miércoles, diciembre 23, 2009

Neurobiología de la ingesta (entrevista a Edward Stricker)

Prácticamente todas las celebraciones (por ejemplo esta navideña) se realizan en torno a la comida y a la bebida. Uno no se sienta a cualquier mesa, por lo que cabe suponer que comer con otra persona indica un cierto grado de intimidad con ella, o al menos un deseo de alcanzarla. Las comidas han sido durante mucho tiempo el lugar de reunión preferente en las familias, y un indicador fiable de la ruptura de lazos familiares suele ser la ausencia total de este tipo de reuniones.

Todo esto no deriva más que en un pequeño grado de convenciones sociales o costumbres culturales. Qué comidas y qué bebidas ingerimos dependerá en principio de nuestro medio ecológico (ahora ya no tanto) así como de las tradiciones de nuestro lugar de origen y/o residencia. Pero el hecho de que comer y beber sean cosas tan importantes que se pongan tan habitualmente en el centro de cualquier ritual importante, de cualquier reunión importante, aunque sea simbólicamente (pensemos en el pan y el vino cristianos), indica el fundamento biológico de nuestras costumbres. Somos seres sociales, y muy en especial en torno a una mesa bien nutrida.

También está en alto grado fundamentada en la biología nuestra conducta alimentaria individual, dejados de lado los eventos sociales en los que se produce. Observar la conducta, como hacían los conductistas, no sirve muy bien al fin de explicarla, y menos en lo referente a la ingesta. Hay algo dentro de nosotros que nos mueve a buscar alimento y bebida, y no de cualquier tipo. Tenemos una marcada preferencia por ciertos nutrientes, y esto nos lleva a buscarlos tal y como se presentan en nuestro medio social y natural.

Dado que el medio social ha transformado de tal forma el natural, para hacerlo más adaptado a nosotros (y de esta forma nos hemos adaptado a él), disponemos de alimentos y bebidas en abundancia, con un elevado contenido de los nutrientes que más nos apetecen, que no necesariamente son los que más nos convienen (tal como explica muy bien José Enrique Campillo en el libro El Mono Obeso).

El Profesor Edward M. Stricker, que hoy nos acompaña, ha estudiado durante 50 años la fisiología de la ingesta, y muy en particular la del sodio. Esto le ha llevado a entender bastante bien el funcionamiento de nuestros sistemas homeostáticos, y cómo estos afectan a la mente más incluso de lo que son afectados por ella. La necesidad precede a la virtud, y a cualquier forma de entendimiento.,o, como diría Sartre, la existencia precede a la esencia. El ser humano es, antes que nada, una máquina de supervivencia que necesita de continuo mantenerse, repararse y crecer, con un flujo permanente de entrada y salida de moléculas en intercambio con el medio ambiente físico y químico (y biológico y social superpuestos).

El Profesor Stricker ha tenido la amabilidad de respondernos unas preguntas. Gracias José M.Guardia por poner las preguntas en un correcto inglés, y a Marzo por hacer lo propio, pero en sentido inverso, con las interesantes respuestas.

En ingles:

1.- What chemicals we cannot do without? What are our biological priorities?

Many of the nutrients we consume are essential to our health and development. Some are more important than others in the sense that we may need larger amounts of some of them, or more rapidly experience the consequence of some nutrient deficiencies. For example, I would place the need for oxygen at the top of the list followed by the cluster of water, glucose, and sodium ion, and then I would include the large group of other minerals and the various vitamins and amino acids that ultimately must be consumed as well. You can view the relevant homeostatic systems from the perspective of how urgent our needs are for these substances. For example, the vital importance of large amounts of oxygen, and the absence of bodily stores of oxygen, demand that breathing be automatically adjusted to small fluctuations in carbon dioxide levels in blood rather than under the control of conscious, voluntary behaviours (except when oxygen is not readily obtainable, as when mammals are under water). The needs for water and glucose have relevant sensations (i.e., thirst, hunger) and ingestive behaviours, and complementary hormonal responses that uniquely conserve water and glucose (i.e., secretion of vasopressin and insulin, respectively). I include the need for Na+ in that second group because many animals (including humans) experience an appetite for salt when Na-deficient, and also secrete a hormone (aldosterone) that conserves Na+. But the other nutrients usually do not have either a specific appetite or a specific conserving hormone so their intake may depend on learned behaviours or their fortuitous consumption while animals are eating food in order to obtain calories.

2.-How much do internal chemical imbalances affect our mind and behaviour? To what extent are we aware of our internal constraints?

As mentioned, the need for water and food are associated with prominent sensations that do not adapt and are difficult to ignore. The need for oxygen, when it occurs, is even more compelling. We may not be aware of other deficiencies until they have been associated with gradually developing dysfunctions (e.g., night blindness as a consequence of dietary deficiency of vitamin A).

3. How do you think the evolution of homeostatic systems was possible?

Its difficult to answer a question like this. Its easier to discuss the obvious benefit of the homeostatic systems that have evolved, which is the maintenance of stability of numerous parameters that are vital for function in animal organisms (e.g., body temperature, blood osmolality, blood volume and blood pressure).

4. Some people eat in big quantities and don't get fat. Others eat normally and turn their lives into a permanent struggle against obesity. Why so much for some and so little for others?

Food intake is only one part of an equation that influences body weight (i.e., body fat). Also relevant is digestion, calorie storage, and energy expenditures. Thus, genetically determined biological differences in one or more of these complex variables can be expected to alter the relation between food intake and body weight.

5. How does the speed of intake affect the processing of what's ingested?

Eating too rapidly can undermine the contribution of useful physiological controls of ingestion. For example, there are feedback signals generated in the small intestine that inhibit further food intake, but when food ingestion is much more rapid than gastric emptying too much food can be consumed before those signals can be sent and influence further ingestion.

6. What is cultural and what is biological in food and drink intake?

This is a key question in trying to understand human food and fluid consumption based on the results of laboratory experiments on animals. I believe the laboratory studies often are essential in understanding the general biological machinery that is presumably present in most if not all mammals, but the behaviour of humans (and no doubt of animals whose behaviour is not constrained by humans) is not always dictated by biological signals.

7. How do nervous and digestive systems communicate with each other? Which rules which, in each case?

The digestive system communicates with the central nervous system largely by sensory neural signals and by blood-borne hormones whose receptors are in the nervous system. Similarly, the nervous system communicates with the digestive system largely by motor neurons and by hormones whose receptors are in the gastrointestinal tract. Proper function represents an appropriate interplay between the two systems.

8. Does neuroendocrinology shatter Descartes's dichotomy between body and mind?

I think that modern neurobiology generally makes clear that the mind is a product of brain function. The biological bases of cognitive function are of intense interest to contemporary neuroscientists, and much more has been learned in the past three decades than in the previous three-plus centuries since Descartes lived.

9. How have things changed in your field of research during the almost 50 years since you entered graduate school?

In the early 1960s, I was a graduate student in Psychology studying the biological bases of behaviour (primarily ingestive behaviour). In those days, biological psychologists usually studied behaviour and guessed about the underlying biological mechanisms that could not be studied directly. In addition, psychologists were trained to observe and understand behaviour and had little training in basic biology. The early 1970s marked a revolution in the substance and perspective of this field with the development of Neuroscience as a discipline. Ever since then, scientists have measured biological variables directly instead of guessing about them. And detailed mastery of information about biological issues has become a necessary pre-requisite for such studies, so research training also became multidisciplinary as opposed to being narrowly focused on behaviour.

10. What are you now working on?

I closed my research laboratory in the summer of 2008, after 42 years of activity. The last 5-7 years of my work was focused on signals generated by the gastrointestinal tract in the control of food and fluid intake, as opposed to signals generated within the nervous system or the cardiovascular system (which had been the long-time focus of some of my work). Although I certainly miss the stimulation and excitement of having a place to evaluate ideas by designing appropriate experiments and analyzing their results, and I miss the unique setting a laboratory provides for training young investigators, I want to spend the remainder of my academic career doing the thing that motivated me to go into academia in the first place which is teaching and advising students. By teaching courses that emphasize scientific process as opposed to scientific facts, I believe I can encourage and develop their skills in the critical evaluation of information that is necessary for solving the complex real-world problems that now confront us. So I am now working on being the best teacher I can be.


En castellano:

1.-¿Sin qué productos químicos no podemos pasarnos? ¿Cuáles son nuestras prioridades biológicas?

Muchos de los nutrientes que consumimos son esenciales para nuestra salud y desarrollo. Algunos son más importantes que otros en el sentido de que podemos necesitar cantidades mayores de algunos, o experimentamos con más rapidez las consecuencias de las deficiencias de algunos nutrientes. Por ejemplo, yo pondría en primer lugar la necesidad de oxígeno, seguida del conjunto de agua, glucosa e ión sodio, y después pondría el gran grupo de otros minerales y las diversas vitaminas y aminoácidos que deben consumirse también. Pueden verse los sistemas homeostáticos relevantes desde el punto de vista de cuán urgentes son nuestras necesidades de esas sustancias. Por ejemplo, la importancia vital de grandes cantidades de oxígeno, y la ausencia de depósitos corporales de oxígeno, demandan que la respiración se ajuste automáticamente a pequeñas fluctuaciones en el nivel de dióxido de carbono en la sangre, antes que bajo el control de conductas conscientes, voluntarias (excepto cuando no se puede obtener oxígeno rápidamente, como los mamíferos bajo el agua). Las necesidades de agua y de glucosa tienen sensaciones relevantes (esto es, sed y hambre) y conductas ingestivas, y respuestas hormonales complementarias que conservan específicamente agua y glucosa (esto es, secreción de vasopresina y de insulina, respectivamente). Incluyo la necesidad de ión sodio en este segundo grupo porque muchos animales (incluidos los humanos) experimentan un apetito de sal cuando son deficitarios en sodio, y también secretan una hormona (la aldosterona) que conserva sodio. Pero los otros nutrientes en general carecen de un apetito específico o una hormona conservadora específica, así que su ingesta puede depender de conductas aprendidas o de su consumo fortuito al ingerir los animales alimento para obtener calorías.

2. ¿Cuánto afectan a nuestra mente y conducta los desequilibrios químicos internos? ¿Hasta qué punto somos conscientes de nuestras necesidades internas?

Como he mencionado, las necesidades de agua y de alimento se asocian a prominentes sensaciones que no se adaptan y son difíciles de ignorar. La necesidad de oxígeno, cuando se presenta, es aún más apremiante. Podemos no ser conscientes de otras deficiencias hasta que se han asociado con disfunciones de desarrollo gradual (por ejemplo, ceguera nocturna como consecuencia de un déficit de vitamina A en la dieta).

3. ¿Cómo piensa que fue posible la evolución de los sistemas homeostáticos?

Es difícil responder a una pregunta así. Es más fácil discutir el obvio beneficio de los sistemas homeostáticos que han evolucionado, que es el mantenimiento de la estabilidad de numerosos parámetros que son vitales para el funcionamiento de los organismos animales (por ejemplo la temperatura corporal, la osmolalidad sanguínea, el volumen sanguíneo y la presión sanguínea).

4. Algunas personas comen mucho y no engordan. Otras comen normalmente y sus vidas son una permanente lucha contra la obesidad. ¿Por qué tanto para algunos y tan poco para otros?

La ingesta de alimentos es sólo una parte de una ecuación que influye en la masa corporal (esto es, en la grasa corporal). También son relevantes la digestión, el almacenamiento de calorías y el consumo energético. Así pues, puede esperarse que diferencias genéticamente determinadas en una o más de estas complejas variables alteren la relación entre ingesta de alimentos y masa corporal.

5. ¿Cómo afecta la velocidad de ingestión al procesado de lo que se ingiere?

Comer con excesiva rapidez puede socavar la contribución de útiles controles fisiológicos de la ingestión. Por ejemplo, hay señales de realimentación generadas en el intestino delgado que inhiben la ulterior ingestión de alimentos; pero cuando la ingestión es mucho más rápida que el vaciado gástrico, puede consumirse demasiado alimento antes de que puedan enviarse esas señales para influir en la ulterior ingestión.

6. ¿Qué es cultural y qué es biológico en la ingesta de alimento y bebida?

Esta es una cuestión clave para intentar entender el consumo humano de alimento y fluidos a partir de los resultados de experimentos de laboratorio en animales. Creo que los estudios de laboratorio son a menudo esenciales para entender la maquinaria biológica general que está presumiblemente presente en la mayoría de los mamíferos, si no en todos, pero la conducta de los seres humanos (y sin duda de los animales cuya conducta no está controlada por seres humanos) no siempre está dictada por señales biológicas.

7. ¿Cómo se comunican entre sí los sistemas nervioso y digestivo? ¿Cuál manda en cuál, en cada caso?

El sistema digestivo se comunica con el sistema nervioso central en gran medida mediante señales sensoriales nerviosas y mediante hormonas transportadas por la sangre cuyos receptores están en el sistema nervioso. De manera similar, el sistema nervioso se comunica con el digestivo en gran medida mediante neuronas motoras y mediante hormonas cuyos receptores están en el tracto gastrointestinal. Una función correcta representa una interacción apropiada entre ambos sistemas.

8. ¿Disuelve la neuroendocrinología la dicotomía cartesiana entre cuerpo y mente?

Pienso que la moderna neurobiología en general deja claro que la mente es un producto de la función cerebral. Las bases biológicas de la función cognitiva son objeto de intenso interés para los neurocientíficos contemporáneos, y se ha aprendido mucho más en las tres últimas décadas que en los tres siglos y pico anteriores, desde que vivió Descartes.

9. ¿Cómo han cambiado las cosas en su campo de investigación durante los casi cincuenta años transcurridos desde que ingresó en la Universidad?

A principios de los 60 yo era un estudiante de tercer ciclo en Psicología que estudiaba las bases biológicas de la conducta (principalmente la conducta ingestiva). En aquellos días, los psicólogos biológicos generalmente estudiaban la conducta y hacían suposiciones sobre los mecanismos biológicos subyacentes que no se podían estudiar directamente. Además, los psicólogos estaban formados para observar y entender la conducta y tenían poca formación en biología básica. Los primeros 70 marcaron una revolución en la sustancia y perspectiva de este campo con el desarrollo de la neurociencia como disciplina. Desde entonces los científicos han medido variables biológicas directamente en lugar de hacer suposiciones sobre ellas. Y un dominio detallado de la información sobre cuestiones biológicas ha llegado a ser un requisito necesario para esos estudios, de modo que la formación en investigación también se hizo multidisciplinaria en lugar de estar estrechamente enfocada en la conducta.

10. ¿En qué trabaja ahora?

Cerré mi laboratorio de investigación en el verano de 2008, tras 42 años de actividad. Los últimos cinco o siete años de mi trabajo se centraron en las señales generadas por el tracto gastrointestinal para el control de la ingesta de alimentos y fluidos, en contraste con las señales generadas en el sistema nervioso o el cardiovascular (que habían sido largo tiempo el foco de parte de mi trabajo).

Aunque ciertamente echo de menos el estímulo y la excitación de tener un lugar para evaluar ideas diseñando experimentos apropiados y analizando sus resultados, y echo de menos el entorno incomparable que para formar a jóvenes investigadores ofrece un laboratorio, quiero pasar el resto de mi carrera académica haciendo lo que me motivó a entrar en ella en primer lugar, que es enseñar y aconsejar a los estudiantes. Creo que impartiendo cursos que subrayan el proceso científico por contraste con los hechos científicos puedo alentar y desarrollar sus capacidades de evaluación crítica de la información, necesaria para resolver los complejos problemas del mundo real a los que ahora nos enfrentamos. Así que ahora trabajo en ser el mejor profesor que soy capaz de ser.