el sistema “top-down” (de arriba hacia abajo) tiene la función de suprimir los impulsos del sistema “bottom-up” cuando estos son inadecuados, cuando implican pensamientos no deseados o permitiendo elegir la opción mas ventajosa, aunque no sea la inmediatamente disponible ( Muchos no pueden evitar ver en estos circuitos, la representación anatómica del superyó y el ello, pero ¿Tiene sentido intentar localizar anatómicamente el aparato psíquico? ).

                La historia de Pineas Gage y su repentino cambio conductual podría ser explicada desde este modelo por la destrucción del sistema “top-down” quedando a merced del “bottom-up” , que carecía de contrapeso. Eso explicaría también las decisiones irracionales e impulsivas de los pacientes adictos con respecto al consumo y la recaida, teniendo implicaciones en el tratamiento de la adicción al enfocarse este en una proceso de rehabilitación del balance entre ambos sistemas.

Referencias

Damasio, A. (2006). El error de Descartes (1st ed.). Barcelona: Crítica.

González Álvarez, J. (2012). Breve historia del cerebro (1st ed.). Barcelona: Crítica.

Muci-Mendoza, R. (2007). El accidente de Phineas Gage: Su legado a la neurobiología. Gaceta Médica De Caracas, 115(1).

Stevens, L., Verdejo-García, A., Goudriaan, A., Roeyers, H., Dom, G., & Vanderplasschen, W. (2014). Impulsivity as a vulnerability factor for poor addiction treatment outcomes: A review of neurocognitive findings among individuals with substance use disorders. Journal Of Substance Abuse Treatment, 47(1), 58-72.


Imagen de Phineas Gage con su barra, tomada de Wikkimedia Commons Sobre la base de fotografía de Jack y Beverly Wilgus del daguerrotipo originalmente de su colección, y ahora en el el Museo Anatómico Warren , Centro de Historia de la Medicina, Francis A. Biblioteca Countway de Medicina, Escuela de Medicina de Harvard. Bajo licencia: CC BY-SA 3.0

Fotografías del cráneo de Gage, tomadas de wikimedia commons,  del libro “A descriptive catalogue of the Warren Anatomical Museum, 1870”, obra declarada en dominio publico.

 

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