Un trío de jazz toca en la penumbra de un club. El pianista lleva la melodía, el contrabajista marca el ritmo y el baterista despliega redobles. Si escuchamos solo a los músicos por parejas, podemos percibir cómo el pianista se adapta al bajo o el bajo a la batería. Pero lo esencial surge cuando los tres improvisan a la vez: una frase del pianista cambia el juego del baterista, y este, a su vez, impulsa al contrabajista a una nueva idea. El cerebro, en momentos de actividad intensa, se parece a ese trío: varias regiones pueden actuar en conjunto, y esa interacción no se reduce a la suma de dúos individuales.

Hasta hace poco, los neurocientíficos medían las conexiones cerebrales casi exclusivamente por pares. Tomaban la señal de una región, la de otra y observaban cuán sincronizadas estaban en el tiempo. Ese enfoque pasaba por alto situaciones en las que tres o más regiones se coordinan juntas: por ejemplo, una región puede controlar el trabajo de otras dos, y estas, a su vez, influir sobre ella. Los autores del nuevo estudio propusieron un método que estima precisamente las interacciones triples, basándose en la teoría de la información. Analizaron 105 redes internas de reposo, grupos de regiones que se activan de manera coordinada cuando la persona no está ocupada en nada. Para cada trío de redes se calculó una medida de dependencia conjunta llamada correlación total.

Los resultados fueron inesperados. En estado de reposo, las conexiones triples portaban notablemente más información que las pares, y a medida que aumentaba el número de regiones interactuantes, de tres a diez, la cantidad de información capturada crecía de forma monótona. Cuando los participantes veían la película, la diferencia entre reposo y tarea se hacía especialmente evidente en los órdenes de interacción más altos. En otras palabras, realizar una tarea implica procesos colectivos más coordinados que el análisis por pares simplemente no ve. En total, para 105 redes existen 187 460 tríos únicos, 34 veces más que los pares, pero lejos del caos, estos tríos forman agrupaciones organizadas que reflejan conexiones biológicamente significativas.

El método utilizado en el estudio se basa en la estimación matricial de la entropía de Rényi, un recurso matemático que permite calcular medidas de dependencia complejas sin las engorrosas estimaciones de densidad de probabilidad. Gracias a ello, se pudieron procesar los datos de 600 sujetos sanos en reposo y 66 participantes (niños y adultos) durante la visualización del cortometraje animado «Partly Cloudy». Resultó que las conexiones triples no se reducen a las pares: aportan información adicional y se manifiestan de manera distinta en reposo y durante la tarea. Esto abre el camino a modelos más realistas del conectoma, que incorporen efectos colectivos y no solo dúos aislados.

Volviendo al trío de jazz: las interacciones por pares son como un ensayo donde cada músico se ajusta por separado al otro. Pero la verdadera música nace cuando los tres se escuchan mutuamente al mismo tiempo. Así ocurre con el cerebro: su funcionamiento real no se ve en pares de regiones aisladas, sino en su improvisación conjunta. El nuevo método permite escuchar esa música y, quizás, comprender qué sucede cuando el conjunto se desafina debido a una enfermedad.