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ALCMEON 31

Walter Rudolf Hess
En el cincuentenario del Premio Nobel a la localización de las funciones hipotalámicas.

Darío Raúl Rojas y Mariano Outes1.

En el mes de octubre, se cumplieron cincuenta años de la fecha en que el Real Instituto Carolina2 laureaba con el premio Nobel en fisiología o medicina a los Profesores Egas Moniz y Walter Rudolf Hess. En su oportunidad publicamos un homenaje a Moniz adquiriendo esta deuda con la gran figura de Hess.

Nació en Frauenfeld, en el este suizo, el 17 de marzo de 1881. Su padre, maestro de física, le permitió desde muy temprana edad relacionarse libremente con aparatos, y le enseñó la apropiada cautela que debía guardar con ellos. También obtuvo conocimiento de las fuerzas de la naturaleza de las observaciones que realizó durante sus excursiones a través de las forestas, praderas, lagos y ríos, alrededor de su pueblo natal. Allí concurrió al Gymnasium, completando el curso en 1900. Como estudiante de medicina visitó Lausana, Berna, Berlín, Kiel y Zurich. En esta última universidad alcanzó el grado de Doctor en Medicina en 1906.

Aunque su ambición siempre fue la de ser un fisiólogo, razones externas necesitaron que fuera primero asistente de cirugía, luego en oftalmología y finalmente practicante de esta especialidad. Este rodeo, sin embargo, no le significó una desventaja ya que aprendió, particularmente en oftalmología, a investigar y operar con precisión. El contacto con la fisiopatología también lo proveyó, en muchos aspectos, de una positiva ventaja.

En 1912 tomó la gran decisión, aunque ya era padre de familia, de abandonar una próspera práctica y volver atrás, a una posición de asistente, esta vez en fisiología misma. Su entrenamiento lo obtuvo del Profesor Gaule, un pupilo de Ludwig, y del Profesor Verworn en Bonn. En 1917 fue nominado, no sin gran oposición, Director del Instituto de Fisiología de Zurich, con las correspondientes responsabilidades docentes. Después de la Primera Guerra Mundial visitó los Institutos ingleses, donde pudo conocer decanos de la fisiología como Langley, Sherrington, Starling, Hopkins y Dale.

Los intereses científicos del Profesor Hess se dirigieron primariamente hacia la hemodinamia y, en conexión con ésta, a la regulación de la respiración. Mientras el trabajo experimental sobre la coordinación central de los órganos vegetativos se encontraba, en general, extendido, el surgimiento de un cuadro comprensivo de la representación del sistema nervioso vegetativo en el diencéfalo ha dado motivo a su distinción con el Premio Nobel.

Durante las investigaciones experimentales sobre el diencéfalo, además de la evidencia de representaciones reguladoras que controlan la actividad de los órganos internos en una forma coordinada, fueron observados frecuentemente efectos somatomotores. Seguidamente, se analizaron los síntomas en más detalle y en el proceso se demostró una relación entre funciones de sostén, movimientos de corrección automática y mantenimiento diferenciado del tono de la musculatura esquelética, como sucede con acciones debidas al aparato vestibular. Otras investigaciones de Hess junto con K. Akert, han logrado alguna intuición sobre la representación cortical de la visión y de las regiones oral y faríngea.

Cuando el profesorado y el directorio del Instituto de Fisiología llegaron a un acuerdo sobre las reglamentaciones, Hess tuvo el derecho de transferir todo el material que había adquirido en los años previos, al salón colocado a su disposición. También existió la posibilidad de asignar un lugar de trabajo a sus colaboradores, y de usar la colección neuroanatómica que él había construido para propósitos de investigación. En realidad su trabajo fue más bien restringido en términos de espacio y sobre todo del personal.

Ya tempranamente observó Hess que en los experimentos de estimulación diencefálica, se hacían ocasionalmente evidentes modos de conducta que sugerían una manifestación de actividad psíquica en el animal. Este fue el tema de "The biological aspect of psychology", publicado en 1962, luego de haber descrito en un atlas aparecido en 1956, sus hallazgos fundamentales en la estimulación o extirpación de sitios definidos del diencéfalo. Estos trabajos han contribuido a crear un puente sobre la brecha que artificialmente se había abierto entre la fisiología y la psiquiatría.

En el curso de sus últimos años, fue su afán alcanzar la meta de ampliar la investigación sobre el cerebro. Como resultado de esfuerzos combinados entre un instituto independiente y la Universidad de Zurich, se estableció un profesorado especial para la investigación del cerebro, del cual su primer colaborador, el Profesor K. Akert fue elegido director. El Doctor Walter Rudolf Hess falleció en 1973.

Al igual que hicimos en el homenaje al Profesor Egas Moniz, creemos lo más adecuado citar las palabras del discurso de presentación de la entrega del Premio Nobel, para mejor comprensión de la importancia de los trabajos del Profesor Hess. Así se expresaba entonces, el Profesor H. Olivecrona3:

"Alteza Real, Señoras y Señores.

El Instituto Carolina, a través de la presentación de su Premio Nobel del año, desea recompensar dos importantes descubrimientos en el campo de la neurofisiología y su aplicación clínica, la neurología. Ambos descubrimientos tratan de la conexión entre función y localización en el cerebro.

Los centros primarios de funciones vitales tales como la respiración, el control de la circulación sanguínea, la actividad secretora y motora de los órganos digestivos, y similares, como es bien conocido, están todos localizados en la médula oblongata. Ha sido también comprendido por algún tiempo que las funciones de estos y otros distintos centros reflejos primarios están integrados en el mesencéfalo, que es, la materia gris, agrupada en distintos núcleos, que están localizados debajo de los hemisferios del cerebro, en inmediata proximidad a la hipófisis, la cual ejercita una influencia reguladora sobre gran número de funciones vegetativas. Ha sido encontrado, inter alia, que una operación quirúrgica con el propósito de remover tumores situados en o cerca de esta región es acompañada de enormes peligros debido al hecho que aún leves traumas operatorios en esta sensible área pueden causar trastornos de funciones vitales tales como la regulación de la temperatura y la presión sanguínea.

Si bien hace largo tiempo somos conscientes de la función del cerebro medio como un gran centro del sistema nervioso autónomo, solamente ahora, a través de las investigaciones de Walter Rudolf Hess, la localización de estas funciones se han mapeado en detalle. Por medio del uso de una refinada y precisa técnica ha tenido éxito en la aplicación de un estímulo o en causar la destrucción de muy pequeñas áreas, y así ha sido capaz de estudiar el efecto del estímulo tanto como la desaparición de una función. Para estos experimentos ha usado gatos en los cuales, bajo anestesia, había sido introducido un delgado alambre de metal. El alambre fue eléctricamente aislado a lo largo de toda su extensión excepto en su extremo, que había sido colocado en el centro del área cerebral que sería estudiada. Cuando el animal ha recobrado la conciencia y se ha recuperado enteramente de los efectos de la narcosis, es posible estimular el área del cerebro medio donde está situado el final de la aguja para conducir una débil corriente eléctrica a través del alambre metálico. Entonces ocurren varios efectos, dependientes de la localización del final de la aguja, cada efecto siempre conectado a un centro definido de estimulación. Por estimulación eléctrica de ciertas partes estrictamente limitadas del cerebro medio es posible reproducir funciones autónomas espontáneas. Por estimulación de una parte definida, el animal fue llevado a acurrucarse y entrar en un sueño del cual podía ser despertado tan fácilmente como de un sueño natural. La estimulación de otras áreas4 dio surgimiento a reacciones defensivas que ocurren normalmente si el gato es amenazado por un perro: los cabellos del dorso se erizan, la cola se encrespa, el gato riñe y, si el estímulo no se discontinua, ataca. Otras localizaciones de los estímulos causaron evacuación de los intestinos o la vejiga, acompañada por las posturas características del cuerpo. Desde otras áreas, puede influenciarse la circulación sanguínea y la respiración. Es común de todos estos experimentos con estímulos que ellos liberen funciones complejas, no limitadas a las reacciones características del sistema nervioso autónomo, tales como la evacuación de los intestinos, secreción de saliva, cambio en las pupilas, y similares, que son acompañadas por reacciones de los músculos esqueléticos necesarias y apropiadas a la función autonómica, como las posturas corporales características, tentativas de escape o ataque, y así sucesivamente. Es aparente por estos hechos que en el cerebro medio nosotros tenemos grandes centros de funciones autonómicas que coordinan éstas con reacciones de la musculatura esquelética adaptadas a las funciones individuales. Un ingenioso método hizo posible la exacta determinación de la localización anatómica después de la discontinuación del experimento, y así el sustrato anatómico de las funciones autonómicas complejas pudo ser mapeado. A través de su investigación Hess respondió brillantemente un número de dificultosas cuestiones respecto a la localización de funciones corporales en el cerebro".

El conocimiento de las funciones del hipotálamo es reciente. Rokitansky estaba enterado ya en 1842 que la meningitis basal se asocia frecuentemente con perforación del estómago, y en 1890 Mauthner adjudicaba la somnolencia de la encefalitis a la infección de la base del cerebro. Esta última conclusión recibió apoyo en 1903 del neurólogo italiano Righetti, quien encontró que la somnolencia ocurría en 115 de 775 casos de tumor cerebral y que en el 61% de aquellos que mostraban somnolencia el tumor afectaba indistintamente la pituitaria o el tercer ventrículo. Por ese tiempo Babinski y Fröhlich describieron casos de tumores que se expandían desde la pituitaria y daban lugar a un síndrome de adiposidad e infantilismo sexual. Babinski y Fröhlich no atribuyeron sin embargo, el síndrome a la afectación de la base cerebral, creyeron que se trataba de un trastorno pituitario primario. No es de sorprenderse que aún hoy resulte dificultosa la separación neta de las funciones pituitarias e hipotalámicas.

El primer estudio experimental sobre el hipotálamo es el de Karplus y Kreidl, que apareció en una serie de publicaciones entre 1909 y 1924. Estos científicos estimularon las paredes del tercer ventrículo en gatos y más tarde en monos, provocando cambios en la frecuencia cardíaca y en la presión sanguínea, dilatación de las pupilas, retracción de la membrana nictitante y sudoración. Las reacciones aún ocurrían varias semanas después de la remoción del cortex cerebral, pero eran abolidas por la aplicación local de cocaína. Karplus y Kreidl probaron que estas respuestas eran mediadas por el sistema simpático, ya que desaparecían si la vía simpática periférica era interrumpida o después de la sección cervical de la médula espinal. Más tarde encontraron que los reflejos de dilatación de las pupilas dependían de la integridad del hipotálamo y no del cortex cerebral.

En 1912 Cushing produjo el síndrome adiposo-genital removiendo la glándula pituitaria o dividiendo el tallo hipofisario. En el mismo año Aschner retiró la pituitaria en perros por vía transbucal sin causar estos síntomas, sugiriendo que el síndrome adiposo-genital que Cushing había provocado era debido a lesiones concomitantes de la base cerebral. Las primeras lesiones deliberadas de la base del cerebro fueron las de Camus y Roussy, quienes informaron en 1913 de poliuria transitoria desarrollada si el hipotálamo de perros era lesionado a través del esfenoides. Uno de los perros mostró una poliuria permanente con distrofia adiposo-genital. Los experimentos no fueron descritos en detalle hasta 1922, y en 1921 Bailey y Bremer publicaron su clásico trabajo sobre diabetes insípida experimental con lesiones restringidas al hipotálamo que generaban invariablemente poliuria. También observaron glucosuria transitoria, distrofia adiposo-genital y severa hipersomnia. Después de estas publicaciones de Bailey y Bremer, el conocimiento de las funciones hipotalámicas se desarrolla rápidamente.

Iván Pavlov en 1927 propuso que el sueño es producido por una inhibición activa del cortex y de algunos centros inferiores. Esto implicaría la existencia de elementos nerviosos activos durante el sueño. Solamente Hess encontró que el sueño era producido por estimulación de estructuras del tallo cerebral. En 1932 usó una corriente directa interrumpida 4 a 15 veces por segundo, con la frecuencia de cambio de corriente reducida por medio de condensadores y espirales de autoinducción. Hess encontró que con este tipo de corriente, en experimentos sobre nervios periféricos, lograba una aproximación al umbral de los nervios autonómicos y somáticos. La usó entonces, en el tronco cerebral porque creyó que podía disminuir la propagación del estímulo a estructuras distantes por dispersión de la corriente. En 1938, Harrison, Magoun y Ranson determinaron los umbrales de las estructuras del tronco cerebral para la corriente farádica y para la usada por Hess, señalando que el uso de esta última no estaba justificado. Hess aplicó su corriente directa interrumpida a muchos puntos del tronco cerebral y en varios casos encontró la producción de sueño. En 1936 informaba: "Eigentlichen Schlaf als Effect einer zentralen Reizung erhielten wir niemals aus dem Hypothalamus, mit bemerkenswerter Konstanz dagegen aus dem Grenzgebeit von Subthalamus und Thalamus, und zwar in jenem Bereich, welcher sich in dieser Höhenlage vom Vicq d’Azyrschen Bündel nach vorn und etwas mehr nach hinten erstreckt"5. Sin embargo, los sitios de estimulación que provocaban sueño informados por Hess en 1929 y 1931, mostraban una muy amplia distribución, incluyendo el colliculus superior, el septum pellucidum y la cabeza del núcleo caudado. En el trabajo de 1929 estableció que el sueño profundo era producido por el pasaje de corriente a través de la mitad inferior del cerebro. Harrison en 1940, usó el mismo tipo de corriente, tal como recomendaba Hess, en una larga serie de gatos, produciendo somnolencia, pero la localización de los electrodos y la explicación de los resultados fueron completamente diferentes. El sueño era fácilmente obtenido por el pasaje de corriente a través del área hipotalámica lateral, pero solamente cuando se acompañaba de lesiones. Muchos animales dieron evidencia de excitación y no de sueño, pero en ninguno de estos se encontraron evidencias microscópicas de lesiones al contrario de aquellos en los que el sueño aparecía sin excepción. En 1944, Hess produce sueño conductual a partir de la estimulación talámica paramediana a baja frecuencia dando fundamento a la idea pavloviana de un mecanismo de inhibición interna a partir de un sistema tálamo-cortical sincronizante, de proyección difusa.

Los trabajos sobre localizaciones cerebrales han, por supuesto, proseguido en un continuo avance. Sean suficientes estas notas para dar una imagen de la importancia de la labor de Hess y su momento. Como hombre es un ejemplo de devoción por la naturaleza, de comprehensión y aceptación de un destino. Como fisiólogo nos señala la idea nietzscheana que "La ciencia tiene un éter vital propio. Ni una cultura declinante (como la alejandrina) ni una incultura (como la nuestra) hacen imposible la ciencia"6.

Notas al pie: 1 Médicos del Hospital Braulio A. Moyano. Brandsen 2570. Buenos Aires. E-Mail: drojas@reme.com.ar

2 El Karolinska Institutet fue fundado por iniciativa del rey Carlos XIII en 1810, luego que, en la derrota sufrida en la guerra contra Rusia de 1808-1809, un tercio de los heridos murieran en los hospitales de campo debido a que el conocimiento médico de los cirujanos del ejército era obviamente insuficiente. Entre los fundadores se encontraba Jöns Jacob Berzelius, cuya investigación en el campo de la química prestó fundamentos a la orientación científico natural de la Universidad. En 1861 ésta constaba ya de 8 profesores y 133 estudiantes, siendo su nivel equiparable al de otras universidades.

3 En 1895 Alfred Nobel designó al Karolinska Institutet para manejar la adjudicación del Premio Nobel en Fisiología o Medicina. El premio se entregó por vez primera en 1901. Inicialmente el profesorado del Instituto era el responsable de la selección, hoy es realizada por una Asamblea del Nobel, constituida por 15 miembros, que encarga al Comité del Nobel la labor de obtener los trabajos preliminares e invitar a representantes del mundo científico a suministrar propuestas de candidatos. El Comité analiza las propuestas y las presenta a la Asamblea que toma la decisión.

4 Estas respuestas "afectivo-defensivas" las logra Hess en 1954, con electrodos crónicamente implantados, en el hipotálamo lateral.

5 "Sueño verdadero como efecto de una estimulación central nunca lo obtenemos del hipotálamo, en cambio con notable constancia de la región fronteriza entre subtálamo y tálamo, es decir aquella zona que se extiende hacia adelante del fascículo de Vicq d’Azyr alto y algo más atrás".

6 Friedrich Nietzsche. Consideraciones intempestivas. Fragmentos póstumos, pág. 159. Alianza Editorial. 1994.

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