En una entrada anterior se expuso uno de los mitos más extendidos de la neurociencia: los tres cerebros. Pero la existencia de tres niveles, cada uno resposable de una serie de conductas, es sólo una de tantas metáforas que se utilizan para explicar cómo funciona este órgano.
Otra aproximación que intenta explicar el cerebro es la que atribuye distintas funciones a distintas regiones. Lo que se conoce como localizacionismo. Gracias al avance de las técnicas de neuroimagen se fue capaz de observar por primera vez cómo se activaban diferentes áreas del cerebro durante el desarrollo de distintas tareas. Esto invitaba a pensar que, efectivamente, diferentes zonas cerebrales eran responsables de distintas funciones y fenómenos psicológicos como el miedo, el lenguaje, la memoria, etc. Pero el cerebro no se activa con una tarea, ni «almacena» recuerdos. Estas ideas son metáforas derivadas de creencias sobre el cerebro que hoy están obsoletas.
La visión más actual sugiere que, en realidad, el cerebro es una red. Unos 128.000 millones de neuronas situadas en diferentes áreas interconectadas trabajando como una sola unidad funcional. La absurda cantidad de conexiones que pueden establecerse en el cerebro se produce gracias a la morfología de las neuronas. Una imagen útil puede ser imaginar la neurona como un árbol, con frondosas ramas (dendritas) en la parte superior, un largo tronco (axón) y raíces. Las dendritas reciben señales de otras neuronas (aferencias), mientras que el axón envía señales a otras neuronas (eferencias) a través de sus raíces. Esta disposición de dendritas, axones y sinapsis entrelaza los miles de millones de neuronas individuales en una red.
Aeropuertos y neuronas
La comunicación entre las neuronas es constante. Puede fortalecerse o debilitarse en función de diversos aspectos ambientales. Pero nunca se detiene. En ningún sitio. Hasta la muerte. Esta actividad constante implica gasto energético. El modo en que la evolución trata de hacer eficiente la comunicación neuronal es mediante conexiones más locales. De modo que cada neurona conecta con «unas pocas» sin necesidad de enlazarse con todas directamente, evitando así que el cerebro se quede sin recursos. Lisa Feldman utiliza un muy buen ejemplo para ilustrar el modo en que se comunican las neuronas: el sistema global de transporte aéreo.
El sistema internacional de transporte aéreo es una red de unos 17.000 aeropuertos repartidos por todo el mundo. Cada aeropuerto mantiene vuelos directos con otros aeropuertos, pero solo con algunos. Si cada aeropuerto enviara vuelos a todos los demás, el tráfico aéreo aumentaría en miles de millones de vuelos por año, todo el sistema se quedaría sin combustible, pilotos y pistas; y finalmente colapsaría.
Para que esto no ocurra, algunos aeropuertos alivian la carga del resto actuando como centros de conexión. Por ejemplo, no hay ningún vuelo directo de Madrid a Los Ángeles. Primero hay que volar a un centro de conexión como JFK en Nueva York, y luego subirse a un segundo vuelo hasta Los Ángeles. A veces, por el coste del vuelo, resulta más económico hacer una segunda escala, incluso. El sistema de centros de conexión es flexible y escalable, y constituye el eje sobre el que se organizan los viajes internacionales. Permite que todos los aeropuertos participen a escala global, aunque muchos de ellos se centren en vuelos locales.
Nuestra red cerebral está organizada de manera similar: las neuronas forman grupos que son como aeropuertos. La mayoría de las conexiones entrantes y salientes de un grupo son de carácter local, de modo que, como haría un aeropuerto, el grupo sirve principalmente al tráfico local. Otros grupos actúan como centros de comunicación: están densamente conectados con muchos otros grupos y algunos de sus axones se extienden a través del cerebro y actúan como conexiones de larga distancia. Esos centros cerebrales logran que un sistema complejo resulte eficiente, ya que permite que la mayoría de las neuronas participen a escala global aunque se centren en un ámbito más local. Los centros de conexión son el eje sobre el que se organiza la comunicación en todo el cerebro.
Acudir al ejemplo del sistema de transporte es útil para empezar a comprender qué puede haber detrás de ciertas condiciones problemáticas, como la dislexia, el dolor crónico, o incluso la depresión. Cuando un centro de conexión aeroportuaria importante como Frankfurt, Heathrow, o el JFK, sufren retrasos, huelgas, etc., las comunicaciones sufren. Cuando los centros de conexión cerebral dejan de funcionar adecuadamente, suceden cosas. Los centros son puntos vulnerables porque son clave para la eficiencia: permiten que el cerebro funcione sin agotar el presupuesto corporal.
Dinamismo neural
Otra de las características de la red cerebral es su dinamismo. El cerebro está en constante actividad y cambio. Los cambios rápidos son provocados por la comunicación entre los mensajeros químicos que el cerebro utiliza para hacer que todo fluya de manera eficiente. Del mismo modo que el sistema internacional de transporte se vale del personal de los aeropuertos. Los neurotransmisores y neuromoduladores no solo actúan sobre sus receptores, sino que interactúan entre sí. De modo que el funcionamiento de un sistema puede afectar al desempeño de otro. Así, estas moléculas permiten que la estructura única del cerebro asuma billones de patrones de actividad distintos de forma casi inmediata. Otros cambios son más lentos. Y tienen que ver con la «construcción de nuevos aeropuertos o la renovación de terminales». Esto es la neuroplasticidad, de la que hablamos hace mucho tiempo en este mismo blog.
Otro aspecto curioso del dinamismo del cerebro es la capacidad de las neuronas para adoptar distintos roles. Desde siempre se ha enseñado que las neuronas de la corteza visual responden a estímulos luminosos, las neuronas de la corteza auditiva responden a estímulos acústicos, que las neuronas de la corteza somatosensorial responden a estímulos hápticos, etc. Sin embargo, esto no es tan rígido como se pueda pensar.
Multitud de neuronas son tan flexibles que su principal función es tener varias funciones. En general, ninguna neurona tiene una única función, aunque sí es probable que una determinada neurona contribuya a unas funciones más que a otras. Incluso cuando se atribuye un nombre a un área concreta del cerebro asociada a una función, como «corteza visual» o la «red del lenguaje», esto tiende más a reflejar el enfoque de quien observa que una evidencia de función exclusiva realizada por esa parte del cerebro.
No todas las neuronas pueden hacer de todo, pero cualquier neurona puede hacer más de una cosa. Al igual que un mismo aeropuerto puede gestionar despegues y aterrizajes, vender billetes y servir comida basura. Un ejemplo de ello es una parte de la famosa corteza prefrontal denominada corteza prefrontal dorsomedial. Esta región del cerebro interviene regularmente en la memoria, las emociones, la percepción, la toma de decisiones, el dolor, los juicios morales, la imaginación, el lenguaje y la empatía.
Degeneración y función
Del mismo modo que un cluster neuronal puede estar implicado en diferentes conductas y procesos, el mismo proceso puede estar dirigido por distintos grupos de neuronas. Esta propiedad es conocida como degeneración. Pero esto no es exclusivo de las neuronas. Por ejemplo, un mismo color de ojos puede estar determinado por la combinación de diferentes genes. El sentido del olfato funciona también por degeneración. En el cerebro, esto supone que las acciones y experiencias pueden crearse de múltiples formas. Cada vez que nos asustamos, por ejemplo, el cerebro puede construir ese sentimiento con varios conjuntos de neuronas.
Tal vez te preguntes pues cómo es posible que se sigan estudiando cosas como «el centro de la emoción», «el área del lenguaje», o «la región de la toma de decisiones».
Todas estas características convergen en una propiedad: complejidad. Un sistema tiene mayor o menor complejidad en función de la cantidad de información que sea capaz de gestionar al enfrentarse a una situación concreta, más o menos novedosa. El cerebro humano es complejo gracias a la capacidad que tienen las células que lo forman para comunicarse, adaptarse, reconfigurarse y cooperar. Es gracias a esta complejidad que las personas somos capaces de utilizar símbolos y ponernos de acuerdo sobre su importancia y significado, planear en el futuro, imaginar, crear, recuperarnos de lesiones, aprender, recordar…
Puede que los cerebros humanos se cuenten entre los más complejos de la Tierra, pero no son los únicos dotados de alta complejidad. El comportamiento inteligente se ha observado muchas veces en diferentes especies con cerebros estructurados de manera distinta. El pulpo, por ejemplo, tiene un complejo cerebro distribuido por todo su cuerpo. Los pulpos son capaces de resolver rompecabezas e incluso de desmontar sus tanques en los acuarios. También los cerebros de las aves pueden ser complejos, siendo algunas especies de pájaros capaces de utilizar herramientas sencillas y mostrando cierta capacidad de lenguaje. El cerebro humano, por muy complejo que sea, no es el culmen de la evolución; simplemente está bien adaptado a los entornos que habita.
Para terminar, decir que la metáfora de la asociación internacional de transporte aéreo no es perfecta. Pero creo que está bastante bien para ilustrar la forma en que funciona el cerebro. En la medida en que se descubra más cosas sobre este órgano y sus interconexiones, seguro que aparecen maneras de describirlo más refinadas. Espero estar aquí para contarlo :).
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