hipocampo

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.

En 2023, en Bélgica, 101 personas de entre 50 y 69 años pasaron varios días en un laboratorio donde les escanearon el cerebro, les registraron el sueño y les pidieron resolver tareas de memoria y atención. Así nació el conjunto de datos COFITAGE, en el que cada participante queda descrito desde cinco ángulos: molecular, estructural, fisiológico, genético y cognitivo.

En la habitación oscura del escáner, una persona observa atentamente unos destellos esporádicos en la pantalla. Una cámara infrarroja graba su pupila mil veces por segundo, mientras la máquina de resonancia magnética registra qué zonas del cerebro se activan.

El cerebro es como una casa construida con demasiado espacio: vivir en ella es agradable, pero mantenerla cuesta caro. Solemos imaginar el Parkinson como la destrucción de esa casa, con neuronas que mueren y estructuras que se encogen.

En el boletín escolar cada nota habla por sí sola, pero solo el conjunto del boletín permite entender cómo le va al alumno en general. Para los fármacos que actúan sobre el cerebro, ese boletín tardó mucho en existir.

Una persona mayor afirma con seguridad que en la lista aparecía la palabra «girasol», aunque allí solo estaba «almendra». Ambas palabras se relacionan con el aceite, y ese hilo semántico bastó para que el cerebro completara el recuerdo. La memoria funciona como una brújula: una aguja señala el significado y la otra, el orden de los acontecimientos. Con la edad, una de las agujas empieza a pesar más que la otra.

El aula se queda en silencio después de la clase, pero en la cabeza del niño todavía resuena un eco: rostros, objetos, lugares. Ese eco, y no la clase en sí, decide qué quedará en la memoria. Los investigadores lo captaron por primera vez en niños de 6 a 17 años. Los niños memorizaban escenas dentro del escáner: les mostraban una habitación y luego un objeto o un rostro en un lugar determinado.

Una persona habla de un rostro conocido y su discurso se convierte en un espejo donde se refleja el trabajo de la memoria. En los pacientes con epilepsia temporal, ese espejo a veces se empaña: las palabras se eligen más despacio, las frases se cortan, las pausas quedan suspendidas en el aire.

Un geólogo camina por la ladera de una montaña y pasa su instrumento sobre las rocas. El aparato muestra dónde hay mineral de hierro bajo la superficie y dónde la roca tiene una grieta. Algo parecido hace un mapa magnético del cerebro: revela dónde se ha acumulado hierro en los tejidos y dónde está dañada la vaina de las fibras nerviosas.

Una orquesta de treinta y seis instrumentos toca casi al unísono. El director intenta distinguir qué voz lleva la melodía, pero los sonidos se funden y cada compás añade nuevas dudas.

Perderse en una sala de espejos es facilísimo: cada pared refleja a la otra y parece que ya has estado allí. Más o menos así se confunde el cerebro cuando hay muchos lugares parecidos alrededor. Las neuronas encargadas del mapa espacial pueden emitir la misma señal para dos esquinas distintas de una habitación. Esto se llama ambigüedad espacial.

El cerebro se parece a una orquesta donde el director es la corteza y el tálamo, el primer violín. El tálamo transmite las señales de los ojos hacia la corteza visual. Pero la corteza también puede enviar órdenes de vuelta, ajustando el tálamo a la tarea actual. Antes esto era una hipótesis, y ahora se ha comprobado en humanos.

Un médico tarda años en aprender a reconocer enfermedades en imágenes cerebrales. Primero ve perfectamente los signos del envejecimiento, luego domina los tumores, y de repente empieza a confundirse con lo que sabía antes. Muchas redes neuronales se comportan de manera parecida: los conocimientos nuevos borran los antiguos.

Una ciudad de noche: en algunas ventanas la luz está encendida, en otras está oscuro. Si se unen con líneas las ventanas que se iluminan al mismo tiempo, se obtiene una red de conexiones. Los investigadores estudiaron esa red en diminutos organoides cerebrales: agrupaciones vivas de células nerviosas cultivadas en laboratorio.

Imagina un viejo teatro envuelto en una niebla húmeda. En el escenario, una multitud de actores, pero solo uno es atrapado por el haz del proyector, que lo congela en un punto brillante. Los demás se arremolinan en la penumbra, listos para desvanecerse en cualquier momento. Esta imagen es la clave de uno de los modelos más ambiciosos de la conciencia.

Le cuentas una historia a un amigo y su cerebro parece sintonizarse con tu onda: las mismas áreas se activan al compás de tus palabras.

Una partícula cuántica, al recorrer un anillo cerrado, deja dos «registros» diferentes en su camino. El primero es como una huella dactilar en la manija de una puerta: permanece inalterada por más que gires la manija, y solo habla de la forma y el material.

Un cajero de supermercado en hora punta no memoriza cada compra que pasa por su caja: se queda con el total y vigila la cola. Más o menos así reparte el cerebro sus fuerzas: la corteza, cara y precisa (la que se encarga de pensar), y los núcleos subcorticales, más simples y económicos (donde viven los hábitos), trabajan en pareja.

En una gran sala de tribunal se celebra una reunión. Cientos de intérpretes neuronales escuchan a la vez fragmentos de frases y deben reconstruir con ellos una imagen unificada. Así es como las grandes redes cerebrales convierten las señales dispersas de los ojos en la imagen completa de un objeto.

Una sábana bien tensa reposa sobre la mesa durante varios días. En apariencia está inmóvil, pero en las fibras de la tela se conserva la tensión: basta con aflojar un poco un extremo y las arrugas correrán, reordenando todo el patrón. De manera muy similar se comporta una capa de células epiteliales en estado de reposo.

Los ingenieros construyen un automóvil. Unos ensamblan una réplica exacta del motor, con cada pistón y cada bujía, pero el coche no avanza: le faltan el volante y las ruedas. Otros crean un kart rápido y autónomo, pero su motor de plastilina no se parece al real. Algo parecido ocurre en la ciencia del cerebro.

Una orquesta en su primer ensayo sin director. Los violines entran a destiempo, los vientos llegan tarde y, en lugar de una sinfonía, se escucha una cacofonía. Algo parecido le ocurre a un modelo computacional del cerebro al que le quitaron unas células especiales: las neuronas de von Economo.

Quien busca las llaves repasa mentalmente los lugares donde podrían estar. Un ave que en otoño escondió cientos de semillas en rendijas las encuentra en invierno sin equivocarse. ¿Cómo cabe tanta información en el cerebro si todos tenemos aproximadamente el mismo número de neuronas? La respuesta está en la geometría.

Un prado de verano no surge en la memoria como una simple imagen: junto a ella llegan el olor de la hierba y el calor del sol. El cerebro pega las sensaciones en una imagen única, y esta se mantiene más firme que cada una por separado. Pero cómo exactamente las neuronas cosen lo visual con lo olfativo fue durante mucho tiempo un misterio.

El cerebro constantemente hace malabares con tareas: a veces reacciona a un sonido agudo, a veces resuelve una ecuación, a veces se sumerge en ensoñaciones. Los científicos sospechaban desde hace tiempo que detrás de esto hay cambios entre diferentes "guiones" de trabajo de las redes neuronales, pero era difícil extraerlos del caos de señales eléctricas.

El cerebro está organizado como un edificio de varias plantas: los pisos inferiores procesan señales simples, mientras que los superiores las integran en imágenes complejas. Los científicos sospechan desde hace tiempo que este orden está relacionado con la forma en que las neuronas trabajan juntas. Pero cómo exactamente seguía siendo un misterio.

El envejecimiento del cerebro se parece al desgaste de un puente: las grietas aparecen sin que nos demos cuenta, pero si se refuerzan los pilares a tiempo, la estructura dura más. Esos pilares resultaron ser tres cosas cotidianas: la fuerza del apretón de manos, la capacidad de moverse durante mucho tiempo sin quedarse sin aliento y la capacidad pulmonar.

El habla se parece a una orquesta donde cada nota debe sonar en su momento. El cerebro convierte un pensamiento en una cadena de sonidos en fracciones de segundo, y hasta ahora no estaba claro cómo gestiona esta jerarquía, desde los sonidos individuales hasta las sílabas y las palabras completas.

En el cerebro de un ratón hay unos 70 millones de neuronas, y sus conexiones están lejos de repartirse por igual: algunas células apenas tienen un par de decenas de contactos, otras miles. Es como una ciudad con callejones tranquilos y plazas abarrotadas. Pero hasta ahora no estaba claro cómo afecta esa heterogeneidad al funcionamiento del cerebro.

El cerebro se parece a una gran ciudad: los distritos (las regiones) se comunican entre sí a través de calles (las vías nerviosas). Si los semáforos de un cruce se estropean, el tráfico se detiene. Lo mismo ocurre en el cerebro: si los haces de fibras nerviosas (la sustancia blanca) funcionan mal, las regiones distantes dejan de actuar de manera coordinada y el pensamiento se atasca.

Un modelo de lenguaje es una construcción de múltiples capas, donde cada capa procesa las palabras a su manera. Al inicio del entrenamiento, las capas son caóticas, pero poco a poco se organizan en dos equipos. El primer equipo trabaja de forma simple: su geometría interna se suaviza y se vuelve menos enredada. El segundo permanece complejo y sinuoso.

Por la noche, el cerebro no se apaga. En lugar de eso, repasa los eventos del día, como un bibliotecario que coloca los libros en los estantes. Pero, ¿de dónde provienen las imágenes extrañas, a veces sin sentido, de los sueños? Muchos pensaban que era simplemente ruido aleatorio, sin importancia.

Al norte de la llanura de Arabia Terra hay campos que parecen un cerebro gigante: crestas y surcos serpentean como circunvoluciones. En la Tierra, estos patrones aparecen en regiones frías cuando el agua del suelo se congela y descongela, y las piedras se ordenan solas en bandas.

Al mudarse a un piso nuevo, uno no vuelve a aprender a abrir puertas ni a encender la luz. La experiencia de la casa anterior se transfiere sola: la cocina es el lugar con fogones y fregadero, el dormitorio, el de la cama. El cerebro no guarda un mapa exacto, sino un esquema flexible que superpone al espacio desconocido. Los científicos han construido un modelo computacional de esa transferencia.

El cerebro acumula impresiones durante el día, como una habitación acumula cosas. Por la noche, durante el sueño profundo, no solo descansa, sino que pone orden: repasa los acontecimientos del día y decide qué conservar y qué desechar. Los científicos han construido un modelo informático del cerebro que aprende de varios ejemplos durante el día y por la noche los "revisa", como si soñara.

Una persona intenta no pensar en la discusión que tuvo por la mañana, pero le vienen imágenes vívidas a la cabeza. Al mismo tiempo, está preparando un informe y mantiene cifras en mente. El resultado es malo: la memoria interfiere con el trabajo, y el trabajo no la deja olvidar. Los científicos decidieron comprobar cómo maneja el cerebro esta doble carga en personas con distintos niveles de ansiedad.

Una región del cerebro del tamaño de un guisante hace que una rata se detenga a mitad de un paso. Un rayo láser incide sobre células sensibles a la luz y el animal se queda quieto, como si hubiera chocado con una pared invisible.

Silencio en el quirófano. El cirujano introduce lentamente en el cerebro del paciente una aguja más fina que un cabello humano. En su extremo no hay una punta, sino un enrejado de novecientos sesenta micrófonos microscópicos. Cada uno escucha su diminuta porción de materia gris.