El Cedazo

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.

Esquema de respuesta de la “neurona de la abuela”. En la franja de arriba imágenes similares a las que se presentaron al individuo con el que se realizó la experiencia. Abajo ficción del patrón de respuesta de la “neurona de la abuela”, que no solo se activa frente a la imagen directa, sino también ante la imagen disfrazada o ante la misma palabra que representa a la imagen. Con otras caras normalmente no hay respuesta.

Aunque la abuela, imagen o concepto, es su persona preferida, no es la única que la excita, puesto que se ha comprobado que también puede responder a otras “caras”.^[3] Hay que pensar que este hecho de que se vean estimuladas también por otras caras, otras “personalidades”, que lógicamente deben ser las caras específicas ante las que responden otras “neuronas… de la abuela”, lleva implícito el que las neuronas de la abuela, o de quienes fueren, se tienen que estar hablando entre ellas. Cada una de esas particulares neuronas recibe información y aporta información a otras. Es decir, aunque en la neurona de la abuela parece residir la idea abstracta “abuela”, ésta debe surgir gracias también a la intervención de la información que recibe de otras neuronas, a la vez que influye en otras compañeras con las que parece estar relacionada gracias a la información que les pasa.

Todo eso insinúa, como apunta el físico y profesor de neurociencia Sebastian Seung en su libro “Conectoma: Cómo las conexiones neuronales determinan nuestra identidad”,^[4] a que en el funcionamiento neuronal hay establecida de forma generalizada una organización comunal, una escala jerárquica para la construcción de abstracciones, percepciones o pensamientos que se van integrando a medida que sube el nivel de asociación de la información, generando “ideas” abstractas cada vez más complejas. Por ejemplo, nuestra “abuela” es percibida por el sentido de la vista, que trocea la información visual y la envía a un gran número de complejos circuitos independientes -color, forma, situación espacial, movimiento, texturas…- cada uno gestionando un aspecto particular de la imagen. En el camino la información visual de la “abuela” deberá fusionarse con el proceso neuronal que determina que lo visto es una cara humana. Una cara que dibuja gestos y emociones, particularidades que serán resueltas por otras redes funcionales neuronales. A la vez se le añadirán también las percepciones sensoriales distintas a la vista -olores, sonidos…- y los recuerdos asociados. Así podemos ir imaginando cómo se va complicando el constructo mental, lo que nos permite concebir infinitos procesos que convergen sin lugar a dudas en la identificación de “mi abuela” en un escenario determinado. Mezcla de percepciones reales y evocaciones de la memoria. Seguramente en ese camino hacia la abuela van a surgir múltiples cebos que convocarán a otros pensamientos: abuela-rosquillas-azúcar-análisis de sangre-cita médica-voy en mi coche o en taxi… demostración palpable de la riqueza de la actividad neuronal en el subconsciente cerebral.

Esas escalas jerárquicas de comunicación neuronal tienen que requerir un soporte físico por donde fluir la información. Los patrones de funcionamiento, tales como el que hemos comentado en nuestro ejemplo anterior, requieren una serie de interconexiones entre las neuronas participantes, ya que para generar la percepción o el pensamiento o la propuesta motora se deben hablar entre ellas. Tanto estarán conectadas -realizando sinapsis- con las del “nivel inferior”, de las que reciben información, como con las de “nivel superior” a las que les envían información. Lo cual dibuja un rico escenario para la funcionalidad cerebral repleto de múltiples, activas y cambiantes redes de neuronas, en donde pudiera ser que todas y cada una influyan en todas y cada una de ellas. Así, el hecho de que llegue a activarse la neurona de la “abuela” activará también la del “perfume de la abuela” y viceversa. Lo que nos puede llevar al recuerdo de aquel día que fui a un gran almacén a comprarle un frasco de regalo. Podéis imaginar cualquier correlación de recuerdos… todo será posible si las sinapsis están establecidas y son suficientemente fuertes y rápidas.

Casuística de las más elementales redes neuronales propuesta por Sebastian Seung en su libro “Conectoma”

Sebastian Seung, en su libro “Conectoma” mencionado más arriba, nos propone un modelo con el que encajar el escondido patrón funcional del “parloteo” entre neuronas que bien puede ser directamente entre todas y cada una de las redes, o con una topología paralelo-serie (ver imagen anterior).

En un primer nivel encontraríamos lo que él llama una “asamblea celular”, una estructura de un número variable de neuronas excitables conectadas entre sí por sinapsis. Por esas conexiones circula la información que maneja la asamblea, arriba y abajo, la cual se constituye así como una unidad elemental que representa las asociaciones que intervienen en el pensamiento o en la propuesta sensomotora. A la izquierda de la figura anterior bien podríamos estar viendo la “asamblea celular de la abuela“.

Pero también observamos patrones de funcionamiento más complejos, mediante los cuales se tiene que producir la variopinta fusión de ideas que observamos en la realidad. Ello tiene que emerger al fusionarse también las actividades de varias asambleas celulares de “concepto individual”, lo que al final nos va a pintar los complejos y cambiantes cuadros que percibimos. De este tipo de patrón funcional deberemos inferir que en el cerebro se establece una “superposición de asambleas celulares” en donde la conexión puede efectuarse a través de una sola neurona común o de varias. Todo ello dibuja un segundo escalón en la hipótesis de Seung que nos explicaría la situación perceptiva en donde se mezcla, por ejemplo, “abuela-calidez-bienestar-olor…”. Si miramos el centro de la figura anterior se nos ocurre la idea de que una única neurona de la asamblea “abuela” es la que nos abre de lleno el paso hacia la asamblea celular que gestiona el recuerdo de “su olor”.

Pero aun hay un tercer escalón, o más bien un matiz del segundo. Puesto que la actividad del pensamiento podemos asemejarla a intentar sacar las cerezas del cesto, que hará que vayan encadenándose unas con otras, la idea de la abuela nos lleva a la idea de su perfume, que nos lleva a la de la tienda donde comprarle un regalo, que nos lleva a su vez a aquella novia que tuve… debemos suponer que dentro de la operativa de superposición de asambleas celulares ha de existir también un posible patrón de funcionamiento unidireccional. Lo cual se explicaría si las sinapsis estuvieran dispuestas de tal manera que el flujo de la información entre agrupaciones sólo fuera posible en un sentido. Ello delinea un tercer concepto de elemental red sináptica a la que Seung le da el nombre de “cadena sináptica”.

Pero no solamente la topología es determinante. Lógicamente, también debe resultar definitiva la intensidad con la que los enlaces entre las neuronas de las asambleas transmiten la información. La diversidad de las fortalezas de las sinapsis que participan en la actividad de la red explicaría las preferencias en las evocaciones de unos recuerdos sobre otros o, incluso en sentido contrario, el control de alguno de ellos al producirse su inhibición por el hecho de que la fortaleza de una sinapsis tuviera como consecuencia precisamente el difuminarlo del pensamiento. En otro momento hablaremos con un poco más de detalle acerca de todo ese juego sobre alianzas, traiciones y fortalezas de las sinapsis.

Llegamos al final de la entrada en la que hemos visto cómo la observación más sencilla de los patrones de funcionamiento cerebral nos lleva a hablar de redes, neuronas y enlaces. Nos cuenta acerca de la existencia de un trabajo en equipo desarrollado en las arquitecturas más sutiles del sistema nervioso. En la siguiente entrada nos elevaremos sobre la sencilla imagen funcional que hemos explicado hasta aquí para pasar a otra imagen funcional que se mueve en un nivel neuronal más global, particularizándola en lo que entendemos como estado cerebral “consciente”. Más concretamente, vamos a intentar analizar cómo es la actividad en el cerebro durante el momento preciso que podemos llamar de “acceso a lo consciente”, lo que sucede en esa vaporosa frontera temporal entre el “miro” y el “veo”, entre “escucho” y “oigo”. Lo que nos va a conducir, otra vez más, a un mundo de conversaciones neuronales en interrelaciones de ida y vuelta, y a la necesaria hipótesis de un conectoma de donde emerja la función.

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. [↩]
3. En este caso “caras” quiere expresar todo el entorno relacionado con otras personas distintas, desde realmente su cara hasta el resto de sus “circunstancias”. Lo mismo sucede para otros conceptos que podemos ver o en los que pensar: todos ellos tienen sus neuronas que los prefieren. [↩]
4. Sebastian Seung es un conocido físico teórico coreano-estadounidense y un experto multidisciplinario cuyos esfuerzos de investigación han abarcado los campos de la neurociencia, la física, la bioinformática y la inteligencia artificial, siendo muy conocido por su defensa de la conectómica: “Connectome: How the Brain’s Wiring Makes Us Who We Are”, publicado en 2012. [↩]

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