Las neuronas del manto del calamar han sido muy importantes en la historia de las neurociencias. Gracias a ellas, la investigación neurofisiológica experimentó un gran desarrollo durante la primera mitad del pasado siglo. Sir Alan Hodgkin y colaboradores hicieron numerosos trabajos con esas neuronas; investigaron en ellas los fenómenos electrofisiológicos que intervienen en el impulso nervioso, lo que permitió conocer con cierto detalle su naturaleza. Por sus aportaciones en este campo, en 1963 le fue concedido a Hodgkin el premio Nobel de Fisiología y Medicina. El premio es, quizás, la mejor prueba de la enorme relevancia de sus investigaciones. Aunque he hablado de neuronas, realmente es con los axones neuronales con lo que Hodgkin desarrolló sus trabajos.

¿Por qué los axones del calamar y no los de cualquier otro animal? La razón es que el del manto del calamar es un axón largo y grueso, y eso facilita mucho el trabajo. Tienen unas dimensiones tales (llegan a tener un diámetro de 1 mm), que se les denomina axones gigantes. Es relativamente sencillo insertar electrodos en axones de ese calibre; gracias a ello, pueden aplicarse estímulos eléctricos en cualquier punto del axón y las respuestas que dan los propios axones a esos estímulos son relativamente fáciles de detectar y de medir su magnitud. Los calamares no son los únicos animales que tienen axones gigantes, pero sí eran los que tenía Hodgkin más a mano, ya que él trabajaba en un laboratorio de biología marina, en la ciudad de Plymouth, en el suroeste del Reino Unido. Para Hodgkin era de vital importancia disponer de axones de buen calibre pero, como es obvio, la naturaleza no dispone tales cosas para satisfacer las necesidades de los investigadores. Veamos, pues, por qué razón disponen los calamares de tales axones.

Los impulsos nerviosos consisten en cambios transitorios del potencial eléctrico de membrana que se desplazan a lo largo del axón. Esos cambios se denominan “potenciales de acción” y van desde el cono axónico, donde surgen, hasta las dendritas sinápticas, donde surten sus efectos. Los potenciales de acción son señales, señales que se generan y se envían, a gran frecuencia, en series o “trenes”. Así funcionan las neuronas.

El potencial de acción es una despolarización de la membrana neuronal que se autoalimenta hasta llegar a invertir su signo. En estado de reposo hay una diferencia de potencial entre los lados interno y externo de la membrana axónica que es negativa (el voltaje es del orden de -70 mV). Esa diferencia de potencial eléctrico se debe a que algunos iones (Na⁺, K⁺ y Cl^–) están distribuidos de modo asimétrico a los dos lados de la membrana y al hecho de que ésta no los deja a todos ellos pasar a su través con la misma facilidad. Como su propio nombre indica, cuando ocurre una despolarización, la membrana pierde su polaridad eléctrica y, de hecho, en el curso de un potencial de acción llega a invertirse el signo, pasando la diferencia de potencial de ser negativa a positiva. Esto es consecuencia de un cambio en la permeabilidad de la membrana para con los iones que intervienen en este curioso juego. En reposo el K⁺ pasaba fácilmente de uno a otro lado, pero cuando cambia el potencial, es el Na⁺ el que pasa más fácilmente, y como cada uno de ellos está más concentrado en uno de los lados de la membrana, cambia el signo y el valor del potencial eléctrico de membrana.

Los cambios en la permeabilidad ocurren porque hay canales iónicos (de Na⁺ y de K⁺) que se abren o cierran según cuál sea el potencial de membrana. Son canales a los que se denomina, por razones obvias, “dependientes de voltaje” y son los que al abrirse acentúan (el de Na⁺) o revierten (el de K⁺) la despolarización. Como se abren y cierran de forma secuencial, el fenómeno tiene una duración limitada. Y se transmite a lo largo del axón porque una vez desencadenado en un punto, las zonas adyacentes se ven afectadas por la despolarización y en ellas también se genera el mismo fenómeno. El resultado global es un cambio abrupto y transitorio de la polaridad, cambio que se transmite a lo largo del axón para acabar llegando a las dendritas.

Las cargas positivas que entran en la célula generando la polaridad positiva de la membrana también se desplazan longitudinalmente por el plasma. Cuanto más rápido se desplacen más rápidamente contagiarán a las zonas adyacentes y antes se dispararán potenciales de acción en ellas. Por eso, la rapidez de ese desplazamiento interno es clave para que los impulsos eléctricos se transmitan rápidamente. Pues bien, ese desplazamiento es más rápido cuanto menor es la resistencia que ofrece el plasma al movimiento de cargas, y esa resistencia depende del diámetro; ocurre como en cualquier cable conductor por el que circulan cargas eléctricas. Por ello, cuanto mayor es el diámetro del axón más rápidamente se transmite el impulso nervioso. Y esa es la razón por la que los calamares (y otros animales) tienen esos axones gigantes. En el caso de los calamares son ellos los que garantizan una rápida transmisión de señales a lo largo del manto para provocar la rápida contracción de sus músculos (y la propulsión a chorro) y los de las aletas, que utiliza para orientar la natación.

La información que viaja por esos axones es fundamental a la hora de atrapar presas o de huir de los depredadores; por ello, es de gran importancia que se transmita a la mayor velocidad posible, porque del tiempo que tarden en ejecutarse las órdenes enviadas por el cerebro dependerá el ser o no ser del calamar. Antes hemos visto por qué fueron importantes los axones gigantes para Hodgkin y ahora hemos podido ver por qué lo son para los calamares.

Para terminar, una pequeña anécdota. En cierta ocasión, un conocido científico afirmó que en vez de Hodgkin quienes realmente se merecían el premio Nobel eran los calamares. A Hodgkin no le hizo ni gota de gracia.