Hasta David Ruelle se había apartado del formalismo para especular sobre el caos en el corazón, «sistema dinámico de interés trascendental para todos nosotros», escribió.
«El régimen cardíaco normal es periódico; pero hay muchas patologías aperiódicas (como la fibrilación ventricular), que llevan al estado estable de la muerte. Todo hace presumir que podrían derivarse grandes beneficios médicos del estudio con ordenador de un modelo matemático realista, el cual reprodujera los distintos regímenes dinámicos cardíacos».
Equipos de investigadores aceptaron el reto en los Estados Unidos y Canadá. Hacía mucho tiempo que se había reparado en irregularidades del latido del corazón, que se habían estudiado, aislado y clasificado. Un oído educado distingue docenas de ritmos anómalos. A la mirada experta, las figuras puntiagudas del electrocardiograma ofrecen indicios para descubrir el origen y la gravedad de una irregularidad rítmica. El profano se da cuenta de la riqueza del problema atendiendo a la abundancia de nombres que reciben las diversas arritmias. Hay latidos ectópicos, alternancias eléctricas y torsiones de puntas. Hay ritmos acusados de bloqueo y de escape. Hay parasistolia (atrial o ventricular, pura o modulada). Hay ritmos de Wenckebach (simples o complicados). Hay taquicardia. La fibrilación es lo que más mina la perspectiva de sobrevivir. Esta nómina de ritmos, como la de las partes orgánicas, tranquiliza a los médicos. Permite especificar en la diagnosis de los corazones maltrechos, y abordar los trastornos con cierta inteligencia. Pero los investigadores que usaban el instrumental del caos descubrieron que la cardiología tradicional efectuaba generalizaciones discutibles, en el caso de los latidos anómalos del corazón, y que, sin advertirlo, recurría a clasificaciones superficiales que oscurecían las causas fundamentales.
Hallaron el corazón dinámico. Casi siempre sus antecedentes se salían de lo ordinario. Leon Glass, de la Universidad de MacGill, en Montreal, era experto en física y química, en el cultivo de las cuales se sintió atraído por las matemáticas y la irregularidad; completó su tesis doctoral sobre el movimiento atómico en los líquidos, antes de encararse con los latidos anormales del corazón. Típicamente, dijo, los especialistas diagnostican muchas arritmias observando cortas bandas de electrocardiogramas.
—Los médicos lo reducen a un problema de reconocimiento de pautas, a identificar las que han visto en el ejercicio de su profesión y en los libros de texto. Desde luego, no analizan con detalle la dinámica de esos ritmos. Son mucho más ricas de lo que se colige de la lectura de las obras de enseñanza.
En la Harvard Medical School (Escuela Médica de Harvard), Ary L. Goldberger, codirector del laboratorio de arritmia del Beth Israel Hospital (Hospital de la Casa de Israel), creía que la investigación cardiológica representaba el umbral de la colaboración de los fisiólogos con los matemáticos y físicos.
—Estamos ante una frontera nueva, y una clase nueva de fenomenología nos espera más allá de ella —dijo—. Las bifurcaciones y los cambios abruptos de comportamiento que vemos, no tienen explicación en los modelos lineales convencionales. Claramente, necesitamos otros modelos, y la física parece proporcionárnoslos.
Goldberger y otros científicos habían de salvar las barreras del léxico técnico y de la clasificación institucional. En su opinión, la incomodidad y la antipatía que muchos fisiólogos sentían por las matemáticas representaban un obstáculo notable.
—En 1986, la palabra fractal no se encuentra en los libros de fisiología —dijo—. Sin embargo, estoy convencido de que, en 1996, no habrá uno en que no figure.
El médico que escucha el latido cardíaco oye el roce y el choque de fluido contra fluido, fluido contra sólido y sólido contra sólido. La sangre corre de cavidad en cavidad, oprimida por la contracción de los músculos que deja atrás, y dilata los tabiques que tiene delante. Las válvulas fibrosas se cierran, con sonido audible, para impedir el retroceso del torrente sanguíneo. Las contracciones musculares se deben a una complicada onda tridimensional de actividad eléctrica. Simular cualquier aspecto de la conducta del corazón abrumaría a un superordenador; y sería imposible establecer el modelo de todo el ciclo con sus relaciones. Es práctica ajena a los tecnólogos médicos establecer un modelo de ordenador del género tan corriente para un experto en dinámica que diseñe alas para un Boeing, o flujos de motor para la NASA.
Tanteo y error, por ejemplo, han gobernado el diseño de las válvulas cardíacas artificiales, ingenios de metal y material plástico, que ahora prolongan la vida de quienes tienen deficientes las naturales. Hay que reservar un lugar especial, en los anales de la ingeniería, a la válvula del corazón que proporciona la naturaleza, estructura membranosa, flexible y translúcida, con tres minúsculas cavidades en forma de paracaídas. Debe apartarse generosamente, plegándose, para que la sangre entre en las cámaras de bombeo. Para impedir que la corriente sanguínea retroceda, cuando se la impele adelante, ha de llenarse y cerrarse herméticamente a presión, y tiene que hacerlo, sin infiltraciones ni rupturas, dos o tres mil millones de veces. Los ingenieros humanos no han sido tan hábiles. Las válvulas artificiales, de manera general, se han imitado de los fontaneros; diseños típicos, como la «bola enjaulada», se han experimentado, con costo elevado, en animales. Fue bastante difícil salvar los problemas evidentes de escapes y fallos causados por la carga. Muy pocos sospecharon cuán arduo sería eliminar otra dificultad. Como alteraban las pautas de la fluidez en el corazón, las válvulas artificiales engendraron lugares de turbulencia y de estancamiento; cuando se estanca, la sangre forma coágulos, y cuando éstos se quiebran y van al cerebro, provocan ataques. La coagulación interpuso una barrera fatal en la fabricación de corazones artificiales. Sólo a mediados del decenio de 1980, cuando los matemáticos del Courant Institute de la Universidad de Nueva York aplicaron a la cuestión nuevas técnicas de modelo de ordenador, el diseño de las válvulas cardíacas empezó a sacar provecho de la tecnología existente. Su ordenador hizo películas de un corazón activo, fácilmente reconocible, aunque fuese bidimensional. Cientos de puntos, que representaban las partículas sanguíneas, pasaron por la válvula, distendiendo las paredes elásticas del órgano y generando remolinos. Los matemáticos notaron que el corazón agregaba todo un campo de complejidad al problema clásico del flujo de fluidos, porque un modelo realista debía considerar la elasticidad de los tabiques cardíacos. En lugar de fluir sobre una superficie rígida, como el aire en las alas de un avión, la sangre cambiaba dinámicamente y de modo no lineal la superficie del corazón.
Más sutil, y mucho más letal, era la cuestión de las arritmias. La fibrilación ventricular causa al año centenas de millares de defunciones súbitas sólo en los Estados Unidos. En muchas situaciones, la dispara algo específico y bien conocido: la obstrucción de las arterias, que acaba en la muerte del músculo bombeante. El consumo de cocaína, la tensión nerviosa y la hipotermia predisponen a la fibrilación. La irrupción de ésta sigue siendo misteriosa en muchos casos. El médico preferiría ver lesiones, cuando atiende al enfermo que se ha salvado de la fibrilación, porque dispondría de una prueba de la causa. El paciente de corazón aparentemente sano, tras un acceso de fibrilaciones está en realidad más expuesto a sufrir otro ataque.
Hay una metáfora clásica para denotar el corazón fibrilador: una bolsa de gusanos. En vez de contraerse y distenderse, contraerse y distenderse, de forma repetida y periódica, el tejido del músculo cardíaco se retuerce, sin coordinación, impotente para bombear la sangre. En uno que lata como es debido, la señal eléctrica avanza como onda coordinada a través de su estructura tridimensional. Todas las células se contraen al recibir la señal; después se relajan, durante un período crítico de rebeldía, en el que no pueden ponerse en marcha una vez más prematuramente. La onda se interrumpe en el corazón fibrilador, y el órgano nunca está del todo contraído o relajado.
Un rasgo desconcertante de la fibrilación estriba en que muchos de los componentes cardíacos funcionan con normalidad. A menudo, los nódulos marcapasos siguen emitiendo latidos eléctricos uniformes. Las células musculares individuales responden bien. Cada una recibe el estímulo, se contrae, lo transmite y se distiende para esperar el próximo estímulo. El tejido muscular tal vez no revele daño alguno en la autopsia. Ésa es una de las razones por las que los expertos en el caos pensaron que era imprescindible otra exploración global: las partes del corazón fibrilador parecen funcionar, pero el conjunto falla lastimosamente. La fibrilación supone el desorden en un sistema complejo, como los trastornos mentales —tengan o no raíces químicas— lo son en otro.
El corazón no cesará de fibrilar por sí mismo. Es una clase estable de caos. Sólo un choque eléctrico con un aparato desfibrilador —descarga que cualquier especialista en dinámica reconoce como una perturbación masiva— consigue devolver el estado estable al corazón. En conjunto, los desfibriladores son efectivos. Pero su diseño, como el de las válvulas artificiales, ha exigido numerosas conjeturas.
—La tarea de decidir la magnitud y la forma de la descarga eléctrica ha sido estrictamente empírica —dijo Arthur T. Winfree, biólogo teórico—. No había ninguna teoría sobre ello. Ahora parece ser que algunos presupuestos no son correctos. Hay que corregir a fondo el diseño de los desfibriladores, para multiplicar su eficacia y, por lo tanto, multiplicar las posibilidades de éxito.
Se han ensayado, en especial por el método de tanteo y error, terapias con fármacos en otros ritmos cardíacos anormales: «magia negra», como lo definió Winfree. Sin una sólida comprensión teórica de la dinámica del corazón, resulta arriesgado predecir los efectos de un medicamento.
—En los últimos veinte años, se ha efectuado un trabajo maravilloso en la averiguación de los detalles recónditos de la fisiología de la membrana, de todas las funciones precisas, pormenorizadas, de la inmensa complicación de las partes cardíacas. En esencia, la cuestión se halla en estado inmejorable. Pero no se ha considerado la otra cara de la moneda, la de obtener una perspectiva global de cómo actúa el conjunto.