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El Conectoma cerebral. 08. Escalas del conectoma II

En la entrada anterior de esta serie introdujimos la idea de que el conexionado cerebral trabaja en varias escala: la micro, la macro y la meso. Nos dio tiempo a comentar el mundo micro, en especial lo referente a las sinapsis. Hoy debemos continuar, y lo vamos a hacer comenzando con el conectoma a vista macro. Aunque para que la ligazón sea más visible y continúe la misma música, os llevo a eso… a un mundo de música ¡dendrítica! Un miembro de una afamada familia musical española, Pablo Toharia Rabasco, ingeniero informático y músico,[1] tuvo la idea de escribir una partitura musical a partir del tamaño, longitud y distribución de las espinas dendríticas. En sus propias palabras: “Demostramos que el análisis de audio de dendritas espinosas con morfología aparentemente similar puede “sonar” bastante diferente, revelando sustratos anatómicos que no son evidentes a partir de una simple inspección visual.[2] Y este es el resultado:

Fragmento de partituras de la música escondida en una dendrita del córtex cingulado de un hombre de 40 años y en la de un hombre de 85 años. Las dos son distintas. (Imagen de ”Musical Representation of Dendritic Spine Distribution: A New Exploratory Tool“, figura 6, Pablo Toharia Rabasco et al., Neuroinformatics, 2014, fair use)

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  1. Le acompañaron en su aventura unos cuantos colegas de la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid: Juan Morales, Octavio de Juan, Isabel Fernaud, Ángel Rodríguez y Javier DeFelipe. []
  2. Musical Representation of Dendritic Spine Distribution: A New Exploratory Tool“, Neuroinformatics, 2014. []

El Conectoma cerebral. 07. Escalas del conectoma I

En la entrada anterior de esta serie sobre el conectoma cerebral habíamos hablado de los tres tipos de redes generalizadas en el conjunto del cerebro: la corticotalámica; las redes “en serie” de la corteza con los ganglios basales o el cerebelo; y las redes difusas de los neuromoduladores. Hoy bajaremos al detalle para explicar otros tres niveles de conexionado atendiendo a su escala. Cuando se intenta entender cómo trabajan las redes cerebrales parece obvio que lo primero debería ser el conocer sus elementos y cómo están conectados. Comenzaremos echándole un vistazo a una foto de nuestro actor.

Disección de un cerebro humano en donde se aprecia claramente la distinción entre la sustancia blanca y la gris. También quedan evidentes los ventrículos internos por donde circula el líquido raquídeo (Wikimedia, CC BY 2.5)

Encima de esas líneas tenéis una imagen de un cerebro diseccionado. Como podéis apreciar, hay zonas más claras y zonas más oscuras. Las más oscuras, o sustancia gris, corresponden a lugares donde se encuentran anidadas los cuerpos de las neuronas y la mayor parte de sus proyecciones dendríticas. Se aprecia con gran claridad cómo forman la capa más exterior del córtex. Luego hay otras zonas internas de tonalidad más claras, la sustancia blanca, formadas en gran medida por las extensiones axonales de las anteriores neuronas. Tienen ese color porque los axones están muy mielinizados, siendo así que la mielina es un material lipoproteico de ese color.[1] Sigue leyendo ›

  1. La mielina es una estructura multilaminar formada por las membranas plasmáticas de las células de Schwann -un tipo de células gliales- que rodean con su citoplasma a los axones de las neuronas, creando una protección, además de otras funciones. Desde el punto de vista bioquímico está constituido por material lipoproteico que constituye algunos sistemas de bicapas fosfolipídicas. Se encuentra en el sistema nervioso de los vertebrados formando una capa gruesa alrededor de los axones neuronales y permite la transmisión de los impulsos nerviosos a distancias relativamente largas gracias a su efecto aislante. Este recubrimiento se conoce como vaina de mielina. []

El Conectoma cerebral. 06. Redes funcionales básicas.

En las entradas anteriores de esta serie acabamos de ver cómo el cerebro, en lo más básico, presenta una dinámica funcional que nos hace suponer que todos sus elementos están perfectamente interconectados, al igual que en una concentración humana masiva cuya dinámica, estando al albur de lo que sucede en su entorno, está condicionada por los patrones cambiantes de contacto personal. En una entrada posterior explicaremos cómo esta red física se despliega según varios niveles y cómo en todos ellos podemos definir sus propios elementos -nodos de la red- y sus particulares interconexiones -caminos de influencia entre nodos-.

Imagen mediante técnicas de tractografía del sistema talamocortical (Wikimedia, CC BY-SA 4.0)

Ahora vamos a sobrevolar el territorio de nuestro interés y analizar lo que creemos que puede ser la foto más global de lo que en el mundo anglosajón se conoce como “brain networks”,[1] el conjunto de redes complejas del cerebro. Vamos a intentar dar una visión general de lo que a día de hoy creemos que son las redes funcionales del encéfalo en su nivel topológico de gran escala.[2] Sigue leyendo ›

  1. Me gusta la forma inglesa net-works porque da la idea de una red trabajando más que una simple red estática []
  2. A partir de lo apuntado por el biólogo y premio Nobel Gerald M. Edelman, en su libro “El universo de la consciencia: cómo la materia se convierte en imaginación”, escrito a la par con Giulio Tononi, pag. 56, Editorial Crítica S.L., 2005. []

El Conectoma cerebral. 05. Indicadores de la percepción consciente.

Cuando estamos en un estado consciente, experiencia que se nos hace evidente por ejemplo nada más despertar del sueño, somos capaces de darnos cuenta de las cosas que percibimos a nuestro alrededor, de nuestros movimientos, de nuestros estados corporales, nuestras emociones y de algo que pudiera parecer tan intangible como los pensamientos. Ayudados por la memoria somos capaces de recordar lo que hicimos ayer, lo que seguramente nos inducirá sensaciones semejantes a las vividas. Y todo ello en milisegundos, casi de forma instantánea. Lo asombroso de ello es que la casuística de todo lo que podemos imaginar puede dibujar lo que sin duda nos parece un conjunto de infinitos casos.

Libro del neurocientífico cognitivo francés Stanislas Dehaene de donde he sacado las ideas para esta entrada.

En la entrada anterior de esta serie ya hablamos de esta tremenda complejidad funcional y de una teoría acerca de qué es lo que sucede en ese estado. Hablamos de conexiones, dinámica y función. Ahora nos vamos a aproximar con otro enfoque, desde una perspectiva menos teórica y más práctica, más de laboratorio. De nuevo nos vamos a ceñir al estado de consciencia, fijándonos exclusivamente en el fenómeno del “acceso consciente”, es decir, aquel “momento vivencial”, casi un instante, en que se enciende una lucecita, aparece un nuevo matiz en nuestra mente que nos dice que lo que está en ella lo podemos manejar a voluntad, lo podemos pensar o comunicar. ¿Cómo sucede esto? o, más simplemente, ¿qué es lo que pasa en nuestro cerebro cuando sentimos esto? Ese momento en que cambiamos de modo subconsciente a modo consciente es una alteración tan real y medible que quizás podamos verla en nuestros laboratorios, lo que nos daría una pista de cómo a partir de la anatomía surge la función. O al menos de cómo pueda estar organizada la anatomía del cerebro y de cuál pueda ser su dinámica en ese caso particular y fácilmente experimentable. Sigue leyendo ›

¿Has leído El auge de Alemania, de James Holland?

James Holland es un historiador inglés, hermano de Tom Holland, el autor de libros tan maravillosos como Fuego Persa[1] o Rubicón.[2] Pero mientras que Tom es especialista en el mundo antiguo, James es especialista en el siglo XX y, en particular, en la Segunda Guerra Mundial.

En efecto, habéis deducido bien, “El auge de Alemania” se refiere a la Alemania nazi que comenzó la contienda en 1939, y es la primera parte de una monumental trilogía denominada “La segunda Guerra Mundial en Occidente: una nueva historia”. Recientemente se ha publicado en España la segunda parte de la trilogía, “El contraataque aliado”, y se espera que el autor publique en breve el último volumen de la trilogía en versión original; viendo lo que ha pasado con los dos primeros volúmenes habrá que esperar seguramente un par de añitos para poder leerlo en español.

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  1. Sobre las guerras médicas libradas entre el Imperio aqueménida Persa y las ciudades griegas en el siglo V A.C. []
  2. Sobre la transformación de la República Romana en Imperio en la época de Julio César. []

El Conectoma cerebral. 04. Unicidad y diversidad. II

En la entrada anterior de esta serie acerca de “El Conectoma cerebral nos habíamos quedado apuntando la pregunta acerca de por qué a partir de un sistema infinitamente variable como es el cerebro emerja una experiencia consciente única. Hoy intentaremos pensar en cómo poner orden dentro de esta aparente nebulosa que parece sugerirnos todo lo contrario: la emergencia de una experiencia no-coherente. Para ello nos vamos a apoyar en las opiniones del premio Nobel de Medicina 1972 Gerald M. Edelman, quien nos propone un modelo mecánico[1] del funcionamiento del cerebro, inmerso en una teoría conocida como la de “la selección de grupos neuronales” o el “darwinismo neuronal”. No vamos a entrar en el detalle de esta teoría, centrándonos en aquellos aspectos de ella que, me parece, se ajustan más a nuestro propósito, que simplemente es el aportar puntos de vista que justifiquen la importancia del conectoma cerebral.

Gerarld M. Edelman y Giulio Tononi, “El Universo en la Conciencia”, Drakontos, edición 2005. Libro que me ha servido de base para exponer los conceptos presentados en esta entrada.

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  1. Mecánico en el sentido de automático o hecho sin reflexión. Lo propio de una máquina. []

¡Hablemos de mosquitos!

Comienzos del mes de julio de 2019. Hace unos pocos días que en el hemisferio boreal se nos vino de repente el verano. A lo largo del año todo el mundo suspira por la llegada de esas fechas, ya que “verano” quiere decir, para la mayoría, lo mismo que “ya llegaron las merecidas vacaciones”. Descanso, relax, naturaleza, amigos y familia, viajes, aventuras… la cara de una alegre moneda que, inevitablemente, nos va a enseñar también su cruz: calor y mosquitos.

Aquí los tenemos, acaban de nacer (Imagen: Hans Verburg/Getty Images, fair use)

En esta entrada voy a hablar de mosquitos, aunque no como un handicap de verano, sino como unos animalillos con los que disfrutar al saber cómo se lo montan en la vida. Una vida curiosa y simple. Como sucede con muchos de nuestros compañeros de viaje, tendría que añadir, aunque sus antepasados ya volaban mucho antes de que los reptiles mamiferoides, nuestros abuelos, corretearan escondiéndose de los grandes dinosaurios. Sigue leyendo ›

El Conectoma cerebral. 03. Unicidad y diversidad. I

En la entrada anterior de esta serie sobre el conectoma cerebral introducíamos de la mano de la “neurona de la abuela” la idea de la necesaria existencia de una comunicación entre neuronas y, por tanto, de la existencia de una interconexión física entre ellas. Ahora toca dar un paso más que nos va a transportar de lo local de la entrada anterior a lo general. La entrada de hoy será la primera parte de esa tarea.

Uno de los aspectos más evidentes de la funcionalidad del cerebro es aquello que nos lleva a un estado mental que detectamos como “ahora soy consciente”, esta percepción conocida en la que nos damos cuenta de lo que nos está pasando. Posiblemente el asomarnos a esa “sensación” nos ayude a encontrar pistas del conexionado de nuestro sistema nervioso.

Alegoría de la interminable espiral de razonamientos que nos lleva de forma casi incontrolable desde olvidadas profundidades hacia desconocidas alturas. O viceversa. (Wikimedia. Escaleras en el Château de la Rochefoucauld, Francia. CC BY-SA 3.0)

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El Conectoma cerebral. 02. Una sencilla idea.

En la entrada anterior de esta serie acerca del conectoma cerebral vimos cómo la evolución imbricó de forma indeleble su estructura física con sus emergencias funcionales. En ésta de hoy se me ocurre que podríamos partir de mínimos e iniciar la andadura con algo tan simple como asomarnos al “patio social” de las neuronas. Vamos a entrar en materia observando cómo algunas de esas células presentan la capacidad de estar “especializadas” en particulares propuestas perceptivas o cognitivas muy concretas. Podemos preguntarnos si quizás eso sea un comportamiento de fondo para todas ellas, lo que nos llevaría de la mano a la idea de que necesariamente deben de trabajar en colaboración con otras. Esta particularidad nos estaría sugiriendo una primera idea acerca de la existencia de redes de actividad neuronal.

Me estoy refiriendo a lo que se conoce como “la neurona de la abuela”.[1] Hoy en día tenemos medios para medir in situ lo que pasa en una única neurona[2] lo que nos ha permitido observar en algunas de ellas su preferencia a responder a un particular tipo de estímulo: se activan con curiosa intensidad cuando el sujeto dueño del cerebro donde habita ve o piensa en su abuela o en cualquier cosa relacionada con ella. Lo cual no nos debe llevar a pensar algo tan simple e inexacto como que esta neurona es la única que soporta el percepto “abuela”, y que si la extirpáramos nos olvidaríamos de tan querido familiar. No es así. Sigue leyendo ›

  1. En los años 60 del siglo pasado Jerry Lettvin, un reconocido científico cognoscitivo norteamericano, postuló la teoría llamada “neurona de la abuela“, que sugería que la información concerniente a un concepto descansaba en una sola neurona. Ahora se sabe que eso, siendo en cierta medida así, no es exactamente cierto. []
  2. Gracias a pequeños microelectrodos que por su tamaño pueden ser implantados en una neurona individual y medir así el estado de sus polarizaciones. []

Un proceso emergente al que hemos llamado vida

Curiosamente, en estos últimos días, escribo el día 11 de junio de 2019, en los comentarios de la entrada 32 de la serie “Biografía de la Vida”, de este blog de El Cedazo, entrada que está dedicada a describir cómo los peces conquistaron la tierra, se ha suscitado un foro en donde se argumentan diversas posturas acerca de la consciencia del hombre. Lo cual me ha hecho pensar en lo que pueda ser la Vida y en lo que pueda ser el Hombre que razona.

¿Qué es la Vida? ¿Qué es estar vivo? Creo que simplemente es un concepto, uno más, inventado por nosotros los hombres para podernos entender cuando hablamos y que concreta un proceso que se halla en el seno de la Existencia con las siguientes características: Vida es lo que cualifica a un sistema capaz de autosubsistir y de autogenerarse. Metabolismo y descendencia.

Físicamente no es nada misterioso, aunque sí complejo. Sigue leyendo ›