Redes neuronales. Un nuevo paradigma para la comprensión de la mente
¿Cómo aprendemos? ¿Por qué nos emocionamos? ¿Cuáles son las bases fisiológicas del Parkinson, el ELA, la depresión o el Alzheimer? La psicología y la medicina han trabajado sobre el cerebro como una caja negra, describiendo sus manifestaciones, pero sin comprender la base fisiológica que las genera. Un nuevo enfoque que impulsa el científico español Rafael Yuste, basado en redes neuronales, promete revolucionar nuestra concepción del cerebro y de la mente humana.
Mariposas del alma
Santiago Ramón y Cajal es universalmente reconocido como el padre de la neurociencia. O de las neurociencias, porque son muchas las formas de aproximarse al sistema nervioso. Su aportación magistral vino del descubrimiento de la neurona. En mayo de 1888, mientras ocupaba la cátedra de Histología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Barcelona, dio a conocer en la Revista Trimestral de Histología Normal y Patológica que los tejidos cerebrales no estaban formados por una retícula de conexiones continuas, como había establecido el prestigioso citólogo italiano Camillo Golgi, sino por células independientes, a las que se refería metafóricamente como “mariposas del alma”, entidades discretas que en 1891 fueron denominadas neuronas por el anatomista y patólogo alemán Wilhelm Waldeyer. A finales del siglo XIX, Ramón y Cajal formuló su doctrina de la neurona, que esencialmente sigue siendo el modelo aceptado actualmente en neurofisiología. Según esta doctrina, esos entes discretos son elementos funcionales del sistema nervioso, que se intercomunican a través de pequeños espacios vacíos (sinapsis) formando una especie de red neuronal responsable de la respuesta nerviosa.
Paradójicamente, el descubrimiento de las células individuales por Ramón y Cajal fue posible gracias a que utilizó, con enorme destreza, el método de tinción con cromato de plata ideado por Golgi, y por ello ambos recibieron conjuntamente el premio Nobel de Medicina en 1906 “en reconocimiento de su trabajo sobre la estructura del sistema nervioso”.
Tras las aportaciones de Waldeyer y de Ramón y Cajal la neurona pasó a ser considerada como la unidad elemental del sistema nervioso y, durante más de un siglo, las investigaciones se centraron en ella. Podríamos decir que se conoce casi todo sobre una neurona aislada, pero se desconoce casi por completo la forma en que miles de millones de neuronas se conectan para, por ejemplo, generar un simple pensamiento. Esta limitación de acceso a la caja negra del cerebro contrasta con la frivolidad con que muchos ponentes de éxito describen el funcionamiento cerebral para explicar emociones, aprendizajes, diferencias hemisféricas, cerebros ‘triúnos’ o producción de neurotransmisores y, en general, las observaciones empíricas de psicólogos, educadores y psiquiatras, utilizando un lenguaje hiperespecializado que no pasa de conformar una narrativa pseudocientífica, aunque goce de gran predicamento en la sociedad e, incluso. en la escuela.
Frente a este relato tan superficial se agradece la lucidez y modestia de los verdaderos especialistas, como el madrileño Rafael Yuste, profesor de neurobiología de la Universidad de Columbia, quien ante la pregunta sobre el funcionamiento del cerebro suele decir que no sabemos casi nada, porque desconocemos el trabajo conjunto de las neuronas. Es, afirma, como ver dos o tres píxeles en una gran pantalla de cine y tratar de averiguar la película completa. Para comprender el cerebro es necesario ver el conjunto de las neuronas en acción.
De la neurona aislada a la red neuronal
Yuste estudió bachillerato en un instituto público de Madrid y Medicina en la Universidad Autónoma de esta ciudad, y a finales de los años ochenta se trasladó a Estados Unidos, donde desarrolló una tesis sobre neurobiología bajo la dirección de Lawrence Katz y Torsten Wiesel, galardonado con el Nobel por sus estudios sobre la corteza cerebral. En su tesis presentó una técnica para la medición de la actividad neuronal basada en la detección de los iones calcio, que sigue siendo muy utilizada en neurobiología. Le gusta contar al profesor Yuste que Ramón y Cajal inspiró su vocación por la neurobiología, gracias al libro Los tónicos de la voluntad: Reglas y consejos sobre investigación científica, que le regalaron a los 14 años.
Tradicionalmente, el punto de partida de todas las investigaciones sobre el cerebro era el estudio de una neurona aislada para, después, tratar de poner poner todas las neuronas juntas, pero, en opinión de Yuste, esto no funciona. Por ejemplo, no sabemos qué es la consciencia, pero estamos seguros de que se trata de una propiedad de la red neuronal sincronizada, y solo cuando toda la corteza se sincroniza, es consciente la persona del estímulo.
Por tanto, se necesita entender el cerebro como una red y medir y las neuronas en conjunto. De modo que Yuste, durante una estancia en los laboratorios de ATT/Bell para estudiar computación biológica, decidió estudiar redes neuronales en el cerebro. Como anécdota, en ese centro coincidió con John Hopfield, galardonado con el Nobel de Física de 2024 por idear una red digital que sirvió de base para el desarrollo del aprendizaje automático y la inteligencia artificial (IA). Y es que, aunque las redes neuronales surgieron como una idea basada en el sistema nervioso, la informática ha utilizado el cerebro como modelo de referencia. A su vez, los nuevos avances de la neurociencia se apoyan en los desarrollos de la IA para reimaginar el cerebro, con resultados prometedores.
Convencido de la trascendencia de entender el cerebro en su conjunto, el profesor Yuste propuso, en 2011, registrar la actividad de circuitos neuronales completos, esto es, mapear la actividad de todas y cada una de las neuronas, empezando por los cerebros más sencillos, como el del gusano Caenorhabditis elegans, la mosca Drosophila y el pez cebra. La propuesta de Yuste recibió importantes apoyos, y convergió, con otras iniciativas similares, en la iniciativa Brain Activity Map impulsada en 2013 por la administración Obama con el objetivo de desarrollar tecnologías que ayuden a comprender la función cerebral y a desvelar los misterios de los trastornos cerebrales.
Nuestro cerebro: un teatro del mundo
Sostiene el profesor Yuste que con el enfoque de red neuronal se pueden explicar muchas piezas del cerebro, que empiezan a encajar. La hipótesis que trata de demostrar es que las redes neuronales del cerebro fabrican un modelo mental del mundo que nos permite anticipar lo que va a ocurrir, con el fin de sobrevivir y de tener éxito en la evolución. Esto es, el cerebro es una máquina que genera un modelo mental del mundo para predecir el futuro.
El cerebro genera un modelo mental del mundo para predecir el futuro
Esta hipótesis la recoge el profesor Yuste en su primer libro de divulgación, en el que habla del “teatro del mundo”, haciendo un guiño a Calderón de la Barca. El teatro del mundo sirve para predecir el futuro.
La hipótesis es ambiciosa, reconoce Yuste, pero si resulta cierta tendrá un impacto grande porque entenderemos cómo aprendemos, o qué significa enamorarse, o qué supone el odio, o por qué hacemos una cosa y no otra… Puede que encontremos una manera más natural de enseñar, que encaje con la naturaleza del cerebro. O que podamos curar enfermedades como la esquizofrenia, el Parkinson, la depresión, el ictus, el ELA, el Alzheimer… De momento no podemos hacer gran cosa porque no entendemos la fisiología del cerebro.
Según el profesor Yuste, la corteza cerebral, o córtex, es un gran mapa del mundo, que refleja el exterior de forma precisa, lo que nos permite sobrevivir. Esta corteza tiene, además, zonas muy especializadas: una hace cálculos probabilísticos y sociales, otra realiza la función visual, la temporal analiza el lenguaje…
La idea del mapa del mundo no es nueva, porque ya la venían proponiendo los neuropsicólogos, aunque acercándose al cerebro como a una caja negra. Incluso fue sugerida por Platón y por Kant. La clave es recordar el pasado, elaborar un modelo del mundo (mapa de la realidad) y extrapolarlo para anticipar el futuro. La manera que tiene el cerebro de predecir el futuro es detectar la novedad. Aquello que no encaja en el mapa hace saltar las alarmas. Por ello, la corteza cerebral responde con mucha más intensidad ante los estímulos novedosos que ante los que ya conoce.
Podríamos decir que los humanos somos seres corticales por excelencia y que, si logramos comprender la corteza cerebral, entenderemos la mente humana. Por ello, Yuste estudia el córtex cerebral de los ratones, tratando de conocer su actividad neuronal conjunta y buscando una teoría general que explique cómo funciona su corteza para avanzar, desde ahí, hacia la comprensión del cerebro humano.
Más información
- Yuste, R. (2024). El cerebro, el teatro del mundo. Barcelona: Paidós.
