Las neuronas interaccionan como ‘amigos’ de Facebook

Las neuronas del cerebro están interconectadas como los usuarios de una red social, ha descubierto un equipo de investigadores de la Universidad de Basilea, en Suiza: cada célula nerviosa tiene vínculos con muchas otras, pero los lazos más fuertes se forman entre aquellas pocas células que son más similares entre sí.  
 
Las neuronas forman entre ellas una malla de conexiones mediante las sinapsis (uniones de unas con otras). Cada célula nerviosa se conecta con otras miles. Sin embargo, no todas sus conexiones sinápticas son iguales. La abrumadora mayoría de estas conexiones son débiles; solo unas pocas, son muy fuertes.
 
Los científicos suizos quisieron averiguar por qué regla se regían estas diferencias sinápticas. Encontraron que era una bastante simple: las neuronas afines se acoplan con fuerza, mientras que las que no son afines se conectan débilmente o ni siquiera se conectan.
 
En el cerebro como en la red social

Según informa la Universidad de Basilea en un comunicado, para su estudio, los investigadores se centraron en el área visual de la corteza cerebral; que es la región que recibe las señales sensoriales del ojo para generar a partir de ellas nuestra percepción visual.
 
Es difícil determinar las conexiones neuronales en esta parte del cerebro, pues en ella hay muchos miles de neuronas densamente entrelazadas (cerca de 100.000 células nerviosas por cada milímetro cúbico).

Para lograrlo, los científicos combinaron imágenes de alta resolución y sensitivas mediciones de la actividad eléctrica neuronal. Así fue como descubrieron que las conexiones entre neuronas cercanas están organizadas como las redes sociales de Internet.
 
En sitios como Facebook, por ejemplo, nos mantenemos en contacto con un gran número de conocidos, pero solemos comunicarnos sobre todo con un círculo pequeño, de amigos cercanos. Estos suelen ser los amigos con los que tenemos más en común, aquellos cuyas opiniones son más importantes para nosotros que la del resto de nuestros ‘amigos’. Del mismo modo se relacionan nuestras neuronas.

Eficiencia e infinitas posibilidades
 
Los investigadores creen que este tipo de conectividad neuronal ‘selectiva’ aumenta la eficiencia cerebral.

Por una parte, porque “las escasas conexiones fuertes entre neuronas con funciones similares permiten ejercer una mayor influencia sobre la actividad de las neuronas asociadas. Esto impulsaría el trabajo en equipo, y ampliaría la información específica del mundo exterior ", afirman.

Por otra parte, las conexiones débiles también tendrían un papel importante, en este caso en el aprendizaje. Según los científicos, “si las neuronas necesitan cambiar su comportamiento, cuentan ya con conexiones débiles que fortalecer”. En otras palabras, cuentan con recursos para adaptarse a nuevas necesidades; para funcionar de otra manera, si el entorno se los exige.
 
Estas conexiones débiles tendrían que ver, por tanto, con el aprendizaje y la plasticidad neuronal, esa maravillosa y fascinante capacidad del cerebro que lo convierte en un órgano dinámico, capaz de modificarse continuamente como consecuencia de la experiencia, durante toda nuestra vida.
 
La presente investigación forma parte del esfuerzo mundial por arrojar luz sobre cómo el cerebro genera percepciones, pensamientos y acciones, a partir de su propio ‘cableado’.  En un futuro, el conocimiento podría servir para desarrollar simulaciones computacionales del cerebro y para entender mejor enfermedades neurológicas, como la esquizofrenia o el autismo.
 
El cerebro evoluciona como Internet

El estudio de la Universidad de Basilea recuerda a otro en el que se vinculó el desarrollo del cerebro humano con el desarrollo de Internet. Hace unos años, científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana, también en Suiza, estudiaron los cerebros de personas de distintas edades con una tecnología avanzada, la tractografía de IRM, que registraba imágenes por IRM (resonancia magnética) y las analizaba con un programa informático.

De este modo, los investigadores pudieron observar las redes de fibras neuronales y su desarrollo (fueron comparando los cerebros de personas de distintas edades). Se estableció lo siguiente: el cerebro de un niño pequeño se parece a Internet en sus inicios, con centros aislados o mal conectados mediante conexiones poco eficaces. Por el contrario, el cerebro adulto puede ser comparado con una moderna red de fibra óptica, completamente integrada.

Este otro equipo partió para su estudio de la hipótesis de que la sustancia blanca del cerebro, formada por los haces de neuronas que conectan las diferentes partes de este, madura por la transformación de las conexiones frágiles neuronales iniciales en potentes “autopistas”.

¿Por qué Internet debería imitar al cerebro?

Aunque se use el símil Internet-cerebro para describir las conexiones neuronales, no se debe olvidar que la ‘máquina perfecta’ es la original. Fruto de miles de años de evolución, el cerebro es el que está sirviendo de inspiración a especialistas de diversas ramas, y no a la inversa.

Nuestro cerebro constituye lo que se denomina una “red natural” y, como tal, tiene una gran estabilidad y eficiencia. Por esa razón, los científicos se afanan por imitarlo.

Recientemente, un equipo internacional descubrió un factor clave de las redes naturales: estas funcionan así de bien gracias a la relación entre su estructura interna y el patrón de conexiones que cada una de esas redes establece con otras redes.

Esta organización supone un paradójico equilibrio que, de ser emulado, permitiría mejorar muchas redes no biológicas o artificiales, como Internet, pero también otras de las que dependemos, como los sistemas financieros o de suministro energético. ¿Seremos capaces algún día de imitar al cerebro; a la naturaleza en su inteligencia más esencial? ¿Cómo cambiaría eso nuestro mundo y nuestras sociedades?

Referencia bibliográfica:

Lee Cossell, Maria Florencia Iacaruso, Dylan R. Muir, Rachael Houlton, Elie N. Sader, Ho Ko, Sonja B. Hofer, Thomas D. Mrsic-Flogel. Functional organization of excitatory synaptic strength in primary visual cortex. Nature (2015). DOI: 10.1038/nature14182.