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El cerebro de la rata se parece a Internet

El mapa de las conexiones neuronales en la corteza cerebral es similar a la estructura de la red de redes.

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Ilustración de las conexiones entre neuronas en un cerebro. /HOLLY WILDER/USC

Ilustración de las conexiones entre neuronas en un cerebro. /HOLLY WILDER/USC

¿Reproduce Internet la estructura funcional del cerebro humano que lo generó? Es una pregunta intrigante y pertinente porque, al menos en la rata de laboratorio, el mapa de las conexiones entre neuronas resulta ser una combinación de las famosas muñecas rusas que se introducen una dentro de otra (las matrioskas) y la estructura de la red de redes, Internet. Eso han concluido científicos de la Universidad de California del Sur tras una ardua labor de integrar cuatro décadas de datos disponibles sobre las conexiones neuronales relacionadas con el conocimiento en la corteza cerebral de los roedores.

El cerebro de las ratas de laboratorio se parece lo suficiente al mucho más complejo cerebro de los humanos (también mamíferos) como para proporcionar datos interesantes y se realizan experimentos imposibles en humanos, por lo que resulta más fácil de estudiar.

“La corteza cerebral es como un mini Internet”, explica Larry Swanson, autor principal del trabajo. “Internet tiene innumerables redes locales que se conectan con redes regionales mayores y finalmente con los nodos que forman su red troncal. El cerebro funciona de forma parecida”.

Esquemáticamente, dos redes locales forman el núcleo de la corteza cerebral de una rata: una controla la visión y el aprendizaje, entre otros aspectos, y otra está relacionada con el funcionamiento del organismo, como los músculos y los órganos. A éstas dos redes las envuelven, como una concha o una matrioska, otras dos, una relacionada con el olfato y otra en la que se recoge y procesa la información de las otras tres.

Los científicos estudiaron 16.000 informes publicados sobre miles de conexiones entre axones confirmadas en laboratorio en el cerebro de la rata y hallaron que 73 regiones de la corteza cerebral se pueden agrupar en estos cuatro módulos. Los módulos están interconectados de forma asimétrica, lo que indica, según Swanson, que existe una base genética para algunos flujos de información en el cerebro.

Además de los cuatro módulos, los investigadores hallaron nodos, centros muy interconectados cruciales para el tráfico neuronal que relaciona las redes locales. Trabajos anteriores indican que estas regiones, cuando sufren daños, son causa de enfermedades neurodegenerativas y epilepsia, señala la citada universidad. El estudio, que se publica en la revista Proceedings, ha sido revisado por el prestigioso neurocientífico Fred Gage. La base de datos resultante se puede consultar de forma gratuita.

Este trabajo se engloba en la llamada conectómica, la especialidad de los que hacen conectomas, mapas de las conexiones entre las neuronas del cerebro. Es una nueva forma de de contemplar el cerebro que va más allá de lo visible para entrar en la función, al elaborar un mapa de conexiones relacionada con el conocimiento. El conocimiento emerge supuestamente de la actividad neuronal en esta complicada red, modulada por la aportación de información externa recogida por los sistemas sensoriales, que dirige el comportamiento voluntario mediante el control del sistema motor. Mover un solo dedo al teclear para acceder a una página de Internet en un dispositivo electrónico, por ejemplo, es el resultado de todo este proceso.

“Los resultados son un punto de partida para compilar el conectoma del sistema nervioso de los mamíferos que puede llegar a revelar nuevas correlaciones entre los estudios de genomas completos y los de conectomas, lo que llevaría a nuevos conocimientos sobre la arquitectura celular subyacente al conocimiento”, afirman los investigadores.

“Tener un mapa de conexiones del cerebro nos permitirá relacionar en ambos sentidos los estudios en animales y en humanos. Podemos tomar las hipótesis derivadas de estudios del cerebro humano con técnicas no invasivas y verificarlas experimentalmente en animales, y los descubrimientos derivados de los estudios en animales probablemente tengan analogías con los humanos”, señala Swanson. En la misma universidad existe un centro de neuroimagen y bioinformática que dispone de la mayor colección de tomografías y resonancias cerebrales humanas del mundo, lo que permitirá avanzar en esa línea de investigación.

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