Descubierto un mecanismo que permite la transmisión de información por el cerebro

Nuestro cerebro es un sistema altamente complejo, pues cuenta con unos cien mil millones de neuronas y billones de conexiones entre ellas.  Además, esta red interconectada se extiende a través de más de cien regiones cerebrales.

Dada esta complejidad, no resulta fácil determinar cómo las señales neuronales “viajan” entre áreas del cerebro de una manera tan eficiente como para que podamos desenvolvernos en situaciones cotidianas, pensar, imaginar e incluso inventar soluciones creativas a nuestros problemas. En definitiva, cómo podemos ser tan conscientes.

En los últimos años, algunos neurocientíficos han tratado de explicar el surgimiento de la consciencia desde un punto de vista materialista. Han señalado, por ejemplo, que en el córtex cerebral se generaría la consciencia del entorno y de uno mismo; que la consciencia podría estar alojada en una zona del tronco cerebral contigua a la médula espinal o que contamos con una “voz de la consciencia” gracias a la corteza prefrontal, una región del cerebro que participa en muchos de los procesos cognitivos y de lenguaje, y que está involucrada en la organización y en los procesos de toma de decisiones. 

Sin embargo, otros especialistas abogan por tratar de comprender la consciencia a partir de la red de conexiones neuronales antes mencionada. Señalan que la consciencia podría distribuirse por todo el cerebro, es decir, no tener su origen en un solo lugar específico de éste.  

Jerarquía cerebral y tipos de neuronas

En esta última línea de investigación se enmarca un estudio reciente, realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Nueva York (NYU).

Este equipo ha descubierto un mecanismo que permite que la información neuronal se transmita eficazmente a través de muchas áreas del cerebro. Pero, para entender bien este mecanismo, antes debemos explicar dos cuestiones.

La primera, que todas las áreas de nuestro cerebro tienden a organizarse siguiendo una jerarquía, que va desde las regiones sensoriales o "inferiores" a las áreas cognitivas o "superiores".  Esta jerarquía hace posible, por ejemplo, que demos sentido continuamente a las señales sensoriales que nos llegan del entorno.

La segunda cuestión que necesita ser explicada es que todas las áreas del cerebro tienen dos tipos de neuronas o células cerebrales: las neuronas excitatorias (que son aquellas que provocan una respuesta en otras neuronas) y las neuronas inhibidoras (que son las que bloquean la respuesta de otras neuronas).  

Necesidad de equilibrio

Los investigadores de la Universidad de Nueva York comenzaron preguntándose cómo se transmiten las señales neuronales a través de la jerarquía cerebral antes mencionada.

Para tratar de hallar una respuesta, utilizaron un modelo informático mejorado del cerebro, en el que incorporaron datos sobre la conectividad anatómica de los cerebros de monos macacos.  

Descubrieron así que la transmisión de señales en el cerebro de los primates era robusta y altamente eficiente, solo si se daba una condición: que las conexiones entre las distintas áreas de la jerarquía cerebral exhibiesen un "equilibrio" entre excitación e inhibición.

Más concretamente, el nuevo modelo informático señaló que la estimulación proporcionada por las neuronas excitatorias permitía la transmisión de señales, mientras que la supresión de las neuronas inhibidoras aseguraba que la actividad de la señal no se descontrolase, explica la NYU en un comunicado.

Los científicos creen que su hallazgo, publicado en Neuron, podría suponer una novedosa manera de entender el surgimiento de la consciencia.

Mapa anterior

En 2010, otro estudio realizado por investigadores de IBM también con macacos también apuntó a un origen global de la consciencia en el cerebro.

Para llegar a esta conclusión, en aquel caso se hizo un mapa neurológico muy detallado sobre la compleja red de conexiones que se producen entre las distintas regiones del cerebro de un macaco.  

Los resultados del mapa señalaron que el núcleo integrado en el que posiblemente se originen los procesos cognitivos superiores, como el pensamiento y la consciencia, no estaba situado en ninguna parte concreta del cerebro, sino que se extendía a través del córtex prefrontal, el lóbulo temporal, el tálamo, el córtex visual y otro grupo de regiones cerebrales diferentes.  Sin embargo, en este otro modelo no se reveló la importancia de las neuronas excitatorias e inhibitorias en el proceso. 

Referencia bibliográfica:

Madhura R. Joglekar, Jorge F. Mejias, Guangyu Robert Yang, Xiao-Jing Wang. Inter-areal Balanced Amplification Enhances Signal Propagation in a Large-Scale Circuit Model of the Primate Cortex. Neuron (2018). DOI:10.1016/j.neuron.2018.02.031.