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| Cecilia Lartigue, Paola Vanessa Olguin, Antonio Barajas Martínez, Ruben Fossion, Ana Leonor Rivera, Mireya Osorio Palacios, Marco Martínez, Vania Martínez Garcés y Alejandro Sicilia | |||||||||||
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¿Por qué el ejercicio es importante para sentirnos
bien?, ¿cómo se comunica el cerebro con nuestras extremidades?, ¿cuáles son los efectos de la obesidad sobre nuestra salud?, ¿de qué depende que nuestro organismo funcione adecuadamente? En aras de mejorar la salud de las personas o por curiosidad científica, el ser humano se ha propuesto responder estas y otras preguntas relacionadas con el funcionamiento del organismo. Para ello han surgido dos enfoques contrastantes: el holístico y el reduccionista. El término “holismo” fue utilizado en 1926 por el filósofo y político sudafricano Jan Christian Smuts. Supone que toda entidad es indivisible, por lo que sólo se puede comprender mediante un análisis integral o global. Por otra parte, el término “reduccionismo” es atribuido generalmente al filósofo británico John Stuart Mill, quien lo utilizó en 1843 en su obra Sistema de lógica. En su acepción actual, el reduccionismo supone que al estudiar cada componente de una entidad es posible comprenderla cabalmente.
Historia del enfoque holístico
El enfoque holístico tiene sus raíces en prácticas de culturas antiguas que reconocían la interconexión de los distintos órganos del cuerpo. Por ejemplo, en el Papiro Ebers, uno de los tratados médicos más antiguos (1 500 a.C.), los egipcios expusieron su teoría de los metu (conductos), basada en el descubrimiento de la red de venas y arterias que existe bajo la piel. En el tratado señalaban que una serie de conductos, incluyendo tendones y ligamentos, dispuestos de forma radial, surcan el cuerpo humano y comunican los orificios con el corazón, transportando gases y fluidos vitales como la orina, el semen y la bilis. Cuando el metu se obstruye por alguna torción o rigidez, el soplo vital no puede fluir, por lo que surgen las enfermedades.
Por otra parte, en la Grecia antigua, Hipócrates (440-360 a.C.) planteó que nuestra salud depende del equilibrio entre cuatro líquidos fundamentales llamados humores: la sangre, la flema, la bilis amarilla y la bilis negra. Posteriormente, el médico y filósofo Galeno (129-201 d.C.), nacido bajo el imperio romano, ligó los cuatro humores señalados por Hipócrates con las siguientes cualidades: tibio, frío, húmedo y seco; y estableció la existencia de tres tipos de espíritus en el cuerpo humano. El primero, denominado “espíritus animales”, se origina en el cerebro y se transmite a través de los nervios, es el responsable del pensamiento y de las sensaciones. El segundo tipo, llamado “espíritus vitales”, se encuentra en el corazón y se distribuye mediante las arterias, su función es proporcionar calor y vitalidad. Por último, los “espíritus naturales” se producen en el hígado y se distribuyen por todo el cuerpo a través de la sangre, están a cargo del equilibrio y la armonía del cuerpo y son fundamentales para el funcionamiento correcto de los órganos y sistemas.
Otras aportaciones al estudio del funcionamiento del organismo (fisiología) provinieron del mundo islámico. Un ejemplo sobresaliente es el médico Ibn Sina (Avicenna), nacido en 980 d.C. en lo que hoy es Uzbequistán, quien propuso que la mente y el cuerpo están conectados, y considera que, para mantenerse saludables, es necesario conservar un estado emocional adecuado.
La especialización, un enfoque reduccionista
Una pieza clave en el cambio del enfoque holístico al reduccionista fue el filósofo y matemático francés René Descartes (1596-1650), quien consideraba que el cerebro y el resto del cuerpo son entidades separadas. Los cuerpos vivos son vistos por Descartes como una entidad en donde se expresan las propiedades de la materia, equivalentes a máquinas.
En el siglo xix, se fortaleció el enfoque reduccionista en la medicina y, como consecuencia, surgió la especialización: los médicos comienzan a concentrarse en enfermedades particulares y en órganos específicos, lo cual facilitaba la sistematización de sus hallazgos. En congruencia con la perspectiva de Descartes de que la mente y el cuerpo son entidades separadas, hoy día la medicina se encarga de estudiar qué pasa en los diferentes órganos en situaciones de relajación, estrés, ejercicio, o al ser invadidos por organismos patógenos, mientras que las neurociencias se enfocan en el estudio del sistema nervioso, en el cual tienen lugar los procesos que son fundamento para la cognición y la conducta humana.
Ciertamente, la especialización médica ha sido muy exitosa para entender numerosas enfermedades y mejorar nuestra salud. Los avances en cardiología (estudio del corazón y del sistema circulatorio), gastroenterología (estudio del aparato digestivo), hepatología (estudio del hígado, páncreas y vesícula biliar), entre muchas otras especialidades, permitieron que nuestra expectativa de vida se duplicara en el transcurso del siglo pasado. Este enfoque ha aportado una gran cantidad de información específica de cada órgano que nos permite entenderlo a nivel individual. Sin embargo, también es importante incluir el enfoque holístico en las investigaciones médicas, puesto que nos ayuda a entender la dinámica global del cuerpo humano, debido a que los órganos y sistemas de nuestro cuerpo están conectados y trabajan de manera coordinada. Esto puede ilustrarse con un ejemplo.
Enfrentar el peligro con el corazón y el intestino
Imaginemos el siguiente escenario: caminas por una calle peatonal en tu trayecto a la universidad. Llevas puestos tus audífonos y aprovechas el camino para comerte una rica torta de cochinita pibil. El día es soleado, la calle no está muy concurrida, así que el trayecto es placentero. Súbitamente escuchas un ruido muy intenso de un claxon. Levantas rápidamente la vista y ves una moto intentando frenar, a punto de atropellarte. Das un brinco con una fuerza inusitada y así esquivas el golpe. El conductor de la moto arranca sin decir ni “agua va”. Te quitas los audífonos e intentas seguir tu camino. La torta está intacta en tu mano, pero caes en cuenta de que se te quitó por completo el hambre.
Cuando enfrentamos una situación peligrosa, nuestra actividad digestiva se inhibe, mientras el corazón se acelera. ¿Por qué ocurre esto? Sabemos que nuestro cuerpo requiere distribuir de la mejor manera posible la energía para enfrentar la amenaza y, para ello, necesita disminuir el consumo de energía de sistemas del cuerpo que en ese momento no son prioritarios. En consecuencia, cuando el sistema nervioso percibe el peligro, gracias a su conexión con el sistema endócrino (el encargado de producir hormonas, es decir, sustancias que actúan como mensajeros para activar o desactivar procesos), éste secreta hormonas que llevan el mensaje al aparato digestivo para que disminuya su actividad.
Cabe mencionar que las interacciones de órganos y sistemas ocurren en todo momento, no únicamente en situaciones de peligro. Por ejemplo, cuando comemos, el sistema digestivo descompone los alimentos en nutrimentos y el sistema circulatorio los distribuye a todo el cuerpo para proporcionar energía a los órganos. Cuando hacemos ejercicio, hay una coordinación entre el sistema muscular, cardiovascular y respiratorio; al ponerse en marcha el sistema muscular, el sistema cardiovascular se acelera para bombear más sangre a los músculos, y, al mismo tiempo, el ritmo de la respiración aumenta para suministrar oxígeno a la sangre y eliminar el dióxido de carbono producido por los músculos.
Hacia una medicina integral y personalizada
Para ampliar el conocimiento sobre las interacciones de los distintos órganos y sistemas del cuerpo, en las últimas décadas, algunos grupos de investigación alrededor del mundo han desarrollado el campo de la fisiología de redes o estudio del funcionamiento de redes. Imaginemos al cuerpo humano como una telaraña, en la que se encuentran todos los órganos de nuestro cuerpo. Estos corresponderían a los nodos de la telaraña y las interacciones de los órganos serían los cruces de los hilos.
De acuerdo con la fisiología de redes, para preservar el funcionamiento normal del organismo, las interacciones de los diversos sistemas fisiológicos son fundamentales. Cuando las interacciones son alteradas es factible que sucedan problemas funcionales en órganos específicos o, incluso, en todo el organismo. Podemos visualizarlo como si una pequeña hoja cayera en la telaraña. Quizás rompa algunos hilos, pero el funcionamiento de la red no se ve alterado. En cambio, si cae una piedra encima de la red, o si, como dice la canción, un elefante se columpia en ella, se romperán muchos hilos y, sin duda, la estructura de la red se perderá. Esto es análogo a lo que pasa cuando el cuerpo se enferma, por ejemplo, de covid 19, una enfermedad que ataca diversos órganos y sistemas del cuerpo así como las conexiones entre ellos.
Uno de los pioneros de las redes fisiológicas es el Dr. Plamen Ivanov, de la Universidad de Boston. Con un enfoque holístico, sus investigaciones abordan los mecanismos de control de distintos sistemas y procesos fisiológicos. Por ejemplo, se sabe que cuando estamos dormidos y entramos en la fase rem (en la que soñamos) se pierde tono muscular. Por eso cuando vamos en el transporte público vemos a personas dormidas que de pronto cabecean. Construyendo redes fisiológicas y analizando la actividad cerebral al mismo tiempo que la actividad muscular, el grupo del Dr. Ivanov pudo identificar este mismo fenómeno.
La Dra. Natalia Balagué, de la Universidad de Barcelona, España, también ha hecho aportaciones interesantes al campo de las redes fisiológicas. Estudiando lo que ocurre con el funcionamiento de nuestro cuerpo durante el ejercicio, a través de la medición de las señales eléctricas que emiten distintos órganos, encontró que el ritmo cardiaco y la respiración se acoplan de manera notoria.
El estudio de redes fisiológicas en la UNAM
En la unam, el grupo Calmecac del Instituto de Ciencias Nucleares y del Centro de Ciencias de la Complejidad (C3) ha incursionado en el estudio de redes fisiológicas. Uno de sus supuestos es que en el cuerpo humano existe un balance entre la robustez y la adaptabilidad. La robustez se refiere al control estrecho de cada una de las variables fisiológicas, es decir, aquellas que dan cuenta del funcionamiento de los órganos y sistemas, como la frecuencia cardiaca, la temperatura corporal, la concentración de glucosa y el peso corporal. Para mantenernos en salud, es importante conservar estas variables dentro de ciertos intervalos, por ejemplo, la temperatura corporal alrededor de 36 ºC y la presión arterial de 60 milímetros de mercurio. Sin embargo, también es fundamental la capacidad de adaptarnos a cambios externos e internos, por ejemplo, a una ola de calor o la invasión de una bacteria. A esta capacidad se llama adaptabilidad.
Para construir las redes fisiológicas, el grupo Calmecac trabaja con participantes que pertenecen a entidades y dependencias de la unam, así como con participantes externos. Utiliza variables registradas de manera puntual o mediante series de tiempo. En las primeras se obtiene un solo valor para un tiempo determinado, como las variables antropométricas (peso, estatura, tamaño de la cintura). Estas variables las obtiene midiendo a los participantes en el laboratorio de ciencias nucleares. Otras variables puntuales son obtenidas de los análisis de laboratorios clínicos, como niveles de colesterol, ácido úrico o triglicéridos. Por su parte, las series de tiempo son secuencias de observaciones sobre intervalos separados de manera regular, como el electrocardiograma o el electroencefalograma. Estos datos se obtienen también en dicho laboratorio midiendo directamente a los participantes. En el cuadro 1 se presentan ejemplos de ambos tipos de variables.
Las redes fisiológicas se construyen analizando las interacciones de las variables. Es decir, se investiga qué tanto, por ejemplo, aumentan las proteínas que transportan los lípidos en la sangre si estos últimos aumentan, o si a mayor masa corporal también se incrementa la cantidad total de agua en el cuerpo. Si se detecta que la relación entre una variable y otra es estrecha, se traza una línea gruesa, mientras que, si la relación es débil, se traza una línea delgada. Cuando la relación es nula, no se traza una línea entre las variables. Los grupos de variables que tienen interconexiones más intensas entre sí que con otros grupos de consideran como sistemas regulatorios distintos, es decir, sistemas que llevan a cabo procesos para mantener las variables fisiológicas dentro de intervalos saludables.
Con la construcción de redes fisiológicas este grupo de investigación de la unam ha determinado que la fisiología de los hombres es distinta a la de las mujeres, quienes tienen un número notablemente mayor de interconexiones de las variables que las de los varones. En consecuencia, su organismo es más robusto, mientras que el de los hombres es más adaptable a los cambios externos e internos.
Las diferencias en el funcionamiento del organismo de hombres y mujeres explicarían por qué los primeros tienen mayor tendencia a ser gravemente afectados por el covid 19, pues al presentar menos conexiones que las mujeres, basta con romper unas cuantas de ellas para afectar a todo el sistema. Sin embargo, las mujeres tardarían más en recuperarse de la enfermedad debido al tiempo que toma reestablecer un número mayor de conexiones. Entender que los organismos de hombres y mujeres funcionan de manera distinta es muy relevante, puesto que significa que requieren diagnósticos y tratamientos médicos diferentes.
También se ha encontrado que la edad juega un papel importante en la regulación de las redes fisiológicas. Conforme envejecemos, éstas se vuelven más robustas, por lo que pierden capacidad de adaptarse a los cambios del entorno. Usando redes fisiológicas podemos identificar los sistemas fisiológicos y en un futuro cercano podremos señalar qué variables tienen una mayor influencia en el funcionamiento del cuerpo. Medirlas con regularidad nos permitiría distinguir patrones anormales en su estructura y así tomar las medidas preventivas necesarias.
En conclusión, la especialización en la medicina ha brindado grandes beneficios a la salud humana, que duplicaron nuestra expectativa de vida en el siglo pasado. Complementar el enfoque reduccionista con uno holístico nos puede ayudar a conocer también las interacciones de los distintos órganos del cuerpo. La fisiología de redes es un área de investigación con un enfoque holístico, que permite identificar el tipo y la intensidad de dichas interacciones, diferenciar los sistemas fisiológicos, así como determinar las particularidades de distintos grupos poblacionales, por ejemplo, hombres y mujeres, jóvenes y personas mayores. De esta manera, podemos encaminarnos a una medicina integral, personalizada y preventiva.
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Referencias Bibliográficas
Barajas-Martínez A., J. F. Easton, A. L. Rivera et. al. 2020. “Metabolic Physiological Networks: The Impact of Age”, en Front. Physiol., núm. 11:587994 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33117199). ______, E. Ibarra-Coronado, R. Fossion et al. 2021. “Sex Differences in the Physiological Network of Healthy Young Subjects”, en Frontiers in Physiology, núm. 12 (frontiersin.org/journals/physiology/articles/10.3389/fphys.2021.678507/full).Bartsch R. P., K. K. L. Liu, A. Bashan y P. C. Ivanov. 2015. “Network Physiology: How Organ Systems Dynamically Interact”, en PLOS ONE vol. 10, núm. 11: e01421 43(doi.org/10.1371/journal.pone.0142143). Hristovski, R., N. Balagué y M. Stevanovski. 2023. “Long-term exercise adaptation. Physical aging phenomena in biological networks”, en Network Physiology, núm. 3 (frontiersin.org/journals/network-physiology/articles /10.3389/fnetp.2023.1243736/full). |
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| Cecilia Lartigue, Paola Vanessa Olguin, Antonio Barajas Martínez, Ruben Fossion, Ana Leonor Rivera, Mireya Osorio Palacios Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México. Marco Martínez, Vania Martínez Garcés Facultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma de México. Alejandro Sicilia Centro de Ciencias de la Complejidad, Universidad Nacional Autónoma de México. Cecilia Lartigue es bióloga por la unam, Maestra en Ciencias, por la Universidad de Edimburgo, Reino Unido, y doctora por la Universidad de Toulouse II, Francia. Ha sido guionista para televisión, escritora de artículos de divulgación y arbitrados, y jurado de concursos en su campo de investigación: medio ambiente, agua y comunicación científica. Paola Vanessa Olguin es física con doctorado en Ciencias por la Universidad Autónoma del Estado de Morelos. Se ha especializado en el análisis de métodos lineales y no-lineales de señales electrofisiológicas. Mireya Osorio Palacios es ingeniera en mecatrónica, profesora e investigadora de la unam. Actualmente se encuentra realizando estudios de post-doctorado en el Instituto de Ciencias Nucleares de la unam. Antonio Barajas Martínez es médico, profesor, e investigador con doctorado en ciencias biomédicas. Se ha enfocado en la construcción de redes fisiológicas como método de análisis de la salud y enfermedad. Se encuentra realizando investigación post-doctoral en el Instituto de Ciencias Nucleares. Marco Martínez es es estudiante de medicina en la Facultad de Medicina, unam. Forma parte del Programa de Estudios Combinados en Medicina (pecem) de dicha facultad. Desarrolla su interés por la fisiología y la bioingeniería. Alejandro Sicilia es médico por la Facultad de Medicina, unam. Forma parte del Programa de Estudios Combinados en Medicina (pecem) de dicha facultad. Actualmente se encuentra desarrollando sus estudios de doctorado en fisiología cardiovascular en condiciones de gran altitud en el Centro de Ciencias de la Complejidad (C3). Vania Martínez Garcés es estudiante de medicina, forma parte del Programa de Estudios Combinados en Medicina (pecem) de la Facultad de Medicina de la unam. Actualmente se encuentra desarrollando investigación enanálisis no-lineal de señales fisiológicas. Ruben Fossion es físico con doctorado en física nuclear teórica. Investigador, galardonado, y autor de numerosos trabajos científicos. Experto en fisiología humana como sistema complejo. Ha ocupado roles destacados en la Sociedad Mexicana de Física y ha supervisado múltiples tesis. Ana Leonor Rivera es física, investigadora, profesora y académica mexicana. Con estudios en física nuclear, ha incursionado en el estudio de las ciencias de la complejidad en la fisiología humana, explorando el análisis de series de tiempo y de redes fisiológicas. |
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