El cerebro tiene propiedades emergentes

-El cerebro tiene propiedades «emergentes», como la generación de ideas, que no se explican por la suma de la actividad de varias neuronas. ¿Eso puede dificultar el estudio del cerebro?

-Es posible que no haga falta saber la actividad de todas y cada una de las neuronas. Pero está claro que nadie ha podido ver la actividad de grupos de neuronas de forma relativamente potente. Por eso hay que hacerlo, para ver cuáles son las propiedades emergentes y qué tipos de estructuras funcionales hay. No sé la respuesta a esa pregunta. Pero el camino lógico es desarrollar las técnicas para ver la actividad de las neuronas.

-¿Habrá alguna ley básica responsable de esas propiedades emergentes que nos hacen humanos?

-Yo estoy seguro que habrá leyes que van a ser importantísimas y van a describir, por ejemplo, los pensamientos, porque una propiedad emergente del cerebro humano es generar ideas, pero la idea está generada por las neuronas…

-Pero todos tenemos las mismas neuronas y no todos generamos las mismas ideas, ¿esas propiedades emergentes dependen de cada persona?

-Eso no me parece que sea un problema porque cada persona puede generar propiedades emergentes distintas pero con muchas similitudes entre ellas y las reglas pueden ser generales. Habrá una ecuación que describa cómo emergen las ideas de la actividad neuronal. Y esta ecuación será universal, para todas las personas. Incluso animales. Estas leyes generales serán fundamentales para ver cómo funciona la mente humana y también para ver qué les ocurre a los pacientes psiquiátricos y neurológicos. Y cuáles son las alteraciones en estas leyes que dan lugar a las enfermedades. Estoy doblemente interesado por esta posibilidad de un sistema de leyes básico que capturen las propiedades emergentes de los circuitos cerebrales. Y la mejor manera de entenderlas es desarrollar las técnicas para poder tener datos y demostrarlas.

-¿La capacidad de adaptación del cerebro, la neuroplasticidad, es una propiedad emergente?

-Yo creo que sí, en el sentido de que las conexiones entre neuronas son plásticas y se modifican en función de las demandas del ambiente. Una de las teorías más interesantes es la posibilidad de que el cerebro seauna computadora líquida, que esté siempre cambiando, a diferencia de las que tenemos en casa. De ahí el término líquido, como el agua de un río, que nunca es la misma, porque fluye. Se podría pensar que con el cerebro ocurre algo parecido. Gracias a que las conexiones cambian influidas por el ambiente, nunca estaría en la misma situación, porque cada hecho que vivimos nos cambia el cerebro. Y eso, más que una propiedad emergente, serían cambios en las propiedades emergente.

-Eso complicaría más las cosas…

-No necesariamente. Es posible que lo que tengamos en la corteza cerebral sea una máquina de Touring biológica, un ordenador biológico que puede adaptarse y solucionar cualquier problema. Y quizá ese sea el secreto de nuestra corteza cerebral, que tengamos un microprocesador muy general, válido para cualquier trabajo, pero gracias a la plasticidad se puede adaptar al mundo y a problemas concretos. Así este microprocesador general se convierte, en la corteza visual, por ejemplo, en un circuito que analiza lo que vemos; en la corteza motora, en otro que programa los músculos para generar un comportamiento coherente. En vez de complicarlo más, quizá sea la esencia de cómo funciona el cerebro. Y permite simplificar la estructura, porque evita construir “máquinas” específicas que solucionen la visión o los comportamientos motores. Y eso puede explicar la progresión evolutiva de la corteza cerebral, el éxito de los mamíferos en la evolución y en concreto de los primates y la especie humana. Estamos dominando la tierra porque tenemos algo en nuestra cabeza que nos permite adaptarnos y solucionar todo tipo de problemas.

-Sostiene que la corteza cerebral, la parte más evolucionada del cerebro, que solo poseen los mamíferos, debe estar compuesta por unidades muy básicas y sencillas y que lo que nos diferencia de los animales es el número de estas unidades, no su complejidad…

-Es la hipótesis que defiendo, pero todavía no se ha demostrado. Debe haber unos módulos cerebrales repetidos, y si logramos entender cómo funciona uno de ellos en un mamífero podremos entender cómo funciona también en los humanos. Pero otros piensan que el cerebro humano es completamente distinto al de otros animales y que incluso tiene neuronas diferentes. Este es un debate de cien años abierto, desde que lo abrió Ramón y Cajal. Es una pregunta abierta y trabajamos en ese tema directamente con colegas en Madrid, en el Instituto Cajal-UPM con Javier de Felipe. Y también en Estados Unidos, en el Instituto Allen de Estudios Cerebrales, donde hay un departamento entero estudiando estas dos hipótesis, ¿hay neuronas especiales en nuestro cerebro o las mismas que en el de un ratón pero en mayor cantidad? Quizá en cinco años pueda responder.

–Tenemos el conectoma del gusano C. elegans, es decir el mapa de las conexiones que sus 302 neuronas establecen entre sí, pero no se sabe cómo leerlo para obtener información…

-Entender la estructura no es suficiente. Hace un cuarto de siglo que tenemos el mapa completo de todas sus conexiones, pero no hemos podido demostrar cómo funciona el cerebro del gusano en cualquier comportamiento que lleve a cabo. Esto demuestra que lo que importa no son solo las conexiones, sino ver la actividad conjunta de grupos de neuronas que se activan a la vez y forman estructuras “emergentes” que dan lugar a funciones concretas. De ahí la propuesta de desarrollar técnicas para ver cómo actúan en conjunto las neuronas del sistema nervioso. En el caso de los humanos no se podrán ver todas, pero sí en un área determinada de un paciente con epilepsia o en la esquizofrenia.

Extracto de la entrevista a Rafael Yuste: «No tenemos herramientas para descifrar el funcionamiento del cerebro humano»

Rafael Yuste es el principal impulsor del proyecto Brain que Obama anunció hace un año para desentrañar los misterios del cerebro. Nacido en Madrid en 1963, estudió medicina en la Universidad Autónoma y ha pasado por el laboratorio de dos premio Nobel. Se ha especializado en medir la actividad de las neuronas con una técnica que se ha convertido en un fundamento de la neurobiología. Dirige un grupo en la Universidad de Columbia cuyo principal objetivo es entender el funcionamiento de los circuitos básicos de la corteza cerebral, la parte más evolucionada del cerebro, que sólo está presente en los mamíferos

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