La orquesta sinfónica del cerebro

Millones de neuronas conectadas entre sí forman nuestro cerebro, el órgano gracias al cual somos capaces de realizar complicadas tareas. Aunque las células nerviosas se organizan en distintas áreas funcionales, cuando se trata de acciones complejas deben ponerse a trabajar neuronas de muchas zonas. Según un grupo de investigadores de la Universidad de California en Berkeley (EEUU), existen ciertos 'ritmos' cerebrales que actúan como un director de orquesta, reclutando a sus músicos en el momento preciso estén donde estén.
A principios del siglo XX, el alemán Hans Berger descubrió la existencia de ondas cerebrales. Impulsos eléctricos de los que nada se sabía y que abrieron una nueva puerta en el estudio del órgano gris. Era "como escuchar a un grupo numeroso de gente. Si estás a mucha distancia, oyes un murmullo pero eres incapaz de distinguir las conversaciones", explica a ELMUNDO.es José Carmena, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias Computacionales, y del Instituto de Neurociencias de la Universidad de California en Berkeley (EEUU).
Percibirlo como un todo
Con los años, el estudio del cerebro y sus ondas propició un cambio de paradigma que culminó con la edición del libro 'La organización del comportamiento' del neurocientífico Donald Hebb, que proponía que las unidades funcionales del sistema nervioso no eran las neuronas de forma individual -como se pensaba desde que las viera por primera vez Santiago Ramón y Cajal- sino grupos de células que cumplían una misma misión y que podían situarse a gran distancia unas de otras.
"Es una vieja teoría de los años 50 que viene a decir que no importa el sitio del cerebro en el que ocurren las cosas sino las conexiones que existen entre las diferentes zonas", señala Manuel Martín-Loeches, responsable de la sección de Neurociencia Cognitiva del Centro Mixto UCM-ISCIII de Evolución y Comportamiento Humanos. "Esta idea de que nuestro comportamiento tiene más que ver con las conexiones que con otra cosa se ha ido afianzando con los años".
Pero la hipótesis de Hebb planteaba un problema: cómo esas neuronas eran capaces de coordinarse a gran distancia para activarse a la vez. Las pruebas de imagen mostraban que, efectivamente, durante la realización de una tarea compleja -por ejemplo, coger una pelota- hay varias zonas del cerebro que se ponen en marcha para poder calcular su trayectoria y velocidad pero también para adecuar la posición del cuerpo y hacer los movimientos pertinentes, para observar su tamaño, forma, color, etc.
"Cuando percibimos una fruta, vemos su color, su tamaño, su brillo, su sabor, su olor... y se activan distintas zonas en la corteza. Sin embargo, nosotros tenemos una sensación de unificación: una manzana", explica Martín-Loeches. "Esta unificación es posible gracias a la coordinación de las distintas partes del cerebro", añade.
Pero, ¿cómo sucede? Ahí es donde empezaron a cobrar protagonismo las ondas cerebrales.
"Hebb dijo, básicamente, que las neuronas no eran la unidad más importante de trabajo del cerebro, sino que son los grupos celulares los que realmente importan", explica Ryan Canolty, alumno de postdoctorado en el laboratorio de Carmena. Pero "se desconoce cómo varias neuronas de distintas regiones corticales coordinan su actividad fugazmente para formar estos conjuntos".
Tocando la misma partitura a gran distancia
Esta sincronía podría residir, según los experimentos de Carmena y Canolty publicados en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences' ('PNAS'), en las oscilaciones neuronales. Gracias al análisis de los datos procedentes del seguimiento de cuatro macacos mientras que estos realizaban ciertas tareas (de memoria y de interfaz cerebro-máquina), los autores observaron que estas oscilaciones, en el momento adecuado, se acoplan en múltiples áreas de la corteza cerebral coordinando así la actividad de varios grupos neuronales.
Para averiguarlo, "básicamente, han registrado la actividad individual de las neuronas", indica el investigador del UCM-ISCIII. Las células nerviosas producen constantemente lo que los investigadores llaman 'espigas', impulsos eléctricos que van variando en su frecuencia. "Esta actividad aparentemente espontánea de una neurona no lo es tanto", subraya este experto, "ya que depende de lo que sucede en otras partes del cerebro; tanto en sus alrededores -cosa que ya se sabía-, como a gran distancia -tal y como demuestra el estudio".
"La actividad -indica Carmena- ocurre en muchas neuronas distribuidas en distintas partes del cerebro que se coordinan gracias a los ritmos cerebrales". Cuando una de estas oscilaciones alcanza una frecuencia concreta, las neuronas que responden a esa en particular se activan. Igual que ante cierto movimiento de la batuta los violines primeros tocan su partitura y con otro gesto empieza su melodía el viento.
Esta aportación refuerza el papel de las redes neuronales y esclarece algo su funcionamiento. Pero, en lo que al cerebro se refiere, estamos muy lejos de comprenderlo ya que cuanto más sabemos sobre él, más complejo se revela. La esperanza de Martín-Loeches es que "algún día un buen ordenador nos ayude a entenderlo porque nosotros solos no podemos".
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