El cerebro, elegantemente simple

Tanto se ha hablado de la enorme complejidad del cerebro, y resulta que, al menos en cuanto a la arquitectura de sus conexiones, es ¡°elegantemente simple¡±, dicen unos cient¨ªficos que han logrado hacer un mapa de alt¨ªsima resoluci¨®n del cableado neuronal. Y esa estructura no es una mara?a de fibras, como muchos pensaban. ¡°Hemos descubierto que el cerebro est¨¢ hecho de fibras paralelas y perpendiculares que se cruzan entre s¨ª de forma ordenada¡±, afirma Van J.Wedeen, del Hospital General de Massachusetts (EE UU). ¡°El hecho de encontrar una organizaci¨®n simple en el l¨®bulo frontal de los animales superiores ha sido completamente inesperado, no creo que nadie sospechase que el cerebro tendr¨ªa este tipo de patr¨®n geom¨¦trico omnipresente¡±, a?ade. El avance, dicen los cient¨ªficos, es importante para poder trazar el atlas de las conexiones cerebrales, para conocer su desarrollo y perfilar mejor las teor¨ªas sobre c¨®mo funciona este ¨®rgano y c¨®mo ha evolucionado.

El cerebro, explica la revista Science, donde Wedeen y sus colegas han dado a conocer su trabajo, est¨¢ hecho de dos tipos de tejido: la materia gris de c¨¦lulas nerviosas con funciones espec¨ªficas, y la materia blanca hecha de largas fibras interconectadas o cables. Las trayectorias y las formas de estos cables, d¨®nde y c¨®mo se cruzan y conectan en sus recorridos se ha considerado siempre un asunto complejo y dif¨ªcil de abordar. Pero estos investigadores muestran que el cableado cerebral est¨¢ organizado geom¨¦tricamente y es sorprendentemente simple.

Todas las fibras forman un ¨²nico tejido o rejilla tridimensional, como una tela formada por m¨²ltiples hilos y doblada. Esta estructura, adem¨¢s, no es exclusiva del cerebro humano, ya que los investigadores han observado el mismo patr¨®n en sus experimentos con cuatro especies diferentes de primates no humanos, adem¨¢s de personas voluntarias.

Los an¨¢lisis revelan que todas las fibras entrecruzadas o adyacentes con unas v¨ªas neuronales dadas son perpendiculares o paralelas a dichas v¨ªas. As¨ª se va formando esa estructura de tejido curvado tridimensional. Hasta ahora, destacan los cient¨ªficos en su art¨ªculo en Science, ¡°no estaban claros los principios organizativos de la conectividad cerebral¡±. Hay varias teor¨ªas que proponen una organizaci¨®n geom¨¦trica, reconocen, pero los estudios de alta resoluci¨®n de la conectividad cerebral realizados con sustancias trazadoras hab¨ªan proporcionado indicios limitados de esa organizaci¨®n geom¨¦trica.

El problema es que es dif¨ªcil obtener im¨¢genes detalladas de las conexiones neuronales en el cerebro humano, en parte, porque la corteza desarrolla muchos pliegues y recovecos que enmascaran la estructura de sus conexiones. Adem¨¢s, la utilizaci¨®n de esos trazadores en la investigaci¨®n es una t¨¦cnica invasiva que se ha aplicado en animales, pero que no puede utilizarse con personas.

El hallazgo de Wedeen y sus colegas resulta inseparable del avance tecnol¨®gico que les ha permitido alcanzar esa alta resoluci¨®n en su mapa (a¨²n parcial) de la red de fibras cerebrales. Ellos han utilizado un esc¨¢ner de resonancia magn¨¦tica, denominado de imagen por difusi¨®n espectral, que revela en el cerebro la orientaci¨®n de todas las fibras que cruzan por un punto concreto en una v¨ªa neuronal. El esc¨¢ner detecta el movimiento del agua dentro de las fibras para localizarlas y, como puede ver la orientaci¨®n de m¨²ltiples fibras individuales que se entrecruzan en un punto, permite desvelar la estructura de tejido al aplicar a los datos su nuevo sistema de an¨¢lisis.

¡°La obtenci¨®n de un diagrama de alta resoluci¨®n del cableado de nuestro cerebro es un hito en la neuroanatom¨ªa humana¡±, considera Thomas R. Insel, director del Instituto Nacional de Salud Mental (NIMH) estadounidense. La nueva tecnolog¨ªa ¡°puede revelar diferencias individuales en las conexiones cerebrales que ayuden a diagnosticar y tratar enfermedades cerebrales¡±.

Conviene recordar que los neurocient¨ªficos atacan la investigaci¨®n del cerebro desde varios frentes: desde el enfoque estructural, como en este caso del mapa de las conexiones, hasta el funcional, el gen¨¦tico, el molecular, sin olvidar la perspectiva m¨¦dica, la cognitiva, etc¨¦tera.

La resonancia magn¨¦tica avanzada no solo permite visualizar la red de fibras entrecruzadas, es decir, c¨®mo diferentes partes del cerebro se comunican entre s¨ª, explican los investigadores en un comunicado del NIMH. ¡°A medida que el cerebro se va cableando en la fase de desarrollo temprano, sus conexines forman v¨ªas neuronales horizontal, vertical y transversalmente¡±, contin¨²an. ¡°Esta estructura de tejido parece guiar la conectividad, limitando las opciones de crecimiento a las fibras nerviosas¡±. Es un desarrollo ordenado, lo que confiere eficacia en la formaci¨®n de conexiones de las propias fibras. Adem¨¢s, sugieren los cient¨ªficos, esto facilita la adaptaci¨®n de la estructura a trav¨¦s de la evoluci¨®n.

La antigua idea de una mara?a de miles de interconexiones del cableado cerebral no tiene sentido desde el punto de vista de la evoluci¨®n. ?C¨®mo podr¨ªa la selecci¨®n natural guiar cada uno de esos cables hac¨ªa una configuraci¨®n m¨¢s eficiente, m¨¢s ventajosa? ¡°La misma simplicidad de esta estructura de tejido es la raz¨®n por la que puede acomodar los cambios al azar, graduales, de la evoluci¨®n¡±, explica Wedeen. ¡°Para una estructura simple es m¨¢s f¨¢cil el cambio y la adaptaci¨®n. Esto tiene sentido desde el punto de vista da evoluci¨®n y del desarrollo¡±, concluye.

La nueva tecnolog¨ªa confiere a la investigaci¨®n mucha m¨¢s resoluci¨®n que las t¨¦cnicas de esc¨¢ner previas, destacan los expertos. De momento, el mapa es parcial, aproximadamente un 25% de la estructura de la red, del tejido de fibras, del cerebro humano, pero los expertos est¨¢n ya trabajando con el nuevo esc¨¢ner para llegar al 75%.