Paisajes en el cerebro

En el estudio del cerebro, a los 100 a?os de que Santiago Ram¨®n y Cajal recibiera el Premio Nobel por su teor¨ªa neuronal, todav¨ªa hay muchas m¨¢s preguntas que respuestas. Tal vez, como se?ala Pasko Rakic, de la Universidad de Yale, porque "es tan complejo como el universo" y el conocimiento acumulado, aunque "enorme", est¨¢ demasiado fragmentado. Sea como fuere, como se vio la semana pasada en la Conferencia sobre Corteza Cerebral del Centenario Cajal en Cosmocaixa de Barcelona, lo que se sabe es m¨¢s que suficiente para retratar d¨®nde y c¨®mo ocurren algunos de los procesos fundamentales de la actividad cerebral. En particular, los que se dan en la corteza, la estructura "m¨¢s humana", como define Javier de Felipe, investigador del Instituto Cajal (CSIC) y codirector del encuentro, organizado por el ¨¢rea de Ciencia y Medio Ambiente de la Fundaci¨®n La Caixa. Las im¨¢genes que se obtienen de esta actividad, se?ala este neurocient¨ªfico, ilustran la belleza de los paisajes del cerebro.

La plasticidad y la estabilidad de la corteza permiten la memoria y el aprendizaje

El lenguaje neuronal consiste en pulsos el¨¦ctricos de un centenar de milivoltios

?Qu¨¦ se ve en esos paisajes? A grandes rasgos, como coincide la mayor¨ªa de neurocient¨ªficos, plasticidad y estabilidad. Ambas caracter¨ªsticas en las dosis suficientes como para que el aprendizaje y la memoria, dos de los procesos que m¨¢s diferencian a los humanos del mundo animal, queden anclados en la corteza cerebral. Pero hay m¨¢s: complejidad y sobre todo conectividad, adem¨¢s de neuronas que dependen de la influencia de los genes y del ambiente. La combinaci¨®n permite visualizar, aunque que sea intuitivamente, c¨®mo se almacena el conocimiento, c¨®mo se genera el pensamiento superior o qu¨¦ mecanismos participan de las emociones o del movimiento. Es decir, casi todo lo que es capaz de hacer nuestro cerebro salvo una cosa: de d¨®nde emana la conciencia.

"Nuestro cerebro es la historia de nuestra vida", resume De Felipe. "Funcionamos gracias a la existencia de circuitos formados por miles de neuronas que interact¨²an entre ellas", contin¨²a. Esos circuitos se modifican por influencia del entorno, lo que determina cambios constantes, aunque a escala microsc¨®pica, en la estructura del cerebro y en unos niveles de actividad que pueden medirse mediante registros el¨¦ctricos.

Por tanto, el cerebro es "pl¨¢stico y moldeable", insiste el neurocient¨ªfico espa?ol. Pero, como matiza Idan Segev, neurobi¨®logo de la Universidad Hebrea de Jerusal¨¦n, est¨¢ formado por unidades funcionales igualmente complejas en su funcionamiento pero con cierto "car¨¢cter universal". Son las neuronas. Las hay en cualquier animal, desde un insecto a un mam¨ªfero. Segev, experto en modelizaci¨®n y uno de los pocos cient¨ªficos con acceso al supercomputador BlueGene de Lausana dedicado al estudio del cerebro, equipara esta unidad b¨¢sica a un microprocesador. De esa equivalencia ha tratado de extraer algo parecido al lenguaje el¨¦ctrico de las neuronas. Lo define como la suma de pulsos el¨¦ctricos, cada uno de ellos de un centenar de milivoltios y una duraci¨®n de milisegundos, que forman algo parecido a un c¨®digo de barras. A trav¨¦s de este lenguaje el cerebro "representa un rostro, una letra o una emoci¨®n", asegura.

No es el ¨²nico c¨®digo que existe, dice Segev. Cada subconjunto de c¨¦lulas especializadas tiene el suyo propio. M¨¢s que la neurona individual, lo que cuenta es el circuito. "Cuando me enamoro hay una regi¨®n espec¨ªfica del cerebro que se activa", dice. La activaci¨®n no provoca el nacimiento de nuevas neuronas, pero s¨ª el establecimiento de nuevas conexiones en la corteza de acuerdo con la intensidad de los est¨ªmulos recibidos. Los circuitos y sus conexiones pueden ser temporales o, por el contrario, permanentes. As¨ª se definir¨ªan, seg¨²n Segev, los distintos tipos de memoria (a corto o largo plazo), el peso del aprendizaje y, por encima de todo, cambios f¨ªsicos "evidentes" no s¨®lo en la corteza cerebral sino incluso en las propias neuronas, algo que se est¨¢ viendo desde hace apenas cinco a?os. "En la corteza hay partes de la neurona que se mueven en una direcci¨®n u otra y producen nuevas ramas con las que hacer conexiones", explica. Estos mecanismos guardan relaci¨®n con el conocimiento y la memoria.

Se est¨¢ viendo c¨®mo se activan partes espec¨ªficas del cerebro, y en particular de la corteza cerebral, en respuesta a est¨ªmulos externos fundamentales, como el movimiento, pero tambi¨¦n internos, como los modulados por el sistema hormonal.Las respuestas deben de estar sincronizados y para ello tiene que existir una ruta que lleve la informaci¨®n de un punto a otro, dice Wolf Singer, del Instituto Max Planck en Francfort. "El cerebro es un sistema muy distribuido en el que ocurren muchas cosas de forma paralela", afirma. "La representaci¨®n de los contenidos, la percepci¨®n de las ideas, los planes, todo debe de estar distribuido porque hay diferentes pautas y una dimensi¨®n temporal". La clave, asegura, es saber c¨®mo se coordinan en la corteza cerebral para que funcionen en conjunto.

Singer lo cuenta con un ejemplo simple: ante una percepci¨®n se desata una emoci¨®n. En cualquier caso, si la ruta es err¨®nea o no existe, aparece alg¨²n tipo de trastorno o alteraci¨®n mental. Repararlo con el reemplazo de neuronas da?adas por otras sanas es "una idea prometedora", en su opini¨®n, pero pocos son los que piensan que sea factible a corto plazo. Como se pregunta Rakic, ?qu¨¦ circuitos establecer¨¢n, c¨®mo reparar¨¢n la funcionalidad perdida? Nadie, por el momento, tiene respuesta para estas cuestiones.