¿Cómo funciona el cerebro?
“El cerebro es el órgano más difícil de estudiar —indica E. Fuller Torrey, psiquiatra del Instituto Nacional de Salud Mental de Estados Unidos—. Lo llevamos sobre los hombros en una caja que obstaculiza grandemente la investigación.”
NO OBSTANTE, como señalan los científicos, se ha aprendido mucho sobre la forma en la que el cerebro procesa la información que recibe de los cinco sentidos. Examinemos, por ejemplo, cómo actúa ante las sensaciones visuales.
Los ojos de la mente
La luz atraviesa el ojo e incide en la retina, membrana de tres capas de células situada en la parte posterior del globo ocular. Luego prosigue hasta la tercera capa, que contiene los bastoncillos (células sensibles al brillo) y los conos (células que reaccionan a las ondas lumínicas correspondientes a los colores rojo, verde y azul). Ambos tipos de células contienen un pigmento que se decolora con la luz, lo que desencadena el envío de una señal a las células de la segunda capa, y de ahí a otras células de la capa superior, cuyos axones se combinan para formar el nervio óptico.
Los millones de neuronas del nervio óptico se extienden hasta un entrecruzamiento situado en el cerebro: el quiasma óptico. Allí convergen las neuronas que transportan las señales procedentes de la sección izquierda de ambas retinas. Luego, los impulsos siguen trayectos paralelos hacia el hemisferio izquierdo. Así mismo, las señales correspondientes a la sección derecha de cada retina unen fuerzas y viajan hacia el hemisferio derecho. Los impulsos prosiguen hasta una estación de relevo situada en el tálamo, y desde allí, las siguientes neuronas los dirigen a una zona de la parte posterior del cerebro: la corteza visual.
Los diversos datos visuales recorren por sendas paralelas. Los investigadores actuales saben que la corteza visual primaria, así como una región cercana, actúan como una oficina de correos, que clasifica, redirige e integra las informaciones transmitidas por las neuronas. Una tercera región detecta la figura —por ejemplo, el contorno de un objeto— y el movimiento. Una cuarta, reconoce tanto la forma como el color, y una quinta, actualiza continuamente los mapas de datos visuales a fin de seguir el movimiento. Las últimas investigaciones revelan que la información que capta el ojo llega a procesarse en un total de treinta áreas cerebrales. Pero ¿cómo se combina todo para que captemos las imágenes? Sí, ¿cómo “ve” la mente?
“Ver” con el cerebro
Aunque el ojo reúne los datos para el cerebro, es patente que los procesa la corteza. Ante la misma escena, una cámara capta todos los detalles, mientras que con los ojos solo se observa conscientemente la parte en que uno centra la atención. Este logro del cerebro es aún un misterio. Hay quien opina que es el resultado de integrar paso a paso la información visual en las llamadas zonas de convergencia, que nos ayudan a comparar lo que vemos con lo que ya sabemos. Otros indican que cuando no logramos ver algo con claridad se debe, sencillamente, a que las neuronas que controlan la visión atenta no están emitiendo impulsos.
Sea como sea, las dificultades con que tropieza la ciencia a la hora de explicar la visión palidecen ante las que tiene para determinar qué entrañan realmente la consciencia y la mente. Mediante técnicas de obtención de imágenes, como la resonancia magnética y la tomografía por emisión de positrones, los científicos disponen de una nueva ventana al cerebro humano. Además, gracias a la observación del flujo sanguíneo que reciben ciertas zonas de este órgano durante algunos procesos intelectuales han podido concluir, con relativa certeza, que según se trate de oír las palabras, visualizarlas o pronunciarlas, entra en juego una u otra zona de la corteza. No obstante, un escritor señala que “el fenómeno de la mente, de la consciencia, es mucho más complejo [...] de lo que nadie imaginaba”. En efecto, quedan por desentrañar muchos misterios del cerebro.
El cerebro: ¿solo una maravillosa computadora?
Para entender mejor nuestro complejo cerebro, pueden resultar útiles algunas comparaciones. A comienzos de la revolución industrial (a mediados del siglo XVIII) era común asemejarlo a una máquina. Más tarde, al convertirse el teléfono en símbolo de progreso, el órgano fue equiparado a una centralita donde una operadora tomaba las decisiones. Y ahora que la informática realiza tareas complicadas, hay quien se vale de la analogía de una computadora. Pero ¿hace justicia este símil al funcionamiento del cerebro?
Existen varias diferencias fundamentales. En esencia, el cerebro no es un sistema eléctrico, sino químico. En cada célula tienen lugar numerosas reacciones químicas, algo que difiere mucho del funcionamiento de los equipos informáticos. Además, como indica la doctora Susan Greenfield, en contraposición a la computadora, que requiere instrucciones previas, “nadie programa el cerebro: este órgano actúa de forma previsora y espontánea”.
La comunicación entre neuronas es compleja. Muchas reaccionan a 1.000 señales sinápticas, o aun más. Para entender qué implica este hecho, veamos la conclusión a la que llegó un neurobiólogo que, tratando de descubrir cómo reconocemos los olores, estudió un área de la base del cerebro situada encima y detrás de la nariz. Dijo: “Hasta en esta tarea, que parece un juego de niños si se compara con demostrar un teorema geométrico o comprender un cuarteto de cuerdas de Beethoven, intervienen unos seis millones de neuronas, cada una de las cuales quizás reciba 10.000 señales de sus compañeras”.
Pero el cerebro es más que una colección de neuronas. A cada una de ellas le corresponden varias células gliales, que además de dar cohesión al cerebro, aíslan eléctricamente las neuronas, forman barreras protectoras entre estas y los vasos sanguíneos y combaten las infecciones. Los expertos creen que las células gliales quizás realicen funciones aún desconocidas. De ahí que la revista The Economist diga que “la fácil analogía de la computadora, que procesa la información digitalmente, tal vez sea tan incompleta que induzca a error”.
Pero aún nos queda otro misterio por analizar.
¿De qué están hechos los recuerdos?
La memoria, que, en palabras del profesor Richard F. Thompson, “pudiera ser el fenómeno natural más extraordinario”, implica diversas funciones del cerebro. En su mayoría, los estudiosos de este órgano establecen dos clases de memoria: declarativa, que está relacionada con el almacenamiento de datos, y procedimental, que tiene que ver con las destrezas y los hábitos. El libro The Brain—A Neuroscience Primer (El cerebro: rudimentos de neurociencia) clasifica la memoria según el tiempo implicado: la memoria a muy corto plazo dura unos cien milisegundos; la memoria a corto plazo, varios segundos; la memoria operativa almacena las experiencias recientes, y la memoria a largo plazo conserva informaciones verbales que se han ensayado y habilidades motoras que se han practicado.
Una explicación plausible de la memoria a largo plazo es que comienza con actividad en la región frontal del cerebro. La información seleccionada para la memoria a largo plazo pasa en la forma de impulso eléctrico a una parte del cerebro denominada hipocampo. Allí se lleva a cabo un proceso, la potenciación a largo plazo, que incrementa la capacidad de las neuronas de transmitir mensajes (véase el recuadro “El cruce de la hendidura”).
Otra teoría presupone que las ondas cerebrales desempeñan un papel clave. Sus defensores creen que las constantes oscilaciones de la actividad eléctrica del cerebro, de forma parecida al ritmo de un tambor, ayudan a agrupar recuerdos y a controlar el momento en que se activan diversas células del cerebro.
Los estudiosos opinan que el cerebro almacena los distintos aspectos de los recuerdos en lugares diferentes: cada concepto se vincula a la región cerebral especializada en percibirlo. Algunas partes del cerebro contribuyen indudablemente a la memoria. Este es el caso de la amígdala, conglomerado de células nerviosas que tiene el tamaño de una almendra y está situado cerca del tallo encefálico, que procesa los recuerdos relacionados con el miedo. Por su parte, la región de los ganglios basales se centra en los hábitos y las destrezas físicas; así mismo, el cerebelo, ubicado en la base del cerebro, se concentra en el aprendizaje condicionado y en los reflejos. Se cree que en él se almacenan las destrezas del equilibrio, como las que necesitamos para montar en bicicleta.
En este somero examen del funcionamiento del cerebro ha sido necesario omitir muchos detalles sobre otras funciones singulares, como el control del tiempo, la propensión a adquirir el lenguaje, las complejas habilidades motoras, y la forma en que este órgano regula el sistema nervioso y los órganos vitales, y afronta el dolor. Además, aún se están descubriendo los mensajeros químicos que lo enlazan con el sistema inmunológico. “Es tan increíble su complejidad —señala el neurocientífico David Felten—, que uno se pregunta si llegará el día en que logre explicarse a plenitud.”
Aunque queden por desentrañarse muchos de sus misterios, este órgano excepcional nos permite pensar, meditar y recordar lo que hemos aprendido. Ahora bien, ¿cuál es el mejor uso que podemos darle? Examinemos una respuesta en el último artículo de la serie.
[Ilustración y recuadro de la página 8]
El cruce de la hendidura
Cuando una neurona es estimulada, recorre su axón un impulso nervioso. Al llegar este al botón sináptico, hace que las vesículas sinápticas (pequeños glóbulos situados dentro del botón), cada una de las cuales contiene miles de moléculas neurotransmisoras, se fundan con la superficie del botón y liberen su contenido a través de la hendidura sináptica.
Mediante un complejo sistema de llaves y cierres, el neurotransmisor abre y cierra los canales de entrada de señales de la neurona vecina. Como consecuencia, fluyen hacia la neurona de destino partículas con carga eléctrica, lo que ocasiona cambios químicos adicionales que, o desencadenan un impulso eléctrico, o inhiben la actividad eléctrica.
La potenciación a largo plazo es el fenómeno que tiene lugar cuando las neuronas son estimuladas con regularidad y liberan neurotransmisores a través de la hendidura. Algunos estudiosos opinan que este fenómeno acerca a las neuronas entre sí. Según otros, hay indicios de que la neurona receptora envía un mensaje de réplica a la transmisora. Este ocasiona cambios químicos que producen más proteínas a fin de que actúen como neurotransmisores. Así se fortalece el vínculo entre neuronas.
En el caso del cerebro, con sus cambiantes conexiones, con su plasticidad, se justifica el dicho: “Lo que no se usa, se pierde”. Así pues, para retener un recuerdo conviene evocarlo a menudo.
Axón Fibra transmisora de señales que conecta unas neuronas con otras
Dendritas Conexiones cortas y muy ramificadas que conectan las neuronas
Hendidura sináptica Espacio que media entre la neurona que envía la señal y la neurona que la recibe
Neuritas Proyecciones de la neurona parecidas a tentáculos. Se destacan dos tipos: axones y dendritas
Neuronas Células nerviosas. El cerebro tiene entre 10.000 y 100.000 millones de neuronas, “cada una conectada a cientos, y a veces hasta miles, de neuronas”
Neurotransmisores Sustancias químicas que llevan una señal nerviosa a través de la hendidura sináptica existente entre la neurona que envía la señal y la que la recibe
[Reconocimiento]
Basado en The Human Mind Explained, de la profesora Susan A. Greenfield (1996)
CNRI/Science Photo Library/PR
[Ilustración y recuadro de la página 9]
Capacidades exclusivas del ser humano
Ciertas áreas del cerebro, denominadas centros del lenguaje, proporcionan al ser humano extraordinarias destrezas de comunicación. Parece que lo que deseamos decir lo organiza una región del hemisferio izquierdo llamada área de Wernicke (1), la cual se comunica con el área de Broca (2), que aplica las reglas gramaticales. Los impulsos luego llegan a las zonas motoras cercanas que controlan los músculos faciales y nos ayudan a formar las palabras adecuadas. Además, estas áreas están conectadas con el sistema visual del cerebro de modo que podamos leer; con el sistema auditivo, para que podamos oír y comprender lo que nos dicen y responder en consecuencia, y —algo que no debemos menospreciar— con nuestro banco de memoria, de manera que podamos almacenar ideas útiles. “Lo que realmente distingue al hombre de los demás animales —señala la guía para el estudio Journey to the Centres of the Brain (Viaje a los centros del cerebro)— es su capacidad de aprender una asombrosa variedad de destrezas, datos y reglas, y no solo con respecto a los aspectos físicos de su entorno, sino, sobre todo, acerca de otras personas y lo que hace de ellas lo que son.”
[Ilustraciones de la página 7]
En diferentes zonas del cerebro se procesan el color, la forma, el contorno y la figura, y además se sigue el movimiento
[Reconocimiento]
Parks Canada/J.N. Flynn