¿Por qué las leyes del caos habían de aplicarse al corazón, de tejido peculiar, con células, que componen fibras ramificadas o relacionadas entre sí, y que transportan iones de calcio, potasio y sodio? La cuestión intrigaba a científicos de la Universidad de McGill y el Massachusetts Institute of Technology.
En McGill, Leon Glass y sus colegas Michael Guevara y Alvin Schrier efectuaron una de las investigaciones más comentadas de la corta historia de la dinámica no lineal. Emplearon diminutos agregados de células cardíacas de embriones de pollo de siete días. Tales bolitas celulares, de algo más de un milímetro de diámetro, colocadas en un plato y sacudidas, latían espontáneamente al promedio de una vez por segundo, sin la intervención de un marcapasos exterior. La pulsación se percibía con claridad con el microscopio. A continuación, se ideó aplicar un ritmo externo. Los científicos de McGill lo llevaron a efecto con un microelectrodo, delgado tubito de cristal acabado en punta sutil que insertaron en una de las células. La corriente eléctrica, a través del tubo, estimuló el conjunto celular con fuerza y ritmo regulables a voluntad.
Resumieron, en 1981, sus hallazgos como sigue en las páginas de Science: «El comportamiento dinámico extraño, visto precedentemente en estudios matemáticos y experimentos de las ciencias físicas, puede en general presentarse cuando se perturban de forma periódica los osciladores biológicos». Observaron duplicación de período, esto es, pautas de latido que se bifurcaban una y otra vez, si se alteraba el estímulo. Hicieron mapas de Poincaré y de ciclos. Estudiaron la intermitencia y el bloqueo.
—Pueden establecerse muchos ritmos distintos entre un estímulo y un trocito de corazón de pollo —dijo Glass—. Con las matemáticas no lineales, entendemos bastante bien los diferentes ritmos y su disposición. Al presente, la enseñanza de los cardiólogos no incluye matemáticas dignas de mención; pero, según concebimos estas cuestiones, ése es el modo en que, en algún momento, las generaciones venideras habrán de considerarlas.
Mientras tanto, durante un programa sobre ciencias médicas y tecnología en que colaboraban Harvard y el MIT, Richard J. Cohen, cardiólogo y físico, encontró un ámbito de series de duplicación de período en experimentos con perros. Con modelos de ordenador, ensayó un esquema plausible, en que las olas de la actividad eléctrica se rompían en islas de tejidos.
—Es ejemplo evidente del fenómeno de Feigenbaum —dijo el investigador—, un fenómeno regular que, en determinadas circunstancias, se vuelve caótico. De ello resulta que la actividad eléctrica del corazón guarda estrecho paralelismo con sistemas en los que se da el comportamiento caótico.
Los científicos de McGill recurrieron también a los antiguos datos acopiados sobre diversos géneros de latidos cardíacos anormales. En un síndrome muy conocido, los anómalos, ectópicos, se mezclaban con los normales, sinuosos. Glass y sus colegas examinaron las pautas y contaron los sinuosos intercalados entre los ectópicos. El número variaba en unas personas, aunque siempre, por causa ignorada, era impar: 3, 5 o 7. En otras personas, el de los normales formaba siempre parte de la secuencia: 2, 5, 8, 11…
—Se han efectuado esas fantásticas observaciones numerológicas, pero los mecanismos no se comprenden con facilidad —comentó Glass—. Hay a menudo alguna regularidad en esos números, y, también con frecuencia, gran irregularidad. Es un lema de este asunto: orden en el caos.
Los conceptos de la fibrilación adoptaron por lo común dos aspectos. Idea clásica era que las señales secundarias de marcapasos procedían de centros anormales, en el interior del propio músculo cardíaco, y que chocaban con la señal principal. Tales centros ectópicos diminutos emitían ondas a intervalos inoportunos, y se pensó que la acción simultánea y la acumulación parcial rompían la onda coordinada de contracción. La exploración de los científicos de McGill proporcionó cierto apoyo a esta tesis, demostrando que una serie de disfunciones dinámicas puede derivarse de la acción recíproca de una pulsación externa y un ritmo inherente al tejido del corazón. Pero aún se explicaba con dificultad por qué habían de surgir, en primer lugar, centros secundarios de marcapasos.
El otro concepto se concentró no en la iniciación de las ondas eléctricas, sino en el modo como son conducidas a través del corazón. Los investigadores de Harvard y el MIT lo siguieron. Averiguaron que había anomalías en la onda, que, girando en círculos apretados, podían causar el «reingreso», en el que algunas áreas iniciaban demasiado pronto un nuevo latido, impidiendo que el corazón hiciera la pausa imprescindible para que el bombeo fuese coordinado.
Insistiendo en los métodos de la dinámica no lineal, los dos grupos de investigadores pudieron usar el conocimiento de que el cambio leve en un parámetro —tal vez en la regulación o en la conductividad eléctrica— acaso llevara un sistema, sano en todos los aspectos, mediante un punto de bifurcación, a un comportamiento cualitativamente nuevo. También empezaron a encontrar un campo común para el estudio global de los trastornos cardíacos, asociando desórdenes que antes se consideraban inconexos. Además, Winfree creyó que, no obstante el diferente enfoque, la escuela del latido ectópico y la del reingreso estaban en lo cierto. Su criterio topológico sugería que las dos ideas podían formar una sola.
—Los objetos dinámicos suelen ser contraintuitivos, y el corazón se halla en ese caso —dijo Winfree.
Los cardiólogos alimentaron la esperanza de que la investigación produciría un método científico para identificar a las personas expuestas a la fibrilación, diseñar aparatos desfibriladores y prescribir fármacos. Winfree esperó que la visión total y matemática de aquellas cuestiones fecundaría una disciplina casi inexistente en los Estados Unidos: la biología teórica.