1 Una máquina que escribe poesía



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Figura 5. Los potenciales de acción inducen la liberación de neurotransmisores en las sinapsis.

neurona ha generado una descarga, vuelve a cargarse de inmediato (¡lo hace en menos de un milisegundo!) y de esa manera está lista para producir otra señal si es necesario. Cada una de estas señales eléctricas que viajan a lo largo de los axones se llama potencial de acción (figura 5).

Una neurona puede producir muchos potenciales de acción, uno detrás de otro, con una frecuencia determinada. Puedes imaginarte el proceso como si emitiera un código morse: bip... bip, bip..., bip... bip, bip, bip... bip... También puedes imaginarlo como si fuera un código de barras, como el que hay en la contraportada de este libro: cada barra sería un potencial de acción. Igual que un código de barras contiene información —determinada por la disposición de la secuencia de barras a lo largo del espacio—, una neurona puede emitir un mensaje mediante una serie de potenciales de acción. El tipo de mensaje dependerá de la secuencia de descargas a lo largo del tiempo.

Este es el lenguaje que usan las neuronas para hablar entre sí. Ahora mismo dentro de tu encéfalo están viajando por los axones de tus neuronas miles de millones de esas breves descargas. A veces las neuronas tienen gran actividad y generan muchas descargas en muy poco tiempo. Otras veces están más "calladas" y producen muy pocos potenciales de acción. Todo depende de cada situación concreta y del trabajo que tenga que realizar cada neurona dentro del sistema.



Tus neuronas generan electricidad

Ahora te estarás preguntando: "¿Pero, de dónde sale la electricidad? ¿Cómo hacen las neuronas para descargarse y volverse a cargar tan rápidamente?". Todo se consigue mediante el movimiento de unas partículas con carga eléctrica que se llaman iones. En nuestro cuerpo tenemos varios tipos de iones, entre ellos el ion sodio (átomo de sodio, cuyo símbolo es Na, con carga +), y el ion potasio (átomo de potasio, cuyo símbolo es K, con carga +).

Las neuronas tienen una membrana que las rodea, como cualquier otra célula, y esa membrana está plagada de pequeñas compuertas que se pueden abrir y cerrar a toda velocidad. Por esas compuertas entran y salen los iones de la célula. Para generar las descargas eléctricas —los potenciales de acción—, las neuronas controlan con mucha precisión el movimiento de los iones sodio y potasio a través de esas compuertas. Todo eso consume mucha energía y por ello nuestro sistema nervioso necesita un aporte continuo de nutrientes y de oxígeno a través de la sangre. Para que te hagas una idea de lo que esto supone, piensa que el encéfalo consume de promedio el 20 % de toda la energía de tu cuerpo.

Si una neurona deja de recibir oxígeno y nutrientes, dejará de funcionar, y si el déficit se mantiene durante varios minutos, morirá o sufrirá un daño importante (esto le ocurre a cualquier célula del cuerpo, pero las neuronas son especialmente sensibles a estos déficits). Para funcionar bien, las prolongaciones de las neuronas necesitan también iones sodio, potasio y un aporte continuo de oxígeno y nutrientes. Si se les priva de ese alimento perderán la capacidad de transmitir los potenciales de acción y, por tanto, de enviar señales. Cuando se te duerme una pierna o un brazo, dejas de sentirlos y pierdes movilidad debido a la disminución del aporte sanguíneo causado por una postura que bloquea algún vaso: la falta de energía impide que los axones transmitan potenciales de acción, ya que no pueden moverse con eficacia los iones de sodio y potasio. Pero no hay que preocuparse, ya que es un bloqueo momentáneo y reversible que ocurre en el SNP y no tiene ninguna gravedad.


Besos entre las neuronas
Como acabamos de ver, las neuronas forman una red por cuyos axones viajan señales eléctricas. Al final de los axones se hallan las sinapsis, la zona donde el axón de una neurona establece conexión con otra célula, que en la mayoría de los casos es la dendrita de otra neurona. Tu encéfalo, Julia, está formado por miles de millones de neuronas que hablan entre sí a través de las sinapsis, pero, ¿cómo lo hacen?, ¿qué ocurre en una sinapsis?

En la gran mayoría el proceso es el siguiente: cada vez que llega un potencial de acción al final del axón, esa región libera al exterior —al líquido que hay entre las células— algún tipo de sustancia química que afecta de alguna manera a la otra célula. Las sustancias químicas liberadas se llaman neurotransmisores, los cuales se unen a receptores específicos en la otra célula, y así una neurona informa a otra de su mensaje al ejercer algún efecto sobre ella. ¿En qué consiste ese efecto? Depende del tipo de receptor que tenga la célula: algunos receptores excitan la célula y aumentan las probabilidades de que genere nuevos potenciales de acción. Otros hacen todo lo contrario: disminuyen la capacidad de la célula para producir esos potenciales, es decir, inhiben su actividad. Podemos imaginar una neurona como un aparato de música con muchos mandos para controlar el volumen. Cada sinapsis es uno de esos mandos: algunas de ellas suben el volumen y otras lo bajan, el volumen final en un momento determinado dependerá de qué mandos están funcionando.

Por tanto, cada neurona de tu encéfalo recibe conexiones sinápticas tanto excitadoras como inhibidoras. El hecho de que una de esas células genere más o menos potenciales de acción dependerá en cada momento de la combinación de ambos efectos. Si la excitación es mayor, esa neurona tenderá a generar más potenciales de acción. Por el contrario, si la inhibición es mayor, la neurona producirá pocos o ningún potencial de acción: permanecerá callada hasta que reciba señales excitadoras.

Este proceso que acabo de describir es el que ocurre en las llamadas sinapsis químicas, que son la mayoría. Hay también algunas sinapsis donde no existen neurotransmisores y las dos células se tocan físicamente; en esos casos, los potenciales de acción que alcanzan el final de una célula se transmiten a la célula siguiente y siguen su camino sin modificaciones. A este tipo de conexión, mucho menos numeroso, se le llama sinapsis eléctrica.

En resumen: tu encéfalo es una orquesta formada por unos 86.000 millones de instrumentos (neuronas), capaces de enviar mensajes entre sí mediante la generación de descargas eléctricas (potenciales de acción) que inducen la liberación de sustancias químicas (neurotransmisores). Todas las mañanas, cuando te despiertas, las neuronas de tu encéfalo comienzan a tocar una música nueva, distinta a la que sonaba durante el sueño. Una música de la que emerge la mente consciente, de la que emerges tú.

Células multitarea

El otro tipo de células que forman el sistema nervioso son las células gliales. Como te dije, los neurocientíficos les han prestado en general poca atención ya que, al contrario que las neuronas, estas células no producen descargas eléctricas para comunicarse entre sí o con las neuronas. Debido a ello, se consideraba que su función era de mero soporte y que no tenían mucho que ver en el procesamiento de la información. Pero el panorama ha cambiado en los últimos años y, aunque es cierto que no generan señales eléctricas, algunas de ellas (los astrocitos) pueden intervenir en las sinapsis y modular el diálogo que tiene lugar allí.

Hasta hace muy poco tampoco estaba muy claro cuántas células gliales hay en el SN de los seres humanos. Los neurocientíficos calculaban que el número de células gliales era de 10 a 50 veces mayor que el de neuronas, pero parece que la cosa no es tan desigual: los experimentos más recientes indican que el número de estas células es similar al de neuronas, lo cual no deja de ser una cifra extraordinariamente grande. Al igual que las neuronas, las células gliales no están distribuidas de manera homogénea por el sistema nervioso, sino que hay regiones que tienen mayor densidad que otras.

¿Qué funciones realizan? Tienen un repertorio variado. Entre otras funciones, forman un sustento físico que engloba y, en cierta medida, protege a las neuronas. Son también una especie de central de procesamiento químico que colabora en la nutrición de las neuronas y en regular la composición del líquido extracelular, el que hay entre las células. Dos clases de células gliales —los oligodendrocitos y las células de Schwann— se encargan de formar una cubierta llamada mielina que tapiza algunos axones y confiere el típico color blanquecino a los nervios. Gracias a la mielina los potenciales de acción pueden viajar por esos axones a gran velocidad, ya que funciona como un eficaz aislante eléctrico.

Los astrocitos son otro tipo de célula glial, el más abundante, cuyo nombre hace referencia a su forma estrellada. Están distribuidos por todo el SNC y son muy parecidos a algunas neuronas, con una región central redondeada de la cual parten prolongaciones. Son responsables de gran parte del procesamiento químico del que te hablaba hace un momento y tienen una función protectora muy importante: con sus proyecciones cubren los vasos sanguíneos que entran en el SNC y forman así una barrera que tiene como misión controlar el paso de sustancias desde la sangre hacia el SNC. Como te comenté más atrás, la evolución se ha tomado muy en serio la protección del SNC y, además de las barreras físicas que ya hemos visto (cráneo, meninges, etc.), ha dado lugar al desarrollo de barreras para el paso de sustancias químicas. A esta estructura en cuya formación colaboran los astrocitos se le llama barrera hematoencefálica, nombre muy apropiado para una barrera entre la sangre y el encéfalo.

La atención de los neurocientíficos sobre los astrocitos ha aumentado en los últimos años porque se ha descubierto que las prolongaciones de estas células participan también en algunas sinapsis, es decir: hay sinapsis en las que el diálogo, en vez de ser entre dos células (en general el axón de una con la dendrita de otra), se realiza entre tres. En estas sinapsis los astrocitos modulan el mensaje que el axón envía a la dendrita, por lo que se refina aun más ese sistema de comunicación. Este descubrimiento es importante pues indica que el encéfalo tiene más capacidad para manejar información de la que se calculaba al tener sólo en cuenta a las neuronas.


Devoradoras de energía

Para generar y mantener su actividad eléctrica y metabólica, las neuronas necesitan consumir oxígeno y nutrientes (esencialmente glucosa) de forma continua. Ya te comenté que el encéfalo consume de promedio el 20% del gasto energético total de tu cuerpo. La mayor parte de esa energía se usa para mantener cargadas las baterías neuronales y que así puedan estar siempre listas para enviar señales cuando sea necesario, que suele ser muy a menudo. ¿Cómo se cargan las baterías? Pues mediante el movimiento de los iones que ya conoces, el sodio y el potasio, a través de la membrana plasmática de las neuronas (mecanismo que te explicaré con más detalle en el capítulo 21). De esta manera se consigue que se acumulen en una región determinada (el sodio en el exterior y el potasio en el interior). Es algo similar a bombear agua para llenar el embalse de una central hidroeléctrica: en el caso de las neuronas, lo que se bombea son iones.

El oxígeno y la glucosa llegan al encéfalo y el resto del sistema nervioso a través de la sangre. Tenemos varias arterias, como las carótidas, que dirigen hacia la cabeza el 15% de toda la sangre que sale del corazón por la arteria aorta. Imagínate si es importante mantener constante ese flujo de sangre, que en la aorta y en las carótidas llevamos incorporados varios detectores de presión y de niveles de oxígeno. Si se detecta que baja mucho la presión o que la cantidad de oxígeno es insuficiente, se activan mecanismos para reparar el problema, por ejemplo incrementando la frecuencia respiratoria o aumentando el ritmo del corazón. Cualquier esfuerzo es poco para mantener en forma la máquina de la mente.

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¿Para qué sirve todo esto?

Al estudiar cualquier tipo de ser vivo o alguna de sus partes, una buena pregunta en ciencia suele ser: ¿cómo ha surgido? Todos los organismos vivos han llegado a nuestros días mediante un proceso de evolución, de manera que cualquier sistema biológico tiene que encajar en el puzzle evolutivo. Por tanto, las distintas partes de tu cuerpo tienen una historia de millones de años que permite explicar lo que son hoy: más o menos útiles, más o menos importantes para tu supervivencia, pero con un sentido evolutivo. Y ahora viene la pregunta que nos interesa aquí: ¿cómo ha surgido el sistema nervioso? ¿Cómo se explica su existencia desde un punto de vista evolutivo? O, planteado de otra manera, ¿para qué sirve? Aunque resulta imprescindible para los animales, el SN no es indispensable para la vida, ya que plantas y hongos no lo tienen.

Es posible que estés pensando, "Pues vaya pregunta, ¿para qué va a servir? Está claro: para pensar y todo eso que ponía al comienzo del libro... para ver, oír, hablar..." Desde luego que sirve para todo eso, pero si lo observamos con una perspectiva que procure abarcar toda su historia evolutiva, podemos descubrir su función primordial, una función que es más general, más simple que el gran repertorio actual, una función que nuestro sistema nervioso comparte con el del resto de animales y que explica su origen. Piensa en lo siguiente, Julia: todos los animales —salvo escasísimas excepciones— poseen sistema nervioso. En la mayoría no es tan complejo como el nuestro, pero existe en prácticamente todos y además

mantiene la función esencial que dio lugar a su desarrollo inicial. Y como te decía, ni las plantas ni los hongos tienen sistema nervioso. Las neuronas son exclusivas de los animales. Debe existir, por tamo, alguna característica común en la naturaleza biológica de las especies animales que haga que tener un sistema así resulte útil, y al mismo tiempo innecesario para plantas y hongos. ¿Qué característica es esa? En ella está la clave del origen evolutivo del sistema nervioso: esa característica es el movimiento.



El sistema nervioso es necesario en aquellos seres vivos que necesitan generar movimiento de manera activa y organizada para su supervivencia. Los animales tenemos sistema nervioso porque necesitamos movernos para sobrevivir y reproducirnos, necesitarnos movernos para buscar comida, refugio y escapar de los peligros. Las plantas y otros organismos, por el contrario, han desarrollado una estructura que les permite sobrevivir y reproducirse sin la necesidad de generar movimientos complejos y manteniéndose fijas en un sitio, ya que obtienen las sustancias nutritivas del suelo y del aire, la energía del Sol y la protección mediante corazas físicas y químicas. Pero, ojo, cuando digo que las plantas no se mueven me refiero a que no cambian de sitio ni salen corriendo detrás de sus presas para alimentarse, pero sí que pueden tener reacciones que generen algún movimiento de tallos u hojas, por ejemplo para orientarse cara a la luz o para atrapar un insecto. Esos movimientos no están controlados por un sistema nervioso, sino que se deben a cambios locales en alguna característica de las células, como su tamaño o turgencia.
Una interfaz entre los sentidos y los músculos
¿Y qué relación tiene el movimiento de los animales con el sistema nervioso? Toda. El sistema nervioso es el intermediario entre el mundo exterior —que captas con los órganos de los sentidos— y tus músculos: las neuronas son las células encargadas de coordinar y poner en contacto la información sensorial con el comportamiento motor. Generamos un comportamiento al mover músculos, y ese comportamiento tiene que tener en cuenta el mundo exterior e interior; si no, no vamos a ninguna parte. Es necesario, por tanto, un sistema que ponga los músculos en comunicación con el mundo que nos rodea y además que lo haga de manera precisa y controlada: esa es la razón de ser de tu sistema nervioso (figura 6). Lo de enamorarse y escribir poesía también se lo debemos a ese sistema, pero son propiedades que surgieron más tarde en la historia evolutiva. Esta íntima relación entre el sistema nervioso y el movimiento es útil para comprender su desarrollo evolutivo, y en los animales actuales sigue siendo su misión principal, pero es evidente que sus funciones se han diversificado y vuelto más complejas. Además de mover músculos, tu encéfalo envía también órdenes para la liberación de hormonas y para controlar otros aspectos del funcionamiento del organismo y, por supuesto, origina una actividad interna que da lugar a la mente.



Figura 6. El SNC es una interfaz entre la información sensorial y los músculos.

Imagina que quieres moverte desde donde te encuentras ahora, leyendo este libro, hasta algún sitio cercano. Para ello utilizarás un montón de músculos de las piernas y del resto del cuerpo, que se contraerán para llevarte a donde hayas decidido ir. Pero para organizar este proceso es del todo necesario que tengas información del medio que te rodea y de tu propio cuerpo, que puede ser muy variada: información visual de los objetos del entorno, información táctil de esos mismos objetos, información del grado de flexión de tus articulaciones, información sobre el equilibrio de tu cuerpo, etc. Si no tuvieras ningún conocimiento del entorno en que te encuentras, ni de tu propio cuerpo, no podrías ir a ninguna parte ni generar un comportamiento adecuado para lograr un objetivo. Para eso están los órganos de los sentidos: para obtener esa información y, con ella, a través del sistema nervioso, generar un programa coherente de contracción de músculos que te permita producir movimientos. La información sensorial obtenida por esos órganos puede faltar en parte, ya que algunos sistemas se compensan entre sí, pero no puede faltar del todo. Una persona que carezca de información sensorial no puede producir ningún movimiento coherente. Prueba a bloquear de manera simultánea los oídos, la nariz, los ojos, el tacto (por ejemplo, con unos guantes muy gruesos) y verás lo difícil que es moverse por casa. Y eso que todavía tienes activos otros sentidos, como el del equilibrio o la propiocepción (situación del cuerpo en el espacio).



Por tanto, si queremos movernos, antes de nada necesitamos conocer algunas características útiles no sólo del mundo exterior, como la distribución espacial de los objetos o las sustancias químicas que pueden desprender éstos, sino también del interior, del propio cuerpo, como el grado de flexión de las extremidades. Y ahí es donde entran en juego el sistema nervioso y los órganos de los sentidos.
El curioso ejemplo de los tunicados
A algunos neurocientíficos les gusta destacar la importancia del movimiento en el desarrollo evolutivo del sistema nervioso con un ejemplo muy llamativo: el de las ascidias o tunicados. Los ejemplares adultos de estos animales viven en el mar agarrados a algún tipo de sustrato, como una roca. Para sobrevivir no necesitan moverse, ya que se alimentan filtrando el agua de su entorno. ¿Tienen sistema nervioso? Pues resulta que, aunque se trata de animales, no lo tienen (poseen tan sólo un rudimento). Una vez que se fijan a la roca, no se desplazan más ni generan otros movimientos complejos durante el resto de su vida y, por tanto, el SN se hace innecesario. Sin embargo, lo interesante es que algunas especies tienen una fase en que son larvas: pequeños animales que nadan durante un tiempo antes de asentarse de forma definitiva (figura 7). ¿Tienen sistema nervioso esas larvas? Desde luego, para nadar y moverse en busca de un lugar en el que asentarse necesitan conocer e! medio, integrar esa información y con ella mover los músculos de la cola. Su sistema nervioso incluye un órgano del equilibrio y un sensor de luz, que usan para guiarse. Cuando la larva se ha fijado en su lugar definitivo, del que ya no se moverá más, pasa algo sorprendente: digiere su propio sistema nervioso. Se come su propio cerebro y se con vierte en un animal sésil.



Figura 7. Larva nadadora y ejemplar adulto sésil de un tunicado

Estos animales, a medio camino entre el movimiento y la quietud, muestran de una manera sorprendente la relación que hay entre la existencia de sistema nervioso y la necesidad de movimiento. Debes tener en cuenta que éste es un ejemplo extremo de un tipo de animales que no necesitan realizar movimientos controlados una vez que se fijan al sustrato, pero hay muchos otros que, a pesar de vivir fijos a una roca —bivalvos como los mejillones o crustáceos como los percebes—, tienen sistema nervioso y músculos bien desarrollados, ya que para alimentarse, protegerse e interaccionar con el medio realizan movimientos, como abrir y cerrar las valvas, además de otros mecanismos de regulación corporal que requieren un control nervioso.


Las primeras neuronas
Algunos animales muy simples no tienen sistema nervioso y, efectivamente, como sin duda estabas pensando, no se mueven, o al menos no generan movimientos complejos. Las esponjas de mar, por ejemplo, tienen células que se contraen cuando son estimuladas, como si fueran músculos, pero no están coordinadas por un sistema nervioso. Podría decirse que en esos animales un único tipo de célula hace las funciones de receptor sensorial, integrador y generador del movimiento. El trabajo puede especializarse un poco y dividirse entre sistema sensorial y muscular, como ocurre en algunas anémonas de mar, que tienen células sensitivas especializadas que contactan con otras células que se contraen. Pero podemos todavía refinar un poco más el sistema, e interponer entre ambos elementos un nuevo tipo de célula que regula el flujo de información sensorial hacia el músculo: ¡la neurona!

Según este esquema, el sistema nervioso más simple estaría formado por una célula sensorial (por ejemplo, táctil), que contacta con una neurona, la cual contacta con una célula muscular. Al estimular la célula sensorial, la neurona recibe la señal y da la orden de contracción mediante una reacción más o menos automática. Ahora imagina que, entre un grupo de células sensoriales musculares, en vez de haber una neurona hay millones de ellas, conectadas de tal manera que la reacción no sea automática, sino que esté regulada y coordinada por muchos otros factores, incluida su propia actividad: así es a grandes rasgos tu sistema nervioso. En los animales actuales, esa "neurona intermedia" se ha convertido en un sistema muy complejo que puede almacenar recuerdos y, en algunos animales como nosotros, generar una mente consciente.


El máximo refinamiento: predecir el futuro
A medida que el tiempo y la evolución han ido modificando y ajustando el funcionamiento de esta máquina de control, han aparecido muchas otras funciones accesorias que colaboran en la producción de un movimiento eficaz para la supervivencia. Es probable que la función más importante para entender en qué se ha convertido nuestro sistema nervioso sea la predicción del futuro. Sí, hablo en serio: predecir el futuro es una de las razones de que exista tu mente.

No es que me haya desviado hacia el terreno absurdo de las pseudociencias, no. Estoy hablando de algo que haces de manera cotidiana. Resulta que, en el camino de la evolución, los cambios del sistema que de alguna manera aumentaban la capacidad de planificar y anticipar hechos inmediatos han tendido a conservarse, de manera que el encéfalo actual es un especialista en predecir sucesos. Si un pedrusco se dirige hacia la cabeza de un animal, pueden pasar dos cosas: 1) que ese animal se quede mirando cómo el pedrusco choca con su cabeza, lo cual no parece muy ventajoso; o 2) que ese animal "deduzca" —consciente o inconscientemente— que si se aparta del camino de la piedra, podrá vivir para contarlo. Los animales provistos de un sistema nervioso del segundo tipo sobrevivirán y sus sistemas nerviosos se irán refinando cada vez más para anticiparse a lo que se avecina. Se especializarán en planificar y prever el futuro inmediato. ¿Cómo logramos esto?

Para predecir el futuro nuestro encéfalo utiliza la información que capta por los sentidos para crear una representación virtual del mundo. Esa representación interna se compara con la información que hay almacenada en la memoria, y de esta manera se pueden tomar decisiones que resulten útiles, como por ejemplo planificar acciones o anticiparse al movimiento de un pedrusco y apartar la cabeza a tiempo. Nuestro encéfalo crea, por tanto, una representación interna del mundo que sirve para generar un comportamiento coherente y predictivo. Muchos neurocientíficos consideran que es precisamente esta representación o imagen interna la que da lugar a la mente y al "yo".
La anticipación que borra las cosquillas
Los movimientos que realizamos utilizan de manera rutinaria esa representación interna para anticiparse y así situar el cuerpo en la posición más adecuada. Antes de que un tenista dé un raquetazo, muchos de sus músculos ya se están contrayendo para producir el comportamiento deseado en función de la trayectoria y la velocidad de la pelota. Es lo mismo que harás tú si ahora te lanzan una pelota para que la agarres: tu sistema nervioso se pondrá en marcha y dará la orden de mover músculos sobre la base de sus predicciones. No deja de ser afortunado, o al menos relajado para la mente, el hecho de que muchos de los movimientos que realizamos de forma cotidiana estén controlados de manera semiautomática gracias al trabajo de aprendizaje que lleva a cabo el cerebelo. Al bajar unas escaleras, al bailar, al beber un vaso, al golpear una pelota o al rascarte la barriga, tu mente consciente ignora gran parte de los cálculos de precisión y anticipación que se realizan en los cuartos del cerebelo y otras regiones del SNC.

Esta anticipación da lugar a cosas curiosas, como el hecho de que no puedas hacerte cosquillas a ti misma (a no ser que tu sistema nervioso tenga algún error). Al mover la mano para rascarte, tu encéfalo ya sabe, antes de que la toques, qué zona vas a estimular. La representación interna que crea tu mente hace una predicción de esa sensación de tacto y, según parece, modifica la intensidad con que percibes esa sensación. ¡No hay forma de sorprenderse uno mismo con sus propios movimientos!



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Los sentidos: un refinado conjunto de sistemas de detección

Busca un espejo y mírate la cara, Julia. Esa protuberancia que está en la parte superior de tu cuerpo, la cabeza, está salpicada de un refinado conjunto de sensores cuya misión es detectar aspectos útiles del mundo externo. Tu sistema nervioso ha evolucionado como una máquina para controlar el movimiento y producir un comportamiento, y para ello necesita alimentarse de información: tomar datos del entorno. Eso lo consigue gracias a varios tipos de sistemas de detección que traemos incorporados de serie. A ambos lados de tu cara puedes ver unas superficies especializadas en captar vibraciones del aire. En la zona frontal tienes también dos aparatos que pueden detectar luz (que estás usando para leer esta frase y para interpretar la imagen del espejo). En la zona central hay un saliente con dos orificios, cuya misión es captar sustancias químicas suspendidas en el aire. Si abres el orificio central que está debajo, encontrarás otro detector de sustancias químicas, la lengua. Y esto es sólo una muestra de todo el equipamiento.



El despliegue de sensores no está nada mal: tenemos detectores de radiación electromagnética (ojos), de presión y vibración (piel), de ondas de choque del aire (oídos), de sustancias químicas (nariz y boca), de temperatura y daño en los tejidos (piel y otras regiones), de estiramiento y tensión de los músculos, acelerómetros para el equilibrio (oído interno), etcétera, todo ello para poder movernos con comodidad y eficacia por el mundo. Tu encéfalo utiliza cada una de esas vías de información, o la combinación de varias, para construir una sensación concreta, que puede actuar en tu comportamiento de manera inconsciente o bien producir una percepción consciente (figura 8). Exploremos brevemente en qué consiste cada uno de esos detectores.










Figura 8. Los receptores sensoriales.

Radiación electromagnética
Nuestro mundo está bañado por radiación electromagnética, un tipo de energía que es transportada por unas partículas llamadas fotones. Está por todas partes. Si enciendes un aparato de radio, es probable que detectes más de una emisora, es decir, emisiones de esa energía con una frecuencia concreta. Tu móvil funciona también mediante la emisión y recepción de energía de ese tipo, y así otros aparatos (en realidad, cualquier aparato eléctrico emite algún tipo de radiación). Pero esas fuentes de radiación artificiales son una pequeña excepción comparadas con la intensa radiación que emiten sin cesar las estrellas. El Sol, la estrella que nos da la vida, es una intensísima fuente de radiación electromagnética de muchos tipos —de muchas frecuencias distintas—, energía que además es gratis. Los cuerpos que hay en la Tierra absorben y emiten esa radiación.

No es de extrañar que la evolución haya pertrechado a la mayoría de los animales con algún sistema para detectar la energía electromagnética que emiten los objetos. En los seres humanos, ese sistema se llama sistema visual, y sus detectores, los ojos, pueden captar una parte de la radiación reflejada por los objetos: a esa parte la llamamos, precisamente, "luz visible". El plan es perfecto, o casi. Se utiliza una fuente de energía gratis y virtualmente inagotable para detectar cómo son los objetos que nos rodean. La radiación es captada por la retina (una parte del ojo) y enviada al encéfalo para generar una imagen en 3D del entorno. El problema es que la fuente de energía no está ahí siempre, ya que todos los días hay unas horas de noche en que se corta la luz (al menos en nuestra latitud). Bueno, la luz natural, ya que hemos inventado la manera de emitir luz visible también de manera artificial, con lámparas y bombillas de todo tipo.

El sistema visual es, por tanto, un detector de la radiación llamada "visible", que sirve para construir imágenes en 3D del mundo. En este y en todos los demás sistemas sensoriales, la información que se capta del exterior es transformada —o, para decirlo con más precisión, transducida—en potenciales de acción, esas señales eléctricas que viajan por las neuronas.

En la retina se transducen los fotones en señales eléctricas, trabajo que es realizado por unas células llamadas conos y bastones. Esas células receptoras contactan con neuronas de la retina cuyos axones envían potenciales de acción hacia el encéfalo, donde serán procesados para producir la percepción visual. Una parte importante de esa información visual es analizada en la zona posterior de los hemisferios, en el lóbulo occipital. Por eso, cuando alguien se da un golpe en la nuca, puede "ver las estrellas", ya que esa es una manera de activar de forma mecánica (y anómala) las neuronas que crean la imagen.

La radiación electromagnética puede tener distintas frecuencias (las ondas de luz pueden estar más o menos "apretadas"). En la retina tenemos conos de tres tipos, y cada uno de ellos se activa ante un rango concreto de frecuencias. De esta manera, al combinar la actividad inducida por los distintos conos, el encéfalo construye los colores. Aunque tan sólo tenemos tres tipos de conos, ¡la combinación de su actividad puede originar millones de colores! Esto ocurre durante el día o cuando la intensidad de la luz es lo bastante alta como para activar los conos. Pero por la noche, con una radiación de menos intensidad, los conos no se activan. En esas condiciones podemos ver debido a que tenemos otro tipo de receptores, los bastones, que son extremadamente sensibles y funcionan muy bien con poca luz. El único inconveniente es que todos los bastones son del mismo tipo y responden de manera similar a todo un rango de luz. Por esta razón no es posible distinguir entre distintas frecuencias y, por tanto, no pueden crearse colores. Esta es la explicación de que de noche o con poca luz todo lo veamos en blanco y negro.

El objetivo de los sistemas de detección no es captarlo todo sino ser útiles. Delante de ti, Julia, hay muchos tipos de radiación electromagnética, tanto naturales como artificiales, pero por fortuna no los detectamos todos. Durante el desarrollo evolutivo nuestros receptores se han especializado en detectar un pedazo concreto de toda la radiación que hay ahí afuera, un pedazo o fracción suficiente para que el encéfalo construya una imagen del mundo con la que nos arreglamos bastante bien. Como pronto verás, no todos los animales detectan la misma radiación ni la utilizan para los mismos fines. En nuestro mundo de aparatos electrónicos, los detectores de la retina utilizan un rango de frecuencias distinto al de la mayoría de esos cacharros. Los aparatos de radio, los móviles o los mandos a distancia usan, para funcionar, frecuencias que no vemos. ¡Menos mal!


Ondas del aire
El aire que nos rodea está formado por partículas de gas, y cuando se perturba —al hacer presión— se producen ondas que viajan por él, de manera similar a las ondas que se producen cuando pisas un charco de agua. Tampoco es de extrañar, entonces, que muchos animales dispongamos en nuestro repertorio sensorial de sistemas para captar las perturbaciones del aire, ya que pueden servir para detectar otros animales, para comunicarnos o para otras funciones.

Captamos e interpretamos esas perturbaciones con el sistema auditivo; y a no ser, querida Julia, que tengas algún problema de sordera, este es el principal sentido que usas para la comunicación hablada, además de para otras cosas como escuchar música o detectar un coche o un león que se aproxima por detrás. Las células receptoras que se encargan de convertir la energía de las ondas de aire en señales eléctricas se encuentran en el llamado órgano de Corti del oído interno. ¿A qué energía me refiero? Se trata de energía mecánica: las ondas del aire que penetran por tu oído hacen vibrar unos huesecillos que, a su vez, provocan el movimiento de un líquido (perilinfa y endolinfa). La vibración del líquido mueve la membrana (membrana basilar) sobre la que se asienta el órgano de Corti, donde se hallan las células receptoras.

¿Cómo hacen las células receptoras para convertir las vibraciones mecánicas en señales eléctricas? Esas células tienen unas minúsculas prolongaciones llamadas cilios —por eso también se llaman células ciliadas—, que son movidos y "bailan" al son de las vibraciones de la alargada membrana basilar. Eso produce cambios eléctricos en las células, que son transmitidos a las neuronas con las que contactan. De manera similar a lo que te expliqué con la visión, los potenciales de acción que se generan en las neuronas viajan por sus prolongaciones hacia el encéfalo, pero en este caso la información sigue una ruta distinta y es dirigida hacia los lóbulos temporales, que son los que se encuentran a ambos lados del cerebro, un poco por encima de las orejas.

Nuestro sistema de detección de ondas del aire puede diferenciar entre muchas frecuencias distintas, que nosotros percibimos como un rango de tonos que va de los agudos (como el chillido de un niño) a los graves (el mugido de una vaca). La detección de las distintas frecuencias está relacionada con la zona de la membrana basilar donde están las células ciliadas. Esa membrana es una estructura alargada de unos 3,5 cm, y el hecho de que sea alargada es importante: los tonos agudos y los graves hacen vibrar extremos distintos, por lo que activan células ciliadas distintas (además, las células no son todas iguales, sino que sus propiedades varían también a lo largo de la membrana, con lo cual todavía se afina más en la detección del sonido). Tu encéfalo asocia la activación de células concretas con unos determinados tonos, y así diferenciamos las frecuencias y construimos los sonidos.


Sustancias químicas
Si pensamos en un sistema detector que todo animal debe tener, ese es el sistema de detección de sustancias químicas. Toda la materia que conocemos está formada por átomos y moléculas, por lo que es de indudable utilidad poder detectar muchas de las sustancias que flotan en el aire y, por supuesto, las que forman parte de lo que vamos a comer. Como esas sustancias pueden pasar al interior de tu cuerpo por dos vías, la detección química se encuentra en ambas, por lo que tenemos receptores olfativos en la nariz y receptores gustativos en la boca. Cada uno de esos sistemas tiene sus peculiaridades, aunque, por ejemplo en la percepción del gusto de los alimentos, la sensación que crea tu encéfalo tiene en cuenta la información de ambos tipos de receptores. Esta es la razón de que muchas de las cosas que comes y bebes sepan distinto cuando tienes un catarro, ya que uno de los sistemas sensoriales no está funcionando como es debido.

Los receptores de sustancias químicas del olfato se encuentran en la parte superior de la cavidad nasal. Allí hay varios millones de neuronas cuyas dendritas (recuerda: las prolongaciones que reciben información) están en contacto directo con el exterior (en realidad, protegidas por una capa de moco). Las sustancias químicas que flotan en el aire que aspiras pueden quedar atrapadas en el moco y entrar en contacto con esas dendritas. Cuando esto ocurre, la neurona activada produce —cómo no— potenciales de acción que viajarán hacia el interior del encéfalo, hasta una región llamada bulbo olfatorio, donde comienza a analizarse la información. No todas las neuronas receptoras son iguales, tienes una variedad impresionante: se calcula que hay unos 350 tipos distintos de esas neuronas (para comparar, recuerda que en la retina tienes únicamente tres tipos de conos). La sensación resultante se debe a la activación de uno o varios de esos tipos neuronales. Como una misma sustancia química puede unirse a varios tipos de receptores y, además, cada tipo de receptor puede detectar más de una sustancia, la cantidad de combinaciones posibles —es decir, de olores— es inmensa.

El mundo de los sabores detectados en la boca es también muy amplio, pero en este caso a partir de la combinación de tan sólo cinco tipos de receptores o células gustativas. Las sustancias químicas interaccionan con las células gustativas, las cuales, a su vez, contactan con neuronas que generan potenciales de acción al ser activadas. Distribuidas por la lengua, el paladar y otras regiones cercanas, tienes miles de células especializadas en detectar sustancias saladas, dulces, con glutamato (un aminoácido que forma parte de las proteínas), amargas y ácidas. El sabor inducido por el glutamato se llama umami: se trata de una modalidad descubierta hace relativamente poco, que se incorpora a las otras cuatro ya conocidas. La activación de cualquiera de los tres primeros tipos de receptores produce una sensación placentera, ya que los alimentos nutritivos y en buenas condiciones suelen tener alguna de esas sustancias. Por el contrario, la activación de los receptores de sustancias amargas y ácidas produce, en principio, rechazo, ya que es una característica común de muchas sustancias tóxicas o alimentos en descomposición.

Como puedes ver, el desarrollo evolutivo ha dado lugar a receptores de gusto para atraerte hacia aquello que se supone que es bueno para tu supervivencia y alejarte de las sustancias que pueden resultar peligrosas. Sin embargo, los seres humanos no nos hemos conformado con esta simple división, y gracias a uno de los frutos más sabrosos de nuestro desarrollo cultural, la gastronomía, hemos aprendido a sacar partido de sustancias con sabores amargos y ácidos que no suponen ningún peligro para la salud y sí un aporte más a la gama de sabores.


El propio cuerpo
Para que el sistema nervioso guíe de forma correcta el funcionamiento de tu organismo, además de detectar algunas características físicas del enromo como las que acabamos de ver, también necesita conocer el estado y los cambios que se producen en o sobre el propio cuerpo. El sistema nervioso es capaz de mantenerse informado sobre la posición en el espacio del cuerpo, el contacto de la piel con los objetos y muchos otros parámetros mediante detectores distribuidos por todo tu organismo.

La percepción que tienes de tu propio cuerpo se logra esencialmente gracias al trabajo combinado de dos sistemas sensitivos. Uno de ellos se llama sistema somatosensorial —que significa precisamente eso: sistema sensorial del cuerpo o soma—, cuya red de detección está formada por prolongaciones del sistema nervioso periférico que tapizan la piel y alcanzan también al interior de músculos y articulaciones. El otro sistema importante para conocer y orientar el cuerpo es el del equilibrio, llamado sistema vestibular, que recibe información de una serie de órganos situados en el oído interno (la región central se llama vestíbulo, que en latín, vestibulum, hace referencia al portal de entrada).

El sistema somatosensorial es en realidad un conjunto de varios aparatos de detección que originan el tacto, el dolor, la sensación térmica y la percepción de la posición del cuerpo en el espacio (este último sentido se llama propiocepción, es decir, percepción de uno mismo, palabra formada a partir del latín proprius, que significa propio, de uno mismo). Los aparatos de detección del sistema somatosensorial no constan de órganos complejos, sino que están formados simplemente por prolongaciones de las neuronas sensitivas que se adentran en la piel y otros tejidos. Estas terminaciones sensoriales pueden funcionar así, desnudas y sin ningún otro sistema de apoyo, o pueden estar relacionadas con algún otro tipo de célula o algún recubrimiento específico que aumente su eficacia. En cualquier caso, son siempre estructuras sencillas y de pequeño tamaño. Pero la sencillez no tiene nada que ver con la importancia de su función, ni mucho menos. La red de detectores somatosensoriales obtiene información muy valiosa y precisa sobre el grado de estiramiento de los músculos, la tensión que producen, el grado de flexión de las articulaciones, la temperatura de la piel, la interacción de la piel con los objetos y la existencia de daño en algún tejido. Por su parte, los detectores vestibulares detectan la gravedad y la aceleración, algo muy útil para saber dónde tienes la cabeza.

Las variaciones en los parámetros detectados producen, como probablemente ya imaginas, potenciales de acción en las terminales nerviosas, que viajan hacia la médula espinal y de ahí hacia la corteza cerebral. En el caso de que los estímulos se inicien en la cabeza, la ruta ya no necesita pasar por la médula espinal, claro está, sino que entra al encéfalo sin más intermediarios.

Estos dispositivos sensoriales funcionan de manera continua y producen sensaciones de las que somos plenamente conscientes, como el tacto y la temperatura, pero también envían mucha información de gran importancia de la que normalmente no somos conscientes: por ejemplo, la propiocepción se logra a partir de información que proviene de las articulaciones y de la tensión y estiramiento musculares, información muy importante para el organismo pero que se mantiene con discreción en segundo plano.

La percepción que tenemos de nuestro propio cuerpo no se origina como la simple suma de los datos recabados por todos estos sistemas sensoriales, sino que hay una intensa interacción y cruce de información entre ellos. Por ejemplo, la propiocepción se nutre también de la información sobre el equilibrio, el tacto o incluso la vista. Sabemos dónde tenemos la mano sobre todo por el trabajo de los receptores de músculos y articulaciones, pero también podemos tener pistas de su situación si la mano roza de forma inadvertida un objeto cuando caminamos o sencillamente porque la estamos viendo.

Además, estos sistemas de percepción corporal no son simples accesorios del sistema nervioso, sino que en cada uno de nosotros su funcionamiento coordinado es esencial para la construcción de la propia individualidad, de ese "yo" que emerge de la mente consciente. El sistema nervioso ha evolucionado para gestionar la relación entre el entorno de uno mismo —lo cual incluye al propio cuerpo— y la generación de un comportamiento. Para algunos científicos y filósofos, la emergencia de la mente consciente depende de manera crítica del flujo de información sensorial, y sobre todo de la relacionada con el propio cuerpo: se puede perder la audición o la visión y aun así mantener intacta la sensación del "yo", sensación que se desmorona con facilidad si el sistema nervioso se ve desprovisto de la información corporal. No deja de resultar curioso que sentidos esenciales que usamos de manera intensa y continua, como la propiocepción, terminan por pasar desapercibidos debido precisamente a ese uso continuo y cotidiano. Poca gente conoce siquiera su existencia. ¿Habías oído hablar antes de la propiocepción?
Viendo con el aire y otras combinaciones sensoriales
Para comprender nuestra relación con el mundo que nos rodea v el papel de los sentidos es importante tener claro que la información que cada especie extrae del mundo no depende sólo de la magnitud física usada, sino de cómo la usa su sistema nervioso. Veamos un ejemplo. ¿Te has fijado alguna vez en el vuelo de un murciélago? No lo hacen nada mal, ¿verdad? Muchos de los rápidos y ágiles giros que ejecutan en sus incursiones aéreas van destinados a cazar pequeños insectos con los que se alimentan, todo un alarde de precisión nocturna, yeso que muchos de ellos apenas usan los ojos. Pero el hecho de que tengan un sistema visual rudimentario no quiere decir que no tengan una imagen del mundo, como suele pensarse: para construir una imagen tridimensional del entorno no es indispensable tener un sistema visual, ni mucho menos. Nosotros, los humanos, tendemos a asociar la imagen con la visión, ya que nuestras imágenes se construyen con la luz que detecta el sistema visual, pero no hay nada que impida formar una imagen a partir de otra magnitud física, como por ejemplo la presión de las ondas de aire.

Los murciélagos construyen una representación de su entorno a partir de esas ondas, un método similar al que se usa para obtener imágenes mediante ecografía, aunque es muy probable que la calidad de imagen de esos pequeños mamíferos voladores supere con mucho a las ecografías. Por nuestra parte, el sistema nervioso humano construye sonidos con ese mismo tipo de información.

Fuera del sistema nervioso hay diversas magnitudes físicas y sustancias químicas. Las distintas especies usan esa información de maneras muy variadas para crear así su universo sensorial: todo depende de sus necesidades vitales y su desarrollo evolutivo. Cada método tiene sus ventajas e inconvenientes. Nosotros sacamos partido de esa fuente inagotable de radiación que es el Sol para generar imágenes. Los murciélagos se han especializado en la caza nocturna y, al no tener radiación solar, han desarrollado un sistema de imagen con base en las ondas del aire. Esto tiene la clara desventaja de que las ondas no son gratis —al contrario de lo que sucede con la radiación solar—, ya que los murciélagos tienen que producir sus propias ondas de aire mediante la emisión de ultrasonidos: algo así como si nosotros tuviéramos que llevar todo el tiempo un foco emisor de luz. El eco de los "sonidos" emitidos es la fuente de información que usan para generar sus imágenes, y por esta razón a esa manera de ver se le llama ecolocación (orientación mediante el eco). Pero el método de las ondas sonoras tiene también ventajas: funciona muy bien de noche, es inmune a los objetos transparentes (un murciélago, a no ser que sea un suicida, nunca se estampará contra un cristal perfectamente limpio, ya que su sistema detecta ese objeto sin problemas) y es probable que pueda detectar texturas a distancia, ya que las ondas de aire se reflejan de manera distinta según sea la textura (algo así como tener un tacto que puede actuar de forma remota). No está nada mal. El sónar en detección submarina y el ecógrafo en medicina son sensores artificiales desarrollados por la tecnología humana que aprovechan muchas de esas ventajas.

Cada especie animal utiliza a su manera el mundo físico que le rodea. Es normal que muchos animales utilicen la radiación solar para orientarse, ya que es un sistema rápido, preciso y eficaz. Pero, como acabas de ver, en el caso de la orientación espacial hay más alternativas, que surgen cuando falta la energía del Sol. La ecolocación es usada también por delfines y ballenas. Y hay otros animales, como algunas aves, las ratas topo o las langostas (el crustáceo, no el insecto), que utilizan el campo magnético terrestre para crear una imagen de su mundo.


Una pequeña ventana
Los órganos de los sentidos no lo captan todo. Tus ojos, Julia, no detectan todo el rango de radiación electromagnética, tus oídos no captan todas las frecuencias de ondas del aire, tus receptores químicos no identifican todas las sustancias químicas. Ni mucho menos. Cada uno de nuestros órganos sensoriales detecta una pequeña ventana, un rango dentro de cada magnitud física. Además, estas ventanas son diferentes en las distintas especies. Esto nos lleva a dos conclusiones importantes: el mundo que percibimos es una recreación concreta, limitada, de todo lo que hay ahí afuera y, además, esa recreación es distinta en las distintas especies. En el siguiente capítulo te hablaré más sobre esto, pero antes veamos algunos detalles sobre los rangos de señales que captan nuestros sistemas de detección.

Los distintos tipos de radiación electromagnética se diferencian por la frecuencia de la onda. Puedes imaginarlo como un acordeón: si está estirado, las ondas tienen sus picos bastante separados y la frecuencia es baja; si lo encoges, las ondas se aprietan, la separación entre los picos disminuye y la frecuencia es más alta. La separación, llamada longitud de onda, entre los picos de las ondas electromagnéticas que detecta tu retina es muy pequeña, del orden de nanómetros (nm). En general, los seres humanos detectamos ondas que tienen entre 700 nm (baja frecuencia) y 400 nm (alta frecuencia). Ya te conté que a este rango lo llamamos, cómo no, "radiación visible", ya que es la que podemos detectar. Las ondas de unos 700 nm las percibimos como color rojo; si son ondas más lentas ya no las podemos ver, por eso el supuesto color (que no vemos) creado a partir de ondas de frecuencia inmediatamente mayor de 700 nm lo llamamos infrarrojo.

Si nos vamos al otro lado del rango visible, tenemos el límite de ondas de unos 400 nm, con las que el sistema nervioso crea el color violeta. Las ondas de longitud menor no las podemos captar, y por eso el color (que tampoco vemos) que sigue al violeta lo llamamos ultravioleta. Tu mundo visual se crea a partir de esa franja entre 400 y 700 nm. Hay animales que detectan franjas distintas. Las abejas, por ejemplo, tienen un rango de entre 300 y 600 nm, de manera que no pueden ver lo que para nosotros es rojo intenso, pero sí pueden detectar el ultravioleta (de hecho, si se fotografían algunas flores con un filtro que capte el ultravioleta, pueden verse patrones que nosotros no vemos pero que están ahí, ya que han evolucionado para atraer a determinados insectos).

Igual que ocurre con la luz, las ondas del aire pueden ordenarse también según su frecuencia (y su amplitud, parámetro que estoy pasando por alto en esta explicación). Nuestros oídos detectan un rango muy amplio de frecuencias sonoras, nada menos que desde 20 Hz (hercios o ciclos por segundo) hasta 20.000 Hz. Las frecuencias más bajas se corresponden en nuestra percepción con sonidos graves, como el rumor de un barco lejano, y las más altas crean sonidos agudos, como ese desagradable chirrido que hacen a veces las tizas en la pizarra. Las vibraciones del aire que están fuera de ese rango son inaudibles para los humanos. Los murciélagos, como hemos visto, producen sonidos para crear una imagen a partir del eco. Esos berridos tienen frecuencias por encima de los 20 000 Hz, una feliz circunstancia ya que si fueran de menor frecuencia nuestras noches serían bastante más ruidosas (el hecho de que usen frecuencias tan altas no se debe a que los murciélagos sean condescendientes con nuestro sueño, sino a que esas frecuencias les permiten, entre otras cosas, una mayor agudeza "visual").

En los sentidos del gusto y el olfato el abanico de posibilidades no se corresponde con ningún rango, sino que es más bien una lista, una serie de moléculas, muy variadas, que pueden estimular de manera eficaz los receptores sensoriales. En este caso, cada especie animal tiene su lista particular, adaptada a aquellas sustancias que conviene que le resulten atrayentes o repelentes. Los alimentos no saben bien o mal per se, todo depende de la sensación que le convenga crear al sistema nervioso. Hay circunstancias evolutivas que han resultado felices, como el hecho de que el gusto de muchos insectos por el olor de las flores coincida bastante bien con el nuestro, aunque también hay especies, como algunas moscas, cuyas preferencias están muy alejadas de las nuestras.

En este capítulo has visto cómo tu sistema nervioso posee varios tipos de detectores para captar información sobre el mundo físico en que vives. Con los datos recabados se construyen las percepciones sensoriales, todo un mundo virtual dentro de tu cabeza. ¡Vamos a verlo!



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La máquina de realidad virtual

"Los humanos nos hemos puesto de acuerdo en una especie de alucinación colectiva estándar y vemos más o menos lo mismo". Son palabras del neurocientífico Rodolfo Llinás a propósito de la naturaleza inventada de todo lo que percibimos, una percepción que de alguna manera consensuamos entre todos para ponernos más o menos de acuerdo en la "rojez" del rojo, la "amarillez" del amarillo y el resto de percepciones personales. Si ahora miras a tu alrededor, Julia, verás objetos de distintos colores, escucharás sonidos de tonos variados, sentirás el tacto de los objetos que están pegados a tu cuerpo, notarás el olor de la atmósfera en que te encuentras...: todo ello es una creación de tu encéfalo, una recreación virtual de la parte del mundo con la que estás interaccionando. No tenemos manera de conocer cómo perciben el mundo los demás, aunque hay razones para suponer que, en gran medida, el tipo de alucinación es similar.

Tu mundo mental es alimentado por la estimulación de los detectores que vimos en el capítulo anterior, junto con la información que es recuperada de la memoria. Cada vez que una parte del mundo físico que tienes delante activa tus receptores sensoriales, se genera una serie de potenciales de acción que viajan por las prolongaciones de neuronas específicas camino de tu corteza cerebral. Por el camino habrá más o menos sinapsis que, con toda probabilidad, modificarán las secuencias de las señales eléctricas. Las señales que circulan por tu encéfalo son potenciales de acción, todos iguales desde el punto de vista biofísico. Los potenciales individuales generados por la estimulación de la retina son idénticos a los que viajan por tus neuronas receptoras del tacto e idénticos a los que parten de tu oído interno. Lo que varía es la secuencia de señales, las palabras y frases que se construyen con esas descargas eléctricas y, sobre todo, la ruta que siguen de conexiones neuronales. Tu encéfalo interpreta que una señal corresponde a una imagen visual y no a un sonido porque ha seguido una ruta concreta, una vía nerviosa entre el sistema detector y la corteza cerebral. Los potenciales de acción que llegan a la corteza auditiva generan sonidos porque esa es la función de esa región de tu encéfalo, no porque sean unos potenciales con alguna característica particular para el sonido.

Una de las misiones principales de tu encéfalo es, por tanto, generar una imagen interna del mundo que hay afuera y también del propio cuerpo. Una recreación limitada y particular para cada especie (e incluso para cada individuo) por varias razones que ya te adelanté en el capítulo anterior. Por una parte, cada especie utiliza una serie concreta de detectores del mundo físico: no todos los animales captan la misma información ni la usan para los mismos fines. Nosotros generamos una representación espacial del entorno a partir de la luz, las ratas topo lo hacen en parte a partir del campo magnético terrestre, información que nosotros no usamos (que se sepa). Pero, además, cada uno de los detectores recoge información sólo dentro de un rango o una lista limitada de posibilidades. Es decir, tenemos unos pocos receptores de información adaptados a nuestras necesidades vitales que captan tan sólo una parte de su especialidad sensorial. La imagen que construye tu encéfalo puede ser similar a la de tus amigos, pero es probable que sea bastante diferente de la que generan otras especies animales.


Un escenario de pruebas
Realizar una recreación interna del mundo no es imprescindible para la supervivencia. Entonces, ¿cómo ha evolucionado esta función tan compleja (y costosa energéticamente) de nuestro sistema nervioso? Las ventajas de un sistema así están relacionadas con la capacidad de predicción de que te hablé en el capítulo 2: en vez de comportarnos como una simple máquina robotizada que responde de una manera previsible ante los estímulos —los movimientos reflejos son un comportamiento de este tipo—, el encéfalo se ha convertido en una especie de campo de pruebas con capacidad para calcular los efectos inmediatos de nuestras acciones y sopesar si conviene o no realizarlas. Aunque este sistema de predicción no requiere de la generación de una mente consciente para su funcionamiento (los cálculos que hace un tenista para darle a la pelota son en su mayoría inconscientes), sí necesita proveerse de mucha información sobre el entorno y de la capacidad de combinarla con la memoria para hacer simulaciones con ella. Muchos neurocientíficos consideran que la mente consciente ha surgido a partir de la evolución de esta máquina de simulación.

Ensalada mental
Aunque en el capítulo anterior describí por separado los distintos sentidos, en la construcción de la mente consciente la información que proviene de todo el abanico sensorial se combina para originar una percepción única y compacta. Existe un diálogo, un cruce de información constante entre los distintos sentidos, por lo que a veces es difícil establecer límites. La percepción del cuerpo en el espacio —la propiocepción— se nutre sobre todo de información que proviene de músculos y articulaciones, pero también de los receptores de equilibrio y, por ejemplo, del tacto (si te encuentras en una habitación a oscuras, el roce de tu mano contra la pared, además de indicarte que hay una pared, sirve también para saber dónde tienes la mano). El olfato y el gusto se combinan de manera íntima para generar la percepción que tienes del sabor de los alimentos. Si falta uno de ellos —por ejemplo, el olfato durante un catarro—, cambia de manera importante el sabor de lo que comes y bebes. Incluso la vista interacciona con el sistema auditivo para generar los sonidos. Un ejemplo de ello es el efecto McGurk, que muestra cómo, cuando miramos a alguien mientras habla, la percepción de sus palabras depende no sólo de los sonidos que emite por la boca sino también de la posición de los labios (prueba a buscar en Internet algún vídeo en el que aparezca este efecto: es simple y sorprendente). Aunque parezca mentira, una misma palabra suena distinta cuando se escucha mirando a la cara de una persona que cuando se mira para otra parte. De manera inconsciente, todos sabemos leer en los labios.

A pesar de esta compleja mezcla, cada sentido mantiene una cierta independencia y, en la mayoría de la gente, los sentidos se complementan entre sí sin generar interferencias: las ondas del aire producen sonidos; las moléculas, olores y sabores, etc. Pero en algunas personas se produce una percepción cruzada llamada sinestesia, de tal modo que la activación de un tipo de receptor sensorial evoca una percepción que no se corresponde con ese receptor o cuyo estímulo no existe realmente. Hay, por ejemplo, personas que ven las letras del abecedario de colores (un color concreto para cada letra) o que perciben algunos sonidos asociados a ciertas imágenes y colores.



Según Vilayanur Ramachandran, neurocientífico de la Universidad de California, todos somos en cierta medida sinestésicos, ya que la combinación de varios sentidos es algo que hacemos de forma habitual, aunque no seamos conscientes. Ramachandran lo demuestra con una sencilla y llamativa prueba, que es la siguiente. A ver, Julia, de las dos figuras que aparecen más abajo (figura 9), ¿cuál dirías tú que es Buba y cuál Kiki?


Figura 9. Buba y Kiki.
No sé cuál habrás escogido, pero el 98% de las personas asocian la figura de la izquierda con Kiki y la de la derecha con Buba. Según parece, establecemos de manera automática una relación metafórica entre el sonido agudo del nombre de Kiki y los bruscos trazos de esa figura. De manera similar, relacionamos las suaves curvas de Buba con el suave sonido de su nombre.

Con o sin sinestesia, tu percepción sensorial es una ensalada variada y colorida que sirve para alimentar la imagen que se crea en tu encéfalo de todo lo que te rodea. Pero, además de la percepción consciente, una parte del flujo de información sensorial se usa para guiar tu comportamiento de manera inconsciente, algo que podríamos llamar "sentidos ocultos".


No sé cómo lo hago

El paciente TN (en las publicaciones médicas se llama a los pacientes por sus iniciales para mantener su intimidad) es completamente ciego, no ve absolutamente nada ya que, aunque tiene los ojos y la retina en buen estado, tiene dañada la corteza visual, una región del cerebro esencial para la formación de imágenes. Sin embargo, si se le dice que camine y se mueva dejándose llevar por su "intuición" por un pasillo en el que se han puesto varios objetos que es preciso esquivar para poder avanzar, TN sortea los obstáculos sin problemas. No tiene "poderes ocultos", claro está, pero sí información sensorial de la que no es consciente.


Todos recibimos más información de la que percibimos: está ahí, guiándonos de forma continua y silenciosa. Tenemos, por ejemplo, receptores de tensión en los tendones musculares, sensores del nivel de oxígeno en la sangre y células en la retina cuyas prolongaciones hacia el SNC siguen una ruta distinta a la que produce la visión consciente; una vía accesoria que origina la llamada "visión ciega" (en inglés, blindsight, por si quieres buscar algún video en Internet), que es la que permite a TN salvar los obstáculos. Sin llegar a hacerse consciente, esa información visual influye en la toma de decisiones para generar movimientos. No se trata de nada extraordinario, estas vías sensoriales funcionan de manera habitual en todos nosotros, y sólo se ponen de manifiesto cuando fallan las vías conscientes.

Sea consciente o no su resultado, el SN tiene un afán especial por buscar coherencia y dar sentido a la información que recibe del exterior. En la mayoría de los casos, la recreación interna tiene una relación clara con el mundo exterior. Sin embargo, hay ocasiones en que la ausencia de información o la llegada de señales contradictorias hace que el SN, en ese afán por interpretar el mundo, construya una percepción del toda ilusoria. En el siguiente capítulo te contaré algunos detalles sobre estas capacidades imaginativas de tu mente, algo muy útil ya que origina percepciones continuas en el tiempo y el espacio, a pesar de que muchas veces la información de entrada llega a saltos o fragmentada.



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Todo es una ilusión

¿Existen los colores? ¿Y los sabores? ¿Los sonidos? Existen, desde luego, pero como una construcción de tu encéfalo. Ahí afuera lo que hay es radiación electromagnética, moléculas, ondas de aire, etcétera. Como acabamos de ver, tu mundo es una recreación virtual que se hace en parte tomando esa información, y digo "en parte" porque lo que tú percibes se genera a partir de los datos frescos que entran por los sentidos, junto con información que está almacenada en la memoria y —ahora viene lo interesante— una buena dosis de imaginación por parte del encéfalo. La percepción no es el reflejo pasivo de lo que entra por los sentidos, como la impresión que hace la luz en una placa fotográfica o en un sensor digital. No. Es una construcción activa en la que también son importantes las "pinceladas" que tus neuronas se sacan de la manga (eso sí, con buena intención). Veamos algunas de ellas.


Un agujero en la retina
Comencemos con un ejemplo del sistema visual, el sistema más estudiado y mejor conocido. Mira a tu alrededor, Julia, gira la cabeza y observa el mundo que te rodea. Si no tienes ningún problema visual, la imagen que se forma es nítida y continua, los bordes de los objetos son precisos y también sus colores. No hay espacios sin rellenar, como si faltaran piezas en un puzzle. No, tu puzzle mental está siempre bien terminado y ajustado. Sin embargo, la imagen que recibes por tus retinas es imposible que sea así de completa ya que la retina tiene una zona sin receptores sensoriales. Es como tener una cámara de fotos digital con un sensor al que le falta un trozo. A esa zona de la retina se le llama punto ciego, un nombre bastante adecuado. La región del punto ciego carece de receptores sensoriales porque está ocupada por una gran cantidad de axones que forman en ese punto un manojo llamado nervio óptico. Son axones que parten de neuronas de la retina en camino hacia el encéfalo.

¿Por qué no ves el punto ciego? En principio, en tu campo visual deberían aparecer dos manchones, uno por cada ojo, pero eso no ocurre. ¿De dónde saca tu encéfalo la información de esa parte de tu mundo visual? Bueno, digamos que... ¡se la inventa! Eso sí, no se inventa cualquier cosa sino que tiene en cuenta las imágenes próximas: algo así como rellenar una parte de un folio sin pintar difuminando los colores de alrededor. Puedes comprobar que tienes realmente un punto ciego mediante esta sencilla experiencia: pinta a ambos lados de un folio un punto y una cruz respectivamente, por ejemplo el punto a la izquierda y la cruz a la derecha. Coloca el folio delante de la cara, un poco separado de ella. Cierra el ojo derecho y mira con el izquierdo la cruz. Puedes ver también el punto pero, si varías la distancia a la que colocas el papel, en algún momento el punto desaparece (mientras sigues mirando a la cruz). Esto se debe a que coincide con la zona del punto ciego de tu retina, que es rellenada de blanco a falta de más información.



Esta creatividad del sistema visual no se limita al punto ciego sino que ocurre en todo momento en muchos otros aspectos de la formación de imágenes, creando figuras completas donde sólo hay trozos (figura 10), o modificando los colores que percibes según los tonos que tengan a su alrededor (de forma independiente de la longitud de onda). Si volvemos al ejemplo de arriba, en el que te pedía que miraras a tu alrededor, además de formar una imagen que es continua en el espacio, tu sistema también crea la ilusión de que la imagen que percibes es continua en el tiempo, cuando en realidad no es así, ya que hay momentos en que la llegada de

Figura 10. El sistema visual está especializado en inventar lo que no ve.
información se interrumpe, por ejemplo al parpadear, o durante el tiempo en que tus ojos realizan unos movimientos rápidos para adaptarse al giro de la cabeza: se trata de unos saltos bruscos llamados sacadas que no percibes de manera consciente, a pesar de que durante esos breves instantes el mundo pasa a toda velocidad delante de tus ojos. Tu encéfalo elimina esa información para que el resultado sea una imagen estable y continua.
Buscando sentido al mundo, aunque no lo tenga
En la percepción de los demás sentidos se produce el mismo fenómeno de reconstrucción. En el sistema auditivo los sonidos que percibes no se corresponden siempre de manera fiel con la frecuencia que ha sido captada por el oído, gracias a la mano maestra de tus neuronas, que le dan su toque personal. Una manera de comprobar esto es el ya citado efecto McGurk. Los sabores de los alimentos están también en parte determinados por tus expectativas y prejuicios, además de por los átomos o moléculas captadas: un vaso de agua teñida de amarillo es probable que origine un sabor distinto que sin teñir (¿quizá con un toque a limón?). Incluso la percepción táctil más común es una construcción que puede cambiar gracias a la inventiva cerebral, algo que puedes comprobar con el experimento de la canica que comento más adelante.

¿Cuál es la razón de esta afición del SNC por rellenar huecos, inventar contornos de objetos o modificar sonidos? El sistema ha evolucionado, Julia, para mostrarte un mundo que tenga sentido, que sea coherente y, además, lo hace de manera activa y con una fuerte tendencia a la predicción. En el mundo de ahí afuera no hay borrones negros volando ni objetos sin sentido formados por piezas rotas. Si ves una parte de una silla puedes imaginar con facilidad el resto. Si a través de una ventana ves el tronco de un árbol, lo normal es que en la parte de arriba haya un montón de ramas. No es normal que existan medias sillas ni trozos de troncos suspendidos del aire. El sistema nervioso ha alcanzado una eficiencia impresionante, de manera que construye un universo sensorial coherente aunque la información sensorial de entrada sea parcial. Esta es una característica muy útil, una capacidad extraordinaria de tu máquina mental, pero al mismo tiempo indica el alto grado de invención y creación que hay en todo lo que percibes.

En el día a día no somos conscientes de todo esto (¡de eso se trata!), pero hay veces en que tu encéfalo se pasa de listo con la predicción y su búsqueda de coherencia y el resultado es una percepción poco fiel a la realidad externa. Eso se llama ilusión sensorial, y las más conocidas son las ilusiones ópticas.
Ilusiones ópticas
Si observas la figura 11 puedes ver dos típicas ilusiones ópticas. ¿Son del mismo tamaño los círculos centrales? Aunque no lo parezca, sí. ¿Son paralelas las líneas? Aunque no lo parezca, sí. Es evidente que tu sistema nervioso está haciendo una reconstrucción que se aparta de la realidad: es el precio que hay que pagar por disponer de una máquina con una imaginación desbordante.

Las ilusiones ópticas suelen presentarse como ejemplos de funcionamiento erróneo del encéfalo. Esto no es exactamente así. El sistema está funcionando de manera normal, haciendo su reconstrucción particular de lo que detecta la retina y aportando su granito de predicción e imaginación. Lo que ocurre es




Figura 11. ¿Qué círculo central es más grande? ¿Son paralelas las líneas?
que las ilusiones ópticas surgen a partir de estímulos específicos que fuerzan la faceta inventiva del sistema y que, de hecho, la ponen de manifiesto. Se trata de situaciones límite o ambiguas en donde tu encéfalo, al tratar como siempre de dar sentido y coherencia a lo que capta, se pasa de listo. Por ello son ejemplos excelentes para comprender cómo es el funcionamiento normal del encéfalo: estímulos que sacan a relucir las tripas del sistema visual.


Canicas que se multiplican y otras ilusiones
¿Tienes una canica a mano? (También puede valer otro objeto similar, pequeño y esférico). Cruza los dedos Índice y medio y apoya las dos yemas sobre la canica, haciendo una ligera presión. Ahora juega con la canica, muévela hacia los lados, en círculo, etc., manteniéndola siempre entre las yemas de los dos dedos cruzados. ¿Cuántas canicas percibes? Si tu sistema nervioso funciona bien (es decir, mal; bueno, tampoco; en fin, ya sabes a qué me refiero), dos.

Se trata de una ilusión táctil que se forma debido a una pequeña jugarreta que le hacemos a tu corteza somatosensorial, la que recibe datos sobre la sensación de tacto en todo tu cuerpo. Como veremos en el capítulo siguiente, en algunas regiones las neuronas están organizadas en mapas. En tu corteza somatosensorial las neuronas que reciben información del dedo índice se encuentran al lado de las del dedo medio, y estas últimas al lado de las del dedo anular, y así con toda la mano. Si te fijas con detalle, en esta ilusión la canica está estimulando dos regiones de los dedos índice y medio que no están




Figura 12. Cómo hacer que una canica se convierta en dos.
contiguas, ni en los dedos ni en el mapa de la corteza, por lo que tu encéfalo asume que hay dos canicas, ya que en principio es imposible tener una única canica estimulando ambas regiones al mismo tiempo... ¡a no ser que se crucen los dedos! Algo que, según puede verse, no está previsto en el funcionamiento del sistema, ya que no es normal que los animales toquen las cosas con los dedos cruzados. Al igual que ocurre con las ilusiones visuales, tu encéfalo busca una explicación coherente para lo que está sucediendo y la solución es inventarse una canica de más. Debe quedarte claro, Julia, que esto no es un mal funcionamiento del sistema, sino un ejemplo de su dinámica habitual, donde se han forzado un poco las cosas para llevar a tu encéfalo a generar algo que no existe en la realidad. La invención del mundo es la estrategia cotidiana de tu mente.

En este capítulo y en el anterior has comprobado cómo tu percepción sensorial es una creación del encéfalo. La mayor parte del tiempo la relación entre el exterior y tu mente es fluida y los trucos que utiliza para generar la imagen virtual del mundo pasan desapercibidos, pero en algunos casos, como acabas de ver, tu sistema nervioso se encuentra en un compromiso, y el resultado deja al descubierto su capacidad de inventiva, mostrándote que, en definitiva, todo es una ilusión.

La información que maneja tu sistema nervioso está constituida por grupos de potenciales de acción que viajan de unas neuronas a otras, junto con los cambios químicos que originan en las neuronas que los reciben. Las neuronas que captan los estímulos sensoriales generan potenciales de acción que viajan en dirección a la corteza cerebral, pero éstos no llegan de forma directa pues por el camino hay más neuronas interpuestas para formar de esa manera una especie de cadena que alcanza la corteza. La señal de potenciales de acción que alcanza la corteza -si es que lo hace- no suele ser la misma que la de partida, ya que por medio hay sinapsis donde se puede producir una transformación del mensaje. Estas autopistas que comunican el mundo exterior con tu mente tienen una organización anatómica muy refinada, lo cual resulta muy útil, como verás a continuación.

6

Cartografía encefálica
¿Y ahora? ¿Siente algo? ¿En dónde? ¿Y ahora?, y así durante horas. Estas preguntas se las hacía el neurocirujano Wilder Penfield (1891-1976) a sus pacientes del Instituto Neurológico de Montreal, a los que había retirado una parte del cráneo para dejar al descubierto el cerebro, mientras les aplicaba con un pequeño electrodo una ligera descarga eléctrica sobre la corteza somatosensorial. Algunas veces Penfield estimulaba neuronas que procesaban el tacto de la pantorrilla, y el paciente decía que sentía como si le tocaran en esa parte. Otras veces las neuronas estimuladas correspondían al tacto del antebrazo, a los labios, al dedo gordo de la mano... De esa manera Penfield se dio cuenta de que las neuronas de la corteza somatosensorial se organizan formando un mapa de todo el cuerpo. Con el tiempo, las investigaciones en otras regiones han mostrado que tu encéfalo, Julia, está lleno de mapas. Mapas "topográficos" con una representación en miniatura de la superficie del cuerpo, mapas que representan la retina o las distintas frecuencias auditivas... mapas que reflejan la clara organización de algunas rutas sensoriales como la somatosensorial, visual y auditiva, y también de la ruta que conecta la corteza cerebral con los músculos.

Pero, ¿a qué me refiero con esto de los mapas? Es muy sencillo, basta observar cómo es la disposición anatómica de las neuronas: ¡son extremadamente organizadas! Como ya sabes, la información que parte de tus receptores sensoriales viaja en forma de potenciales de acción hacia el encéfalo, donde es analizada y procesada. Por ejemplo, las neuronas que tapizan con sus ramificaciones la superficie de tu dedo índice están conectadas, a través de otras neuronas intermedias, con un grupo de neuronas de la corteza cerebral. Al lado de estas últimas hay, como hemos visto, otro grupo de neuronas que reciben información del dedo medio, a continuación el grupo que representa el dedo anular, y así con el resto del cuerpo. Es decir, las neuronas de la corteza somatosensorial mantienen un orden que refleja la superficie del cuerpo, por eso se habla de mapa somatosensorial (o representación somatotópica). De hecho, esta organización se mantiene a lo largo de la cadena de neuronas que conecta la superficie del cuerpo con el cerebro, por lo que hay otros mapas similares en regiones intermedias del encéfalo. Por su parte, las regiones de la corteza cerebral que generan órdenes para el movimiento de los músculos (llamada corteza motora) tienen también sus neuronas organizadas formando un mapa somatotópico.

En el oído interno las neuronas que captan información del órgano de Corti —que está organizado según distintas frecuencias auditivas— envían su información a neuronas de la corteza auditiva, que también se encuentran organizadas de manera consecutiva según los distintos tonos que procesan, por lo que existe también un mapa de tonos (o representación tonotópica) que recorre el rango audible desde los sonidos agudos a los graves. Y algo similar ocurre con la retina: la cadena de neuronas mantiene su organización desde el ojo en su viaje hacia el encéfalo y da lugar en la corteza a un mapa retinotópico (en realidad hay varios mapas visuales paralelos, pero podemos pasar por alto este detalle).
Homúnculos en el cerebro
Si Wilder Penfield, en sus estudios de estimulación eléctrica, hubiera podido pintar con un rotulador sobre el cerebro de sus pacientes la parte del cuerpo que representa cada grupo de neuronas, habría terminado pintando una especie de monigote algo deforme, con una mano, un pie, medio tronco, media cara... hasta completar toda la superficie sensorial (la otra mitad del cuerpo se encontraría en el otro hemisferio cerebral, ya que cada región sensorial del cerebro recibe información de un lado del cuerpo). De hecho, dibujó ese monigote en un papel junto a una representación del cerebro, y lo llamó homúnculo. No es que tengamos una personita en esa zona de la corteza, sino que las neuronas están dispuestas de tal manera que representan con una disposición ordenada el cuerpo humano, y de ahí ese nombre. Además de descubrir la existencia de un homúnculo somatosensorial, Penfield también comprobó que tenemos un mapa motor, un homúnculo motor, en la zona de la corteza cerebral que envía órdenes a los músculos. En este caso, la estimulación eléctrica no generaba en los pacientes una sensación de tacto, sino que inducía la contracción de los músculos correspondientes —movían los dedos, los labios, la cadera, etc.— e incluso la sensación de realizar algún movimiento, algo que ocurría al estimular la llamada corteza premotora, una región relacionada con la preparación y la intencionalidad de los movimientos.

Tamaño y función

La figura 13 representa el homúnculo somatosensorial. Esta figura, que aquí se muestra sobre la superficie de la corteza, no sólo indica qué parte del cuerpo se encarga de procesar cada región cerebral sino que también






Figura 13. El homúnculo somatosensorial.
nos da información sobre el tamaño relativo de esas regiones.

La deformidad del homúnculo indica, por un lado, que la disposición de las neuronas de la corteza no refleja de forma exacta las relaciones anatómicas y, por otra parte, representa el número de neuronas que dedica el cerebro a cada zona del cuerpo. Algunas partes, como la mano o la cara, son desproporcionadamente grandes, lo cual muestra que en la corteza cerebral las regiones dedicadas a procesar información sobre la mano y la cara son de especial relevancia. Las manos son muy importantes para el tacto, tienen una gran densidad de receptores sensoriales y, por tanto, gran cantidad de neuronas dedicadas a gestionar esa información, de ahí que ocupen más espacio en el cerebro. El tamaño de las otras partes del homúnculo sigue esta misma lógica: a mayor relevancia sensorial, mayor número de receptores, mayor número de neuronas y mayor área en la corteza..., y al revés.

Esta distribución de funciones que queda reflejada en los mapas no es fija sino que disfruta de cierta plasticidad: puede cambiar sutilmente a lo largo de la vida. Si la activación sensorial de una zona del cuerpo es muy intensa, puede pasar a ocupar más espacio (más neuronas) en detrimento de otra zona vecina del homúnculo. Un ejemplo extremo —y traumático— de esta modificación del homúnculo se observa en personas que han sufrido la amputación de algún miembro. Lo que ocurre en ese caso es que, debido a los mecanismos de plasticidad neuronal, las neuronas que se han quedado sin "su parte" corporal, son "invadidas" por las neuronas de las regiones vecinas y pasan a procesar información de éstas. Una de las primeras personas en darse cuenta de esta remodelación fue Vilayanur Ramachandran, quien al estudiar las sensaciones de tacto de un chico que había perdido su brazo izquierdo comprobó algo muy llamativo: Tom ya no tenía mano izquierda, pero si se le tocaba en determinadas zonas de su cara podía sentir, además de la cara, la sensación de tacto en los dedos de esa "mano fantasma". Y algo similar ocurría al tocarle en el hombro, justo por encima del miembro amputado: Tom notaba el hombro, pero también los dedos de la mano. El miembro fantasma permanece porque, aunque ya no hay mano, el mapa cortical todavía está ahí y sigue activándose. Esas sensaciones fantasma pueden producirse si las neuronas cerebrales de la mano, que han quedado "huérfanas", son estimuladas por las neuronas vecinas del mapa cortical, es decir, las que procesan información de la cara y del hombro.
El código espacial
Aparte de revelar una parte de la arquitectura del sistema nervioso, ¿para qué sirve esta disposición tan ordenada de las neuronas? Experiencias como la que te acabo de contar de Tom, o ilusiones como la que se produce al tocar una canica con los dedos cruzados (figura 12, en el capítulo anterior), indican que existe un código espacial, es decir, una manera de dar significado a una señal simplemente por su localización en el mapa. Ya te recalqué, Julia, que los potenciales de acción son, desde el punto de vista biofísico, todos iguales. Los potenciales de una señal de tacto de tu dedo índice son iguales a los que son originados en tu codo. Las "palabras" y "frases" formadas por las cadenas de potenciales pueden ser muy variadas pero, en cualquier caso, ¿cómo se indica al encéfalo de qué lugar proviene cada señal? Pues situándola en un mapa: si las neuronas que envían la frase "tacto intenso" inducen actividad en la región del codo del homúnculo somatosensorial, la frase se convierte de forma automática en: "tacto intenso en el codo" debido a que son esas neuronas concretas de la corteza, y no otras, las que se han activado. Como ves, es una manera sencilla de codificar el espacio y otros parámetros, como la secuencia de frecuencias auditivas.

Otra explicación, que no excluye la anterior, de la existencia de estos mapas es la optimización de las conexiones entre las neuronas. Lo ideal es que los axones (las prolongaciones por las que viajan los potenciales de acción) sean lo más cortos posibles, ya que así se ahorra espacio, energía y tiempo: la señal llega más rápido a su destino. Las neuronas encefálicas dialogan continuamente entre sí y esos diálogos son más intensos —o tienen más posibilidades de producirse— entre neuronas que codifican mensajes similares o relacionados entre ellos de alguna manera. Existe entonces la posibilidad de que en el desarrollo del sistema nervioso los mapas encefálicos surjan automáticamente como la solución más eficiente para un problema de tendido de cables.


Los mapas "topográficos" son sólo el principio
Algunos neurocientíficos —como, por ejemplo, Antonio Damasio— proponen que los mapas neuronales existen a todos los niveles de procesamiento de la información encefálica y que, de hecho, son esenciales para la emergencia de la mente consciente. Según esta hipótesis, en el encéfalo la información se organizaría en multitud de módulos que tendrían como sustrato los distintos mapas. Los mapas "topográficos" que acabamos de ver serían una primera etapa en el procesamiento de la información sensorial. El resto del procesamiento tendría su base también en "mapas", pero que no estarían organizados según sus relaciones espaciales sino que se trataría de mapas puramente funcionales, algo así como matrices o redes de neuronas relacionadas entre sí por algún tipo de función.

Sin embargo, para otros científicos este modelo no es satisfactorio ya que, argumentan, la existencia de un mapa lleva consigo la necesidad de otra estructura que "lea" el mapa, con lo cual podemos entrar en un problema de regresión que no tenga fin, similar al problema que se plantea con la tortuga que sostiene al mundo en la interpretación que hacen algunas culturas del universo. (En algunas cosmogonías asiáticas, esas narraciones míticas del universo, el mundo está apoyado sobre cuatro elefantes que, a su vez, descansan sobre una tortuga... ¿Y la tortuga? Bueno, podríamos suponer que está apoyada sobre otra tortuga que, por su parte, descansa sobre otra tortuga que, a su vez, se apoya en otra tortuga que..., y así en una regresión infinita y sin solución). Sin embargo, en un encéfalo que represente el mundo con base en mapas de actividad neuronal, no es imprescindible la participación de otra estructura nerviosa que se encargue de "leer" esa información, sino que la interacción entre todos esos mapas funcionales y circuitos, coordinados de manera conjunta puede ser suficientes para la emergencia de una mente consciente y auto-interpretadora del mundo. O al menos esa es la idea.



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La memoria
Eres tus recuerdos. Cada va que te despiertas por la mañana sucede algo que, no por cotidiano, deja de ser impresionante: la mente consciente, tu "yo", reaparece como surgido de la nada tras unas horas de inconsciencia (quizá con alguna aparición fugaz durante los sueños). Si vuelves a ser tú, Julia, día tras día, con tu mente consciente particular, es porque tu encéfalo almacena una enorme cantidad de información que puede ser usada para conformar tu "yo" cada vez que reaparece. La memoria no es sólo útil para planificar, generar predicciones de movimiento o para recordar un número de teléfono, una cara, un lugar o los detalles de la caída del Imperio romano. La memoria es el sustrato de tu propia existencia como una mente consciente individual que se perpetúa en el tiempo. Esto no quiere decir que la memoria sea la consciencia, ni mucho menos, sino que es un requisito necesario para su emergencia. Además, el surgimiento de una mente está ligado de forma estrecha a la capacidad de predicción, una habilidad que necesita memoria para funcionar. Los acontecimientos que tienen una carga emocional intensa suelen almacenarse y recordarse con mayor facilidad, pero además, esos sucesos son los que pueden resultar más útiles para hacer predicciones eficaces. Almacenar información útil y poder recuperarla cuando se precise: en eso consiste la memoria. Indico lo de "útil" porque nuestra memoria no almacena toda la información que entra por los sentidos. La cantidad de datos que fluyen sin cesar por las vías sensoriales es enorme, por lo que el SN ha aprendido también a pasar por alto o incluso olvidar de manera activa el exceso de información: olvidar es también importante y necesario. El desarrollo evolutivo ha perfilado un sistema nervioso con unas excelentes dotes para filtrar esos datos y tratar de quedarse con los que pueden ser más útiles o relevantes. Sólo una parte de los estímulos sensoriales se hace consciente, y de estos últimos sólo una fracción se afianza en la memoria. ¿Cómo sabe el encéfalo que algo es importante, útil, relevante y que merece la pena ser almacenado en la memoria? Bueno, no lo sabe, simplemente sigue unas pautas básicas, como almacenar aquello que se repite y tiene una constancia, o quedarse con las circunstancias relacionadas con una situación emotivamente intensa.
Recuerdos y recuerdos

A ver, Julia, toma un lápiz y apunta estos números que te voy a dar: 3, 1,8, 0, 9, 5, 0, 2.

A continuación, lo que haces es coger un lápiz y escribir esos números en un papel. En este simple acto has utilizado nada menos que cuatro tipos distintos de memoria (aunque recuerda que en ciencia esto de las clasificaciones es siempre un artificio, algo necesario pero muy variable: los tipos de memoria pueden organizarse de varias maneras y la clasificación que sigue es una de ellas). En los instantes que transcurren desde que alguien te dice esos números y tú los apuntas, retienes los dígitos en la memoria de trabajo. Si unos segundos después te preguntan esos números, lo más probable es que seas incapaz de repetirlos sin recurrir al papel. Este tipo de memoria a corto plazo, ya que dura muy poco tiempo, es muy útil para multitud de tareas que realizas a lo largo de] día, no sólo para retener de manera fugaz algo en la mente (¡que se lo digan a un camarero!) sino también para trabajar con ello y hacer operaciones lógicas o de algún otro tipo (por ejemplo, si te piden que sumes 2 al último número de la lista), para lo cual también puede ser necesario recurrir a información guardada en algún tipo de memoria más duradera o a largo plazo.

Cuando te dicen los números y los mantienes en tu memoria de trabajo, coges el lápiz para apuntarlos. No te supone ningún problema, sabes lo que significa la palabra “lápiz” gracias a tu memoria semántica, que se encarga de mantener el significado de las cosas, algo así como tu diccionario mental de la lengua y otros símbolos y conceptos. Pero no sólo entiendes el significado de “lápiz” sino que recuerdas dónde guardas ese objeto, igual que recuerdas dónde está el armario de tu habitación, la primera vez que viste en directo a tu grupo de música favorito, la cena de ayer, tu última fiesta de cumpleaños y el sitio en donde compraste la ropa que llevas puesta. La sucesión de acontecimientos de tu vida, junto con las emociones asociadas a ellos, constituyen la llamada memoria autobiográfica.

Como te puedes imaginar, este tipo de memoria es fundamental para dar forma a tu “yo” consciente, a tu identidad. Todos estos tipos de memoria que te acabo de citar (y otros, como la memoria espacial) forman parte de lo que también se puede agrupar como memoria explícita: recuerdos —de la memoria de trabajo, semánticos o autobiográficos— de los que eres plenamente consciente. Pero tienes también una memoria a largo plazo que está ahí agazapada, que utilizas de manera constante pero con mucho menos control consciente: es la memoria motora, que has usado para realizar sin ningún esfuerzo los movimientos de dedos y mano para escribir. La escritura es algo que se aprende y se almacéna en el entramado neuronal: al comienzo los movimientos se realizan con lentitud y cierta dificultad, pero tu sistema nervioso toma nota y poco a poco va mejorando. Un aprendizaje similar es el que usas al aprender a andar en bici, atarte los zapatos o darle la vuelta con elegancia a una tortilla.

Como puedes comprobar, el encéfalo utiliza distintos formatos para almacenar tus recuerdos pero, en cualquier caso, ¿cómo se la arreglan las células de tu encéfalo para almacenar esa información ¿Dónde guardan las neuronas tus recuerdos? Según parece, las sinapsis químicas tienen mucho que ver.


Estrechando lazos
La mayoría de tus neuronas se comunican entre sí de manera eficaz a través de sinapsis químicas (de las que te hablé al comienzo del libro y cuyo funcionamiento se describe con cierto detalle en el capítulo 22). En cada interacción sináptica participan dos neuronas y una pasa información a la otra. Cada vez que se genera un potencial de acción en la primera, esta libera un neurotransmisor que afecta de alguna manera a la otra célula tras unirse a unos receptores. El efecto puede ser, esencialmente, una excitación o una inhibición de la célula receptora pero, eso sí, siempre el mismo en cada sinapsis. Una sinapsis que produce excitación no se transforma en una sinapsis que produce inhibición: el efecto específico de cada una se mantiene en el tiempo. Pero hay algo que puede modificarse en cada sinapsis a lo largo del tiempo, y aquí está lo que nos importa en estos momentos: la intensidad del efecto.

La excitación producida en una sinapsis específica sobre la neurona receptora puede aumentar de intensidad. Del mismo modo, en una sinapsis que produzca inhibición, la intensidad de ese efecto también puede aumentarse. En ambos casos se trata de reforzar una relación previa, y el resultado es que el mensaje —excitación o inhibición— se transfiere con mayor potencia. También puede ocurrir lo contrario, de forma que la relación sináptica entre dos células se debilite. Todos estos cambios de intensidad en las relaciones sinápticas pueden hacerse estables y permanecer en el tiempo. Los neurocientíficos han descubierto que este es el mecanismo molecular (o uno de los mecanismos) mediante el cual se afianza la memoria. Según esta hipótesis, un recuerdo consistiría en la activación más o menos simultánea de un grupo específico de neuronas, para lo cual se modifica la función de una serie de sinapsis. Los científicos llaman potenciación a largo plazo (o LTP, por sus siglas en inglés) a los cambios que intensifican los efectos sinápticos, y depresión a largo plazo (o LTD) a las modificaciones que debilitan las conexiones sinápticas.



La esencia de esta idea puede entenderse con facilidad con el siguiente ejemplo gráfico. Imagínate un panel luminoso formado por muchas bombillas. Vamos a suponer que cada bombilla es una neurona. Un concepto


Figura 14. Un lápiz representado por bombillas-neurona.
concreto se representaría por el encendido de un grupo específico de bombillas-neurona. Por ejemplo, el concepto “lápiz” podría estar representado por el encendido de los elementos del panel de la figura 14, y el concepto “palmera” podría estar representado en la memoria por la activación de las bombillas-neurona de la figura 15.

Todas las neuronas del panel —y muchas otras que no podemos ver en un esquema tan simple— están conectadas entre sí por sinapsis, pero las sinapsis específicas que unen entre sí a las neuronas que se encienden para representar la idea de “lápiz” están reforzadas, ya que se potenciaron cuando se formó la memoria de “lápiz”. De esa manera se facilita que se encienda de forma simultánea ese grupo de bombillas-neurona. Por su parte, las bombillas-neurona que representan "palmera" también tienen reforzadas las




Figura 15. Una palmera representada por bombillas-neurona.
sinapsis que las conectan entre sí. De ese modo, cada vez que la mente busca el concepto “palmera”, esas bombillas-neurona tienden a encenderse a la vez.

En resumen: el reforzamiento de unas determinadas sinapsis, junto con el debilitamiento de otras, forma familias de neuronas que tienden a “encenderse” a la vez. Ese encendido simultáneo, esa constelación de sinapsis, como la llama el neurocientífico Alberto Ferrús, conformaría en nuestra mente una imagen concreta. Este es un ejemplo muy simplificado de cómo puede funcionar la memoria según las ideas actuales de la neurociencia. No lo tomes como algo literal: de hecho, en el verdadero “panel luminoso” de tu cerebro, el “encendido” de las distintas unidades es más difuso y está formado por miles de neuronas. Importa más el resultado de la activación conjunta que la actividad concreta de cada neurona (esta codificación difusa permite, entre otras cosas, que la muerte o el daño de alguna neurona no cambie gran cosa el resultado ya que éste depende del conjunto). Nuestro ejemplo del panel sirve para que veas cómo la potenciación de un grupo de sinapsis puede formar una familia de neuronas. El encéfalo está formado por decenas de miles de neuronas y todavía no se sabe cómo se almacena la imagen mental de “lápiz”, “palmera” o cualquier otra cosa, pero se cree que la clave puede estar en el “encendido” simultáneo de muchas células. Según esto, los mecanismos que favorecen la sincronización de grupos de neuronas son muy importantes, algo que veremos de nuevo en el capítulo 14.

Según el modelo que acabo de mostrar, y teniendo en cuenta que la información no se encuentra en sinapsis o neuronas concretas sino en su funcionamiento conjunto, la modificación de la intensidad de conexión en un grupo de sinapsis, o la muerte de gran cantidad de neuronas, producirá la pérdida de la información retenida. Este mecanismo explica los problemas de memoria de las personas que sufren una degeneración neuronal importante, como ocurre en la enfermedad de Alzheimer. Aun así, no existe una correlación simple entre número de sinapsis y capacidades cognitivas. De hecho, los estudios muestran que un niño de cinco años tiene bastantes más sinapsis que un adulto de 30, ya que durante el desarrollo infantil y la adolescencia se produce una importante eliminación de sinapsis innecesarias, una especie de “poda” neuronal que da lugar a un refinamiento de las conexiones. (Un ejemplo clásico de esto es lo que ocurre durante el desarrollo de la corteza visual: al comienzo las neuronas cerebrales reciben conexiones provenientes de ambos ojos, pero en poco tiempo se eliminan multitud de conexiones y se forman dos grupos de células, de forma que en cada uno domina la información que proviene de un solo ojo. Este proceso es muy plástico y si, por ejemplo, se impide la visión por uno de los ojos durante esas etapas críticas, las células de la corteza visual formarán un único grupo donde todas terminarán recibiendo conexiones preferentemente del ojo activo). Las modificaciones en la potencia de las conexiones que están implicadas en la memoria se producen sobre las sinapsis que sobreviven a esas “podas” iniciales, y también sobre las nuevas sinapsis que se generan a posteriori debido a los procesos de plasticidad.
Encantado de conocerle
Ya tenemos una idea del mecanismo sináptico de la memoria, pero... ¿dónde están esas sinapsis? ¿Qué neuronas son las encargadas de la memoria? Estas son preguntas más complicadas. Las neuronas que participan en la memoria explícita a largo plazo no parecen estar situadas en una localización específica. Los resultados experimentales indican que se encuentran distribuidas por distintas regiones de la corteza cerebral. Por su parte, se ha comprobado también que las neuronas del cerebelo tienen un papel esencial en el almacenamiento de la memoria motora. Pero en materia de recuerdos lo que se conoce con más profundidad es el papel de un región del cerebro llamada hipocampo. Se ha comprobado que el hipocampo es de gran importancia para el asentamiento de la memoria en gran parte gracias a un señor llamado Henry Molaison

(1926-2008).

Henry Molaison esperaba sentado en la consulta, el médico entraba y ambos se presentaban:

—Buenos días, señor Molaison, soy el doctor Tal.

—Encantado de conocerle, doctor -respondía Henry.

Charlaban unos instantes y el doctor Tal salía del despacho para volver a entrar poco después. Henry se comportaba como si nunca hubiera visto al doctor Tal:

—Buenos días, señor Molaison, me llamo Gregory Tal y soy su doctor.

—Encantado de conocerle, doctor— repetía Henry, y así un día tras otro ...

Henry Molaison —que en vida era conocido como el paciente HM era incapaz de formar nuevos recuerdos. Por eso, cada instante de su vida era una novedad, un descubrimiento continuo que caía de forma irremisible en saco roto. Lo interesante de su caso es que se conocía con precisión la causa de su problema de memoria: cuando tenía 27 años le había sido extirpado el hipocampo en ambos hemisferios cerebrales (el objeto de la operación había sido aliviar sus ataques epilépticos), lo cual le produjo una amnesia anterógrada que le duró el resto de su vida. Sus recuerdos se habían estancado a los 27 años. Recordaba su vida hasta esa fecha como cualquier otra persona, pero después de la operación perdió la capacidad de almacenar nuevas experiencias. Su caso ha sido de gran ayuda para determinar el papel que tiene el hipocampo en el asentamiento de la memoria... y también el que no tiene. Henry recordaba bien su vida anterior, por lo que esa información no podía hallarse en el hipocampo (probablemente estaba distribuida por la corteza cerebral), y también podía aprender nuevas tareas motoras (memoria motora que parece almacenarse en el cerebelo), pero no podía formar más memoria autobiográfica. Las investigaciones con HM y otras posteriores indican que las neuronas del hipocampo no son las encargadas de retener a largo plazo la memoria, pero son esenciales para gestionar su almacenamiento. Sin hipocampo, uno se queda estancado en el tiempo fugaz de la memoria a cono plazo.

El hipocampo es, por tanto, un lugar de transición, un purgatorio de los recuerdos donde éstos permanecen almacenados por un tiempo antes de trasladarse a su lugar definitivo. A veces sucede que hay recuerdos que están en ese proceso de asentamiento que, debido a algún trauma temporal que afecta a las neuronas del hipocampo, no se afianzan y se pierden para siempre. Este hecho puede explicar que, tras un fuerte golpe o algún otro trauma que afecte al metabolismo encefálico —como una borrachera—, se olviden por completo no sólo los acontecimientos en que se produjo el daño sino también los inmediatamente anteriores, cuyos recuerdos se encontraban en esa delicada transición por las oficinas del hipocampo.


¿Estás segura?
Aunque la memoria es esencial para la capacidad de predicción de encéfalo y para la construcción del “yo” consciente, no deja de resultar paradójico que sea una propiedad traicionera, poco de fiar. En la memoria humana la información no se graba como en un disco duro, sino que su soporte lo constituyen células vivas con una incesante actividad metabólica. Las sinapsis que establecer nuestra memoria a largo plazo pueden mantener cierta estabilidad a lo largo del tiempo, pero no de manera absoluta: la función modifica sutilmente cada sinapsis hasta el punto de que recordar un hecho modifica el propio recuerdo, o al menos eso señalan algunas investigaciones. Según esto, la mejor manera de mantener un memoria sin perturbaciones es no accediendo a ella.

Como nuestra mente consciente es una construcción del encéfalo sobre la base de sus miles de millones de neuronas, a veces no es tan fácil diferenciar una memoria fiel a los hechos de otra que ha sido modificada o incluso inventada. Hay, además, muchos factores que pueden influir en cómo se almacena la información, de tal manera que dos personas que presencian un mismo hecho pueden guardar (y recordar) escenas distintas según, por ejemplo, s estado de ánimo o incluso el idioma que hablan. La neurociencia muestra que las ruedas de reconocimiento que se usan en las comisarías y las declaraciones de testigos en los juicios son métodos muy poco fiables para conocer la realidad. Vivimos en una realidad virtual perpetua y ello afecta también al almacenamiento de la información.



Los años desaparecidos
Y ahora volvamos al comienzo de todo, a tus primeros años de vida. Trata de “hacer memoria” y dime, Julia, ¿cuál es tu recuerdo más temprano? ¿Cuál es la imagen más antigua que recuerdas de tu vida? Prueba a hacerles la misma pregunta a tus amigos y pronto descubrirás algo llamativo: nadie recuerda nada de sus primeros años de vida. La memoria autobiográfica de la mayoría de las personas arranca a partir de los 2-3 años o incluso más adelante. No conservamos recuerdos de nuestros primeros pasos en este mundo, un fenómeno que se llama amnesia infantil. Si te encuentras con alguien que asegura recordar hechos de esa época, lo más probable es que se trate de una memoria inventada, creada de manera involuntaria a partir de fotografías o relatos que le han contado sus familiares. En realidad, no puede existir memoria de esos primeros años por una razón muy sencilla: en esas etapas de la vida, aunque tu encéfalo posee ya básicamente todas las neuronas que serán utilizadas en los años siguientes, todavía no están definidas las conexiones principales entre ellas. El armazón neuronal indispensable para el afianzamiento de la memoria es todavía demasiado inestable, ya que está en pleno proceso de desarrollo y ajuste. Tu memoria a largo plazo comenzará a funcionar a partir del momento en que tenga un punto sólido sobre el que apoyarse, es decir, una red de neuronas con una cierta estabilidad.

Además de la estabilidad neuronal, se ha señalado que la amnesia infantil puede estar relacionada también con la ausencia de lenguaje, ya que la edad de los primeros recuerdos tiende a coincidir con la edad en que las personas comenzamos a articular un lenguaje coherente y estructurado. Según esta hipótesis, el desarrollo del lenguaje es importante —e incluso indispensable— para organizar nuestros pensamientos. De esta manera, en la memoria perdurarán tan sólo las vivencias que hayan sido “pensadas” a través del lenguaje.

La memoria es lo único que tiene cada uno de nosotros para mantener lo que se ha llamado yo autobiográfico. Nadie duda de lo importante que es mantener un número estable de neuronas, cuanto más grande mejor. Sin embargo, las neuronas del SNC tienen una característica que parece menospreciar la importancia de su número: son células que no se reproducen. Este “defecto”, pues suele tomarse como algo negativo, no lo es. Como veremos a continuación, es un “defecto” esencial para la estabilidad de la memoria y de tu mente.

8

Estable pero en continuo cambio

Se ha calculado que cada segundo muere una neurona de tu encéfalo. Desde que has empezado a leer este capítulo, tienes cuatro neuronas menos. ¡Unas 86 000 neuronas menos cada día! Pero ni te preocupes, no pasa nada... Si calculas todas las neuronas que pierde una persona a lo largo de su vida manteniendo este ritme sale una cifra alta, desde luego, pero supone una pequeña fracción de esos 86 000 millones de neuronas con las que iniciamos el viaje. Este sencillo cálculo sirve para que te hagas una idea de la inmensa cantidad de neuronas que transportas dentro del cráneo Sin embargo, resulta evidente que perder neuronas no es bueno como muestran con claridad las enfermedades donde existe degeneración neuronal. El alzhéimer, la enfermedad de Parkinson y otras enfermedades neurodegenerativas reflejan lo importante que es conservar en buen estado el mayor número de neuronas.

Te estarás preguntando entonces: ¿qué puede tener de bueno que las neuronas del SNC no se dividan y multipliquen? Es muy llamativo que unas células tan importantes para la vida no tengan esa capacidad. Ni siquiera pueden regenerar correctamente sus proyecciones tras una lesión (por el contrario, las células del SNP sí pueden regenerar de manera eficaz sus prolongaciones). ¿Qué puede tener de bueno? La respuesta es muy sencilla: estabilidad.
La arquitectura de la mente
Tu identidad, tu memoria, tu "yo", dependen de la estructura de conexiones entre miles de millones de neuronas y de la intensidad con que se activa cada sinapsis. La organización global de conexiones nerviosas es similar en todos los humanos, pero los detalles no. Si fuera similar, no existiría la identidad individual: si se intercambiara la estructura única y específica denominada "encéfalo de Julia" por otra, dejarías de ser tú. La identidad que surge de cada encéfalo se mantiene en el tiempo debido a dos características del SNC: las neuronas con que se nace duran toda la vida y, además, el diagrama de conexiones, la arquitectura de la mente, es bastante estable. Si las neuronas se dividieran y recambiaran con la facilidad que se da en otros tejidos, sería muy difícil mantener la exuberante complejidad de ramificaciones y contactos sinápticos que tanto ha costado construir y afianzar. Pero hay que precisar.

El conjunto de neuronas con que nacemos se mantiene bastante íntegro hasta el final de la vida, pero hay también cierto recambio ya que, además de las neuronas que poco a poco van muriendo, en algunas zonas del encéfalo nacen neuronas nuevas. A esto se le llama neurogénesis. Pero, ¡ojo!, esas neuronas nuevas se producen a partir de las células troncales (también llamadas células madre) que hay en el encéfalo, no como resultado de la división de una neurona ya existente. Recuerda: las neuronas del SNC no se dividen para dar lugar a más células sino que existe una pequeña generación a partir de células troncales. Respecto a la estabilidad entre las conexiones, está claro que es importante para que se mantenga la memoria, pero con una plasticidad que permita el cambio y la adaptación a lo largo del tiempo.


¡Neuronas frescas!
La reparación del encéfalo ha interesado siempre a los científicos y médicos, y mucho más a sus pacientes, sobre todo en el caso una gran pérdida debido a algún tipo de accidente o una enfermedad neurodegenerativa. De ahí que se estudie con mucho interés la capacidad de neurogénesis.

Una célula troncal es algo así como un folio en blanco sobre el que se puede pintar cualquier tipo de célula. Las células de los distintos tejidos no son iguales, sino que están especializadas en su estructura y función. Las células troncales son células sin especializar (sin diferenciar, que dicen los científicos), de tal manera que se pueden transformar en cualquier tipo de célula del organismo. En el cuerpo humano tienen mucho trabajo durante el desarrollo inicial, pero también existen en el individuo adulto, pues son muy útiles para generar material de recambio. ¿Que se necesitan varios millones de glóbulos rojos? ¡No hay problema! Las células troncales de la médula ósea se ponen a trabajar y... ¡listo! Ya hay un montón de nuevos glóbulos preparados para funcionar.

¿Y qué ocurre con las células del sistema nervioso? ¿Pueden producirse neuronas nuevas en un sistema adulto? Hasta hace poco no había respuesta a estas preguntas pero, como te decía, se han descubierto regiones en el encéfalo que contienen células troncales que pueden originar neuronas y también células gliales. Lo que sucede es sorprendente: las jóvenes neuronas migran, se desplazan educadamente a través del tejido encefálico para ocupar su puesto en algún circuito nervioso. Pero este reemplazo neuronal no parece que sea un hecho generalizado. Se ha comprobado que hay un trasiego continuo de neuronas recién nacidas que se desplazan hacia la corteza olfativa (una zona del cerebro que se encarga de procesar las señales del olfato), y también que existe neurogénesis en el hipocampo (que, como hemos visto, es importante para el asentamiento de la memoria) y alguna otra zona del encéfalo. Hay investigaciones que indican también la existencia de un aumento de esta regeneración neuronal tras algún tipo de daño, como la falta de oxígeno, pero son trabajos con animales de laboratorio que de momento no han sido comprobados en seres humanos.

Sea como sea, parece que no hay duda de que nuestro encéfalo tiene una pequeña capacidad para reponer algunos tipos de neuronas. Ahora mismo, Julia, tienes una procesión de neuronas recién nacidas atravesando tu cerebro, desplazándose desde una zona próxima a los ventrículos cerebrales en dirección a tu corteza olfativa. Los detalles de este y otros tipos de neurogénesis son todavía poco conocidos, algo que despierta la insaciable curiosidad de los científicos. Seguro que pronto leerás noticias frescas sobre estas jóvenes neuronas.


Plasticidad neuronal
El edificio encefálico construido por tus neuronas no es rígido, se modifica de forma sutil con su funcionamiento. Los neurocientíficos llaman plasticidad a esta capacidad de cambio y adaptación pero, ¿en qué consiste exactamente?

Ya conoces las piezas básicas del juego de construcción neuronal: axones, dendritas y sinapsis. Cualquiera de esas partes puede modificarse y variar —aumentando o disminuyendo— las conexiones que establece cada neurona individual, con lo que se modifican también sus propiedades funcionales. Cada neurona emite un único axón, pero en su extremo (o a lo largo de su longitud) puede ramificarse de manera activa a lo largo de su vida, como un árbol al que le crecen sus ramas, como si fuera un pulpo en busca de sus presas. En este caso las presas son las dendritas de otras neuronas, donde la exuberancia de sus ramificaciones también puede variar según la actividad. Este baile de ramificaciones permite que, aunque el número de neuronas se mantenga estable, las sinapsis y la potencia de éstas varíe para adaptarse a los cambios del sistema, manteniendo, eso sí, una arquitectura global que sostenga la persistencia de la mente individual. Algunas neuronas son tan exquisitamente refinadas que no les basta con tener un árbol de dendritas para recibir sus conexiones, sino que de sus dendritas surgen pequeños apéndices que funcionan como lugares especializados para formar sinapsis. Esas espinas dendríticas pueden retraerse o salir hacia afuera en busca de un axón según la actividad en que esté inmersa la neurona.





Figura 16. Ejemplo de plasticidad neuronal donde se observa (flechas) el establecimiento de dos nuevas sinapsis, la desaparición de otra y el crecimiento de una dendrita.
De los billones de sinapsis de tu sistema nervioso, algunas se mantienen más o menos fijas pero, como ves, hay otras que cambian con bastante facilidad. Los neurocientíficos han observado que esta plasticidad se mantiene a lo largo de toda la vida y —esto es una buena noticia— que puede ser inducida de distintas maneras con el objetivo de mejorar las capacidades de personas con todo tipo de problemas neurológicos (figura 16).

Aprendiendo a ver con los oídos
Una persona ciega se pone unos auriculares que generan unos sonidos bastante confusos. Esos sonidos se obtienen a partir de la imagen tridimensional que captan dos pequeñas cámaras ajustadas a sus gafas negras. El constante zumbido emitido por los auriculares varía cuando la persona mueve la cabeza y “mira” hacia otra parte. ¿Cuál es el objetivo de esa extraña experiencia? Ver. Ver a través de los oídos. Generar una imagen mental del mundo exterior mediante la activación de la ruta auditiva (¿recuerdas a los murciélagos?). Este y otros proyectos similares pretenden utilizar la plasticidad neuronal para modificar el funcionamiento encefálico y de esa manera suplir algún déficit. Con el sistema de visión a través de los oídos, la idea es que los circuitos nerviosos que reciben esa señal se acostumbren poco a poco a la nueva entrada sensorial y que, al aprovechar las conexiones nerviosas que existen entre distintas regiones sensoriales, el encéfalo construya algún tipo de representación tridimensional del mundo. Es algo así como forzar una sinestesia (percepción combinada de varios sentidos) entre el sistema auditivo y el sistema visual. De hecho, las personas ciegas que lo han probado pueden “percibir” objetos grandes como las paredes y columnas de una habitación. Según indican otros experimentos realizados con personas ciegas que se orientan mediante el eco —producido por chasquidos sonoros emitidos por ellos mismos—, en esas formas de “visión” a través del sistema auditivo se activan de manera preferente las áreas visuales del cerebro. Estos prometedores experimentos muestran hasta qué extremo puede modificarse nuestra máquina de la mente.

En el siglo pasado, el neurocientífico Paul Bach-y-Rita (1934-2006) mostró la gran plasticidad del encéfalo humano mediante otra experiencia muy llamativa en la que se introdujo un sentido por una vía muy distinta a la habitual: se trataba de generar el sentido del equilibro en una paciente... ¡a través de la lengua! La paciente carecía del sentido del equilibrio y eso le causaba muchos problemas, empezando por la dificultad para mantenerse en pie. En la superficie de la lengua se le colocó un grupo de electrodos que producían pequeñas descargas eléctricas, que ella decía sentir como si fueran “burbujas de champán”. Lo ingenioso del asunto es que los electrodos se conectaron con acelerómetros —como los que llevan muchos teléfonos y consolas portátiles— que detectaban los movimientos de la cabeza. Los distintos movimientos se transformaban en descargas eléctricas en distintas zonas de la lengua: de esa forma el SNC de la paciente aprendió a relacionar ambas cosas, y así construyó un nuevo sentido del equilibrio a partir de lo que sentía en la lengua.

Cuando se trata de modificar el sistema nervioso no hay nada como la imaginación para agrandar sus límites. Pero, además de las experiencias orientadas a solucionar enfermedades o daños importantes, la plasticidad puede explotarse también en cualquier encéfalo, por ejemplo para ralentizar los déficits que se producen de manera natural con el envejecimiento o para potenciar algunas capacidades como la memoria. Son bastante populares algunos programas para videoconsolas y demás aparatos electrónicos que aseguran mejorar todo tipo de capacidades cognitivas. Sin embargo, los estudios científicos que se han realizado para comprobar si en realidad es así indican que no se producen tales mejorías, salvo las que se deben al simple entrenamiento y repetición de una tarea. Pero esto no quiere decir que no puedan hacerse programas que realmente funcionen, como ha demostrado el neurocientífico Michael Merzenich, fundador de las compañías Posit Science y Scientific Learning, que ofrecen software desarrollado a partir de experiencias con personas mayores y niños con dificultades de aprendizaje.


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El cerebro partido

Julia, ¿eres diestra o zurda? Te lo pregunto porque la tendencia a preferir una mano sobre la otra a la hora de escribir es un signo más de una interesante asimetría cerebral. No es casualidad que la mayoría de la gente utilice la mano derecha para escribir. La razón de ello debe buscarse en dos hechos: el sistema nervioso es bilateral (tiene dos lados) y las dos partes no son iguales. Parece que por el mismo precio tenemos, en realidad, dos encéfalos, que se entienden bastante bien la mayor parte del tiempo (mejor que sea así, ya que están condenados a vivir y tomar decisiones juntos). Pero vayamos por partes, nunca mejor dicho.



Eres un animal de simetría bilateral: desde el punto de vista anatómico tienes dos lados que son en esencia iguales, o mejor: un lado es la imagen especular del otro. Si doblas un papel como un acordeón y recortas una figura de medio cuerpo humano siguiendo una línea de división vertical, al estirar el papel aparecen varias figuras... con el cuerpo entero: eso es simetría bilateral (figura 17)


Figura 17. Una manera sencilla de descubrir en qué consiste la simetría bilateral.
Pero no todas las partes del cuerpo son bilaterales, sobre todo los órganos internos. Piensa, por ejemplo, en el hígado, el corazón, el páncreas... Ni siquiera los dos pulmones son simétricos. Pero aun así nos consideramos animales bilaterales (otros animales, como las medusas y las estrellas de mar, tienen simetría radial).

Y el sistema nervioso, ¿qué simetría tiene? Bueno, a simple vista el SNC parece tener una clara simetría bilateral. Si se observa la región dorsal de la médula espinal, puede verse que en toda su longitud hay un surco que la divide en dos partes. En el encéfalo la división se hace muy clara, debido a una profunda cisura que divide al cerebro en dos hemisferios. La superficie de los hemisferios cerebrales muestra muchos otros surcos de menor calibre que le dan un aspecto de laberinto. Aquí la simetría desaparece: a vista de pájaro puede verse que la disposición de esos surcos secundarios —y de las circunvoluciones que quedan entre ellos— no es igual en ambos hemisferios (y varían ligeramente de una persona a otra). Se trata de un detalle puramente anatómico, pero ahora sabemos que las funciones que albergan ambos hemisferios tampoco son del todo iguales. Pero, quizá estés pensando ... ¿por qué habrían de ser iguales? Esto nos lleva a otro aspecto importante.

Resulta que cada hemisferio cerebral se encarga de un lado del cuerpo y también, en algunos casos, de un lado de tu universo sensorial. Este simple hecho exige que muchas funciones cerebrales estén duplicadas y que ambos hemisferios tiendan a ser similares. Hay, además, una característica muy llamativa: cada hemisferio cerebral procesa información del lado opuesto del cuerpo. Esto quiere decir que el tacto de la mano derecha es procesado por el hemisferio izquierdo, el análisis del campo visual izquierdo es trabajo del hemisferio derecho, y las órdenes para mover la pierna derecha son ejecutadas por el hemisferio izquierdo. Con o sin este cruzamiento de las vías nerviosas, lo que parece claro es que debe existir una cierta simetría en la estructura y la función de ambos hemisferios, al menos en lo relacionado con el procesamiento inicial de la información sensorial y con el envío de órdenes de movimiento a los músculos. Sin embargo, al estudiar las funciones más complejas y abstractas del cerebro no se observa esa simetría bilateral. En la mayoría de las personas existe una cierta especialización, de tal manera que cada hemisferio realiza con preferencia una serie de tareas. La mente consciente es el resultado de la unión de dos cerebros (dos medio-cerebros en realidad), cada uno con una "personalidad" ligeramente distinta.


Eres dos
A pesar de la profunda cisura que separa tus dos hemisferios cerebrales, éstos mantienen un diálogo fluido y constante: ahí dentro, alejados de la superficie, hay unos 200 millones de axones que cruzan el cerebro de un lado a otro y forman entre todos el mayor tracto del sistema nervioso, una super-autopista de comunicación entre dos mundos llamada cuerpo calloso.

Es importante para el sistema que ambos hemisferios se entiendan y compartan información, de manera que el resultado sea una mente compacta y coherente. En el siglo XIX nada hacía sospechar que los dos hemisferios fueran distintos, salvo por el hecho de que a cada uno le tocaba una parte distinta del cuerpo. Sin embargo, Paul Broca (1824-1880), un gran neuroanatomista del que volveré a hablar más adelante, descubrió una zona del cerebro —que hoy llamamos área de Broca— relacionada con el lenguaje, con la particularidad de que en la mayoría de personas se encontraba sólo en el hemisferio izquierdo. Broca estudiaba los cerebros en personas muertas, por lo que el estudio de los detalles funcionales no era posible, excepto por las pruebas que había hecho a esas personas (pacientes con problemas en el habla) cuando estaban vivas. En su época no existían todavía técnicas para investigar el funcionamiento por separado de los dos hemisferios —como las actuales técnicas de imagen—, hasta que en el siglo XX se comenzó a seccionar el cuerpo calloso a personas vivas (figura 18).



Entre los pioneros en realizar esta operación se hallaban los neurocientíficos Roger Sperry (1913-1994) y Michael Cazzaniga (1939). Esa sección del cuerpo calloso no se le hacía (ni se le hace) a cualquiera, claro está,



Figura 18. Operación en la que se secciona el cuerpo calloso.
sino a pacientes que sufrían continuos ataques epilépticos. Al seccionar el cuerpo calloso se impedía que el foco epiléptico se extendiera al otro hemisferio, por lo que disminuía la gravedad del ataque (imagina el avance de un ataque epiléptico como una onda que se propaga y afecta cada vez a más neuronas).

Era una operación muy seria, pues se trataba de seccionar nada menos que 200 millones de conexiones nerviosas, y el resultado podía ser desastroso. Sin embargo, la cosa funcionó incluso mejor de lo esperado: el foco epiléptico se contenía y el paciente parecía que no perdía ninguna facultad mental ni sufría males mayores... al menos en apariencia (de hecho, hay personas que nacen sin el cuerpo calloso y hacen una vida normal, debido probablemente a que el encéfalo potencia a lo largo del desarrollo otras conexiones cerebrales). A pesar de la supuesta normalidad, al realizar unas sencillas pruebas de atención, Sperry, Gazzaniga y sus colegas descubrieron que los dos hemisferios, ahora en gran medida incomunicados, se encargaban de aspectos distintos del procesamiento mental.

A Paul Broca le habría encantado conocer la interesantísima información que se obtuvo a partir de esos estudios, ya que una de las primeras cosas que se pudo comprobar fue la relación entre el lenguaje y el hemisferio izquierdo. En la mayoría de casos, si a un paciente al que se ha realizado una callosotomía (que así se llama a operación) se le muestran dos imágenes, una en el campo visual zquierdo y otra en el campo visual derecho, podrá explicar con coherencia qué ve en la parte derecha —procesada por el cerebro izquierdo, donde se encuentra el área de Broca y otras regiones relacionadas con el lenguaje y el habla—, pero será incapaz de contar de manera coherente qué ve en la parte izquierda de su campo visual. Sin embargo, si a continuación se le pide que dibuje con su mano izquierda lo que aparece a la izquierda, podrá representar sin problemas esa imagen que es incapaz de describir con el habla.

Estas experiencias en pacientes con el cerebro dividido sirvieron para estudiar la especialización de funciones que hace a cada hemisferio distinto y complementario del otro. De esta manera se han ido perfilando las funciones más características de cada hemisferio cerebral. No se trata de una separación radical, como si el encéfalo estuviese formado por módulos independientes. Lo que se observa es un cierto dominio de un hemisferio sobre el otro en algunas tareas. En general, en la mayoría de la gente el hemisferio izquierdo se ha especializado en todo tipo de tareas rutinarias que impliquen clasificación y análisis preciso y secuencial, una búsqueda de orden que dé significado a los eventos, y aquí se incluye el lenguaje, el procesamiento matemático o la ejecución de movimientos precisos y ajustados de manera voluntaria. Por su lado, el hemisferio derecho tiende a ser menos analítico v más emocional, y atiende con más énfasis a las características perceptivas de los estímulos (por ejemplo, espaciales), por lo que suele relacionarse con capacidades artísticas como la percepción musical o el dibujo.



Los científicos no tienen una explicación definitiva para el hecho de que existan diferencias en el trabajo de los hemisferios cerebrales. Desde el punto de vista evolutivo, una posibilidad es la necesidad de incorporar nuevas funciones sin perder las ya existentes: si el espacio disponible es limitado, como ocurre dentro de nuestro cráneo, una de las soluciones pudo ser dividir las funciones, lo cual generó la especialización actual. Sin embargo, algunos científicos consideran que la división del trabajo de los hemisferios cerebrales no es exclusiva de los humanos, ni mucho menos, sino que es una característica que ha estado presente en los vertebrados desde sus inicios, hace unos 500 millones de años. Según esta hipótesis, el hemisferio izquierdo estaría especializado en regular las conductas más rutinarias, mientras el derecho se especializaría en gestionar situaciones novedosas o inesperadas.
Sobre manos y besos
Ahora se entiende lo de la mano derecha: cuando una persona, sea de la cultura que sea, se enfrenta a la tarea de realizar algo con precisión con una de sus manos, como por ejemplo escribir, la tendencia general es usar la mano derecha, que es la que se controla desde el hemisferio preciso y cuadriculado, el izquierdo. Esto es, como acabo de decir, una tendencia general y no una división absoluta. No todos los seres humanos tienen la misma lateralización cerebral, algo que puede estar relacionado con el hecho de que un 10% de personas prefiere usar la mano izquierda para escribir: en este caso, el cerebro derecho parece ser el dominante para realizar tareas de precisión. Poco a poco se han descubierto otras tendencias en nuestro comportamiento que de alguna manera parecen reflejar esta asimetría cerebral. El 65% de los recién nacidos prefieren descansar con su cabeza girada hacia la derecha, el mismo porcentaje de gente que gira su cabeza hacia la derecha al besarse en la boca. En los estudios realizados con bebés se comprobó que la preferencia en el giro de la cabeza coincide, en la mayoría de los casos, con la preferencia en el uso de la mano, de tal manera que los bebés que giran su cabeza hacia la derecha usan también, en su mayoría, la mano derecha.
Cruce de vías
Ahora ya tienes alguna idea de las diferencias existentes entre los dos hemisferios cerebrales y sus consecuencias, pero hay algo que queda por aclarar: ¿cómo se explica el cruzamiento de las vías ner- viosas? La mitad izquierda del cerebro recibe información senso- rial y controla el movimiento de tu mundo derecho, y lo mismo sucede con el hemisferio derecho y tu parte izquierda. ¿Es necesa- rio este cruce de cables? No parece que sea imprescindible para el funcionamiento del sistema nervioso, ya que hay animales que no están




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