Si falla el cerebro, falla la coordinación. De él depende la regulación de todos y cada uno de los órganos y sistemas. Mediante complejas reacciones químicas regula el sistema locomotor, el sistema del dolor, el sistema cardiovascular, el sistema endocrino el sistema inmunológico, el sistema adiposo, el balance calórico, el metabolismo basal, la temperatura, el crecimiento y la multiplicación celular de los diferentes tejidos. Constantemente está recibiendo información originada en los diferentes órganos, la procesa y mediante hormonas que viajan por vía sanguínea, envía los mensajes que son reconocidos en los diferentes órganos. Además, en sus estructuras radica la mente, con la conciencia, la imaginación, la memoria, la inteligencia y nuestra personalidad. Su funcionalidad depende de complejas reacciones químicas que necesariamente deben estar especialmente protegidas.

La enorme complejidad de la función cerebral, ha llevado que tanto en los animales superiores como con mayor razón en el ser humano, se proteja el tejido cerebral guardándolo en una caja ósea rígida (cráneo). Pero más importante que el riesgo de traumatismos, es el daño de acciones perniciosas desarrolladas por estructuras biológicas ajenas al organismo, que pueden interferir en los delicados y complejos procesos mentales, ya que muchas de ellas, aún en muy bajas concentraciones, pueden producir desastrosos efectos que se exteriorizan rápidamente en alteraciones de la percepción, de la conciencia, la coordinación o la memoria, o a cambios de la personalidad, pérdidas de la capacidad reflexiva, o a inhibición de reflejos motores, o reacciones lentas con dificultades en el lenguaje. Los potenciales riesgos pueden venir de medicamentos o de estructuras biológicas que han llegado a la sangre directamente o a través de la vía digestiva, generalmente transportadas por las lipoproteínas (Efectos de las drogas en el cerebro). (Muchas de estas son también tóxicas en otros tejidos, pero a una mucho mayor concentración y por tiempos más prolongados).

En todo caso, para prevenir esos riesgos, el cerebro cuenta con la llamada "barrera hematoencefálica", que permite aislarlo de la circulación sanguínea. Claro que ella es lo suficientemente selectiva para permitir el libre acceso de la glucosa y el oxígeno, elementos necesarios para producir ATP que sus células necesitan con avidez. De no existir esta barrera, el cerebro estaría constantemente expuesto a muchas substancias nocivas, que aún en pequeñas dosis, interferirían en su funcionamiento, produciendo desde cambios en el estado de ánimo, hasta hacer inviable su supervivencia.

Donde está y como funciona la barrera

Quién comprobó por primera vez la existencia de esta barrera, fue el famoso Premio Nobel, Paul Ehrlich, hace más de 180 años. Utilizando ratas, a las que inyectó por vía sanguínea un colorante y luego de sacrificarlas, observó que el este penetraba a todos los tejidos del organismo, menos el cerebro. Posteriormente, Edwin Golman, discípulo de Ehrlich, comprobó lo contrario: cuando inyectaba el mismo colorante directamente en el cerebro, este se teñía, pero no se coloreaban los demás órganos. Claramente debería existir una barrera entre el cerebro y la sangre.

Transcurrieron más de cien años para que se pudiera ubicar donde estaba la barrera. Ello fue solo posible cuando se dispuso del microscopio electrónico, 5000 veces más poderoso que el microscopio de luz que había utilizado Ehrlich. Así se pudo comprobar que la barrera estaba dentro de la pared de los pequeños vasos sanguíneos que irrigan al cerebro. Es que su pared interior estaba recubierta por células endoteliales que cumplían este rol. En realidad todos los pequeños vasos sanguíneos del organismo están cubiertos por células endoteliales pero en condiciones menos rigurosa. En cambio en los vasos que irrigan el cerebro, ellas se disponen en tal forma, que recubren muy estrechamente la superficie vascular, sin dejar espacios, como una muralla sólida de ladrillos, lo que explica porque no pasaba el colorante que inyectaba Ehrlich. Además, en la pared interna de esos vasos, cada célula endotelial está unida a otra, por fuertes junturas o amarras que las mantienen muy firmemente atadas, sin dejar espacios libres (figura).

Ahora ya se sabe que si bien constituyen una muralla, no por eso dejan de tener una gran actividad selectiva. Estas células endoteliales no sólo comunican entre sangre y cerebro, sino también, en condiciones especiales, trafican moléculas de un lado a otro, ya sea bloqueando el paso a algunas substancias o ayudando a que otras lo crucen. Incluso glóbulos blancos, que podría pensarse que son demasiado grandes para atravesarla, se deslizan a través de aperturas cuando es necesario patrullar a invasores.

Con el tiempo la barrera se ha ido conociendo mejor y en la actualidad los científicos no se refieren a ella como "barrera", sino que como formando parte de una "unidad neurovascular". Ya no la visualizan sólo como una pared endotelial, sino como un verdadero órgano, muy activo, que está constituido también por diferentes tipos de células del tejido cerebral que rodean los vasos sanguíneos. Desde el 2002, ya se sabe que además de células endoteliales, existen otros tipos de células que constituyen una unidad neurovascular. Ellas son los astrositos y pericitos, que rodean completamente la pared externa de los vasos sanguíneos (figura).

Mas recientemente, con la incorporación del microscopio de dos fotones (un avance óptico que permite mirar un tejido vivo en tiempo real, escudriñando hasta una profundidad de 1 milímetro), se ha podido observar la barrera hematoencefálica en pleno funcionamiento, en el interior del tejido de una rata, comprobando como los diferentes tipos de células desarrollan una labor coordinada. Mediante este nuevo microscopio de dos fotones, Maiken Nedergaard, y sus colegas de la Universidad de Rochester, han podido observar que cuando se estimula y dispara un claustro específico de neuronas, los vasos sanguíneos que las rodean incrementan su diámetro, entregando a las neuronas más sangre y nutrientes, ya que el incremento del flujo sanguíneo es esencial para el adecuado funcionamiento del cerebro y la barrera. Todo el conjunto funciona al unísono; el sistema vascular parece facilitar la comunicación entre la sangre, el endotelio y las neuronas. Incluso células microgliales inmunológicas están constantemente alertas patrullando alrededor, tratando de detectar agentes infecciosos, o ubicando células endoteliales que fallecen, ya sea en forma natural o en respuesta a alguna injuria, para actuar en caso que dejen aperturas transitorias en la barrera y no sean capaces de cerrarlos rápidamente. Si ello sucede, son las microglias las que acuden y rodean el área dañada, hasta cuando las células endoteliales lo reparan definitivamente (figura). Yendo más allá, algunos investigadores piensan que alteraciones de la barrera tendrían relación con diversos estados patológicos en que exista neurodegeneraciones, como sería la esclerosis múltiple, las epilepsias o incluso la enfermedad de Alzheimer.

A pesar de la complejidad de esta unidad neurovascular, el tráfico entre el torrente circulatorio y el cerebro es manejado por reglas muy simples. Para que un compuesto pueda atravesar la barrera, tiene que ser muy pequeño, menor de 500 kilodaltons (como son los fármacos antidepresivos, los antipsicóticos y los estimulantes del sueño), o capaces de utilizar una de las puertas naturales incrustadas en la barrera misma (como la droga L-dopa para el Parkinson), o ser lipofílica y por lo tanto unirse y deslizarse a través de la membrana celular lipídica (como el alcohol, la cocaína y la heroína, el cannabinol). En todo caso, para el 98% de los medicamentos, que no reúnen estos criterios, simplemente no pueden cruzar la barrera, o lo hacen en una ínfima cantidad, que no alcanza a producir un efecto médico significativo.

A nivel de la neurona existe otra barrera, constituida por la membrana externa que la recubre. Para penetrarla deben ser reconocidas por proteínas receptoras insertas en la misma membrana. Se han descrito varias de ellas que permiten reconocer sustancias del propio organismo, como son las hematoencefalinas, la insulina, la transferrina, el factor de crecimiento semejante a la insulina, la leptina, y la lipoproteina de baja densidad. Desgraciadamente, a pesar de su especificidad, también este mecanismo puede ser superado. Se sabe que substancias químicas, ajenas al organismo humano, por razones no bien conocidas, son reconocidas por esas proteínas de membranas y permiten su introducción al interior de la neurona. Algunas de ellas son sustancias naturales, ajenas al organismo, que se encuentran como elementos activos en muchos vegetales. Otras han sido diseñadas y producidas por el hombre y las ha usado en la búsqueda de diferentes excitaciones. Ha sabido concentrarlas y purificarlas para que ejerzan su acción en forma rápida e intensa. Estas variaciones anímicas son la resultante de su toxicidad en el tejido cerebral. Tal es el caso por ejemplo de la morfina o la marihuana (Ojo con la marihuana).

Pero si con los medicamentos la barrera es muy eficiente para seleccionar quienes pueden y quienes no pueden penetrar el tejido cerebral, o quienes pueden o no penetrar la membrana externa de la neurona, no así con numerosas substancias ajenas a nuestro organismo que al ingerirse, inhalarse, o inyectarse, logran pasar todas las barreras descritas, interfiriendo en el metabolismo cerebral, produciendo serios efectos tóxicos. El hombre ha descubierto varias y las ha usado en la búsqueda de diferentes excitaciones. Ha sabido concentrarlas y purificarlas para que ejerzan su acción en forma rápida e intensa. Estas variaciones anímicas son la resultante de su toxicidad en el tejido cerebral.

Muchas de estas substancias, al ingerirse en forma crónica, llegan a producir en el tejido cerebral, rutas metabólicas diferentes, en forma tal que cuando se suspende la ingestión de ellas, se llega a producir un nuevo trastorno, que toma tiempo en readaptarse. Es lo que se llama dependencia al tóxico, que impide al usuario abstenerse de ellas.

Por otra parte, la administración mantenida de estas substancias tóxicas, muchas veces llega a dañar a la célula nerviosa en forma irreparable, dejando secuelas, aún cuando se suprima su administración. (Efectos de las drogas en el cerebro).