actividad neuronal

El cerebro se parece a una ciudad donde cada célula es un habitante y su destino depende de sus vecinos. Antes se pensaba que el envejecimiento de cada célula era un asunto personal: se acumulan daños en el ADN, así que la célula se desgasta por sí sola. Pero un nuevo estudio muestra que incluso la capacidad de una célula para reparar su propio ADN depende de quién vive a su lado.

El bosque envejece de maneras distintas. En un lugar los árboles se van raleando poco a poco, como si se hubieran cansado de crecer, mientras que en otro se aferran tenazmente a la vida y gastan sus fuerzas en reparar las ramas dañadas. Algo parecido ocurre con el envejecimiento de la corteza cerebral cuando se la observa a través del prisma de miles de imágenes de resonancia magnética.

Una pila de páginas que se ha hojeado muchas veces lo recuerda: algunas hojas quedan planas, otras se abarquillan y en ciertos lugares quedan dobleces. Algo similar les ocurre a los materiales laminares cuando los iones penetran en ellos.

Imagina una gran orquesta sin director. Cada músico escucha a todos los demás y se ajusta al murmullo general. Si cada instrumento amplifica a sus vecinos, el sonido crece hasta el chirrido; si a veces lo atenúa, la orquesta puede quedarse en silencio o desembocar en cacofonía.

En la pared de cada arteria se celebra un concierto continuo. Las células musculares lisas, que revisten el vaso por dentro, construyen a la vez un armazón de sostén de colágeno, reorganizan su propio esqueleto interno y obtienen energía de la glucosa. Quien dirige esta orquesta es la proteína NOTCH3, que se asienta en la superficie de la célula y capta las señales de sus vecinas.

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.

En una recepción concurrida, una persona mayor le pide a su interlocutor que repita una y otra vez: las palabras se ahogan en el murmullo de las voces. Así se ve el puente por el que el sonido va del oído al significado. Mientras ese puente se mantiene firme, el ruido solo molesta, pero no corta la conversación.

Un detector superconductor normalmente funciona como una regla honesta: absorbe un fotón y emite un pulso cuya amplitud es estrictamente proporcional a la energía. Este modo es cómodo, pero tiene un techo: una señal débil se pierde fácilmente en el ruido del amplificador. Ahora imaginemos un columpio.

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.

El epitelio recubre nuestros órganos como las baldosas recubren el suelo. En reposo, las células se aferran unas a otras y el tejido es elástico. Pero durante el desarrollo del embrión, la cicatrización de una herida o el crecimiento de un tumor, esta capa comienza a fluir como miel espesa. ¿Qué es lo que desencadena ese ablandamiento?

El sonido entra en el oído y llega a una membrana delgada dentro de la cóclea, el órgano espiral del oído interno. Esta membrana no solo tiembla como una cuerda; ella misma impulsa las vibraciones cuando son débiles y deja de hacerlo cuando son fuertes. Así, el oído escucha tanto un susurro como una conversación alta.

Una persona lanza una moneda para tomar una decisión. Está quieta: la moneda cae cara. Da un par de pasos y vuelve a lanzar. Parecería que caminar no debería influir en la moneda. Pero ¿y si el simple paseo cambia la frecuencia con la que decide repetir el lanzamiento anterior? Esto es exactamente lo que comprobaron los investigadores.

Una campanilla escondida en una caja gruesa se puede hacer sonar sin abrir la tapa. Basta con enviar una onda de sonido a través de las paredes, y el badajo vibrará.

En las prolongaciones largas de la neurona, las dendritas, corretean constantemente pequeños mensajeros. Son moléculas de ARN mensajero que llevan instrucciones para fabricar proteínas. Su viaje comienza en el cuerpo celular y termina en las sinapsis, los contactos con otras neuronas.

Una neurona que transmite una señal se parece a una pequeña batería que se descarga y recarga rápidamente. Durante casi 70 años se creyó que la fase de recarga dependía de una especie de «válvula de potasio» que se abría con retraso.

Un estadio repleto de espectadores escucha por primera vez la voz del comentarista y, al instante, todo el estadio se pone en movimiento. El mensaje suena una y otra vez. Solo un puñado de personas en las filas cercanas reacciona. Algo similar ocurre con las redes neuronales en los organoides cerebrales, versiones en miniatura del cerebro cultivadas en laboratorio.

Una bacteria nada hacia la comida. Una señal química la guía hacia adelante, pero con cada movimiento la señal cambia. Se forma un bucle: sensación, acción, nueva sensación. Los autores del trabajo convirtieron este bucle en una cantidad medible.

Una nube de átomos enfriada casi hasta el cero absoluto de repente empieza a comportarse como un cerebro. Un átomo excitado dispara una reacción en cadena: los vecinos se "encienden" a continuación y una avalancha de actividad recorre el gas. Los físicos lo llaman facilitación de Rydberg: los átomos se excitan más fácilmente si cerca ya hay uno excitado.

El cerebro de quien medita es una orquesta, y la atención es el director. Cuando te concentras en la respiración, todos los instrumentos tocan en armonía. Pero de repente, un pensamiento-violonchelo da una nota falsa: eso es la divagación mental. El director experimentado no entra en pánico: capta al instante la disonancia y devuelve suavemente a la orquesta a la melodía principal: la respiración.

Tras lanzar una piedra, los círculos en el agua desaparecen, pero el líquido conserva vibraciones microscópicas. El más leve soplo y las ondas reaparecen. Las redes neuronales se comportan de forma similar. Cuando las señales eléctricas se calman, su memoria perdura en los puntos de contacto: las sinapsis.

Para entender el cerebro, es necesario saber cómo están conectadas las neuronas. Normalmente, se activan una a una con luz, lo que es como revisar cada grifo en un enorme jardín para encontrar todas las tuberías. Millones de intentos requieren tiempo y pueden dañar el tejido vivo.

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.

En 1905, Einstein demostró que el movimiento caótico del polen en el agua es el resultado de los choques de moléculas invisibles. Un siglo después, los físicos aprendieron no solo a observar sino también a controlar el movimiento a nivel cuántico.

Una neurona envía una señal a su vecina. Esta no responde de inmediato: el impulso viaja por la prolongación a una velocidad finita, como una carta que se retrasa en el camino. Por lo general, ese retraso se considera un estorbo, pero en este nuevo trabajo se convierte en el director de orquesta.

Cuando el director abandona la orquesta, los músicos aún tocan un rato de memoria. Pero sin un ritmo común, cada uno empieza a acelerarse o frenarse por su cuenta, y la sinfonía coordinada se convierte en un ruido disperso. Algo parecido, según el nuevo estudio, hacen el cerebro y el corazón en las últimas horas de vida de una persona.

La cámara de un móvil graba todo lo que ve, pero el ojo destaca al instante lo importante. La retina no solo envía la imagen al cerebro: en el propio ojo subraya contornos, elimina ruido sobrante y se ajusta al brillo. Los ingenieros llevan tiempo intentando replicar este truco en hardware 'inteligente' para que las cámaras gasten menos energía y decidan más rápido.

Un artista pinta un cuadro mientras observa al espectador en la sala. Si el espectador sonríe, el artista añade más rojo y líneas redondeadas al lienzo; si frunce el ceño, elimina el azul y quiebra los ángulos.

Una orquesta toca sin director. Cada músico tiene una partitura: los genes. Y el volumen y el tempo dependen de la acústica de la sala, del estado de ánimo y de los vecinos en el escenario. Así, aproximadamente, la herencia y la vida cotidiana crean juntas el comportamiento adolescente. En el nuevo estudio, los científicos reunieron datos de miles de niños del proyecto longitudinal ABCD.

En cualquier grupo hay tríos no escritos: tres amigos que siempre están juntos. Y hay parejas que existen por su cuenta. Resulta que de cuánto "contienen" los tríos a las parejas depende cómo se propaga por el grupo todo, desde un virus hasta una idea nueva. Los científicos introdujeron una medida que llamaron coeficiente de anidamiento.

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.

Dentro de cada neurona hay un canal largo y delgado: el axón, por el que la señal viaja desde el cuerpo de la célula hasta otras células. Para que el canal funcione, las mitocondrias, unos orgánulos diminutos que producen energía, circulan constantemente por él. Se mueven en ambas direcciones, como coches en una carretera estrecha.

Una célula que se prepara para dividirse primero marca su cintura. Bajo su membrana, en un gel fino de filamentos proteicos, comienza el movimiento. Los filamentos fluyen como un río lento y en el centro de la célula se forma un cinturón. Este cinturón se aprieta cada vez más hasta que la célula se estrangula en dos.

Una neurona que acaba de calmarse se parece a un pianista que retira las manos del teclado. Pero dentro de ella continúa un trabajo silencioso: diminutas bombas expulsan iones de cloro hacia afuera, devolviendo el instrumento a un estado de preparación.

Una neurona percibe señales eléctricas como un micrófono ultrapreciso que capta las vibraciones más sutiles.

Un cuchillo de cocina y un pelador de verduras por separado sirven para distintas tareas, pero cuando un cocinero aprende una receta nueva, a menudo agarra el mismo cuchillo para todo. Parece que el cerebro hace algo similar cuando aprende una nueva habilidad para distinguir imágenes.

La mosca de la fruta, Drosophila, es una criatura diminuta con un cerebro del tamaño de una semilla de amapola. Contiene unas cien mil células nerviosas, y los científicos ya han trazado un mapa completo de sus conexiones, como si fuera un plano del metro urbano, donde las estaciones son las neuronas y las líneas son las conexiones entre ellas.

Dentro de cada célula hay un armazón de filamentos, como un andamiaje que le da forma y le permite moverse. Estos filamentos están unidos por proteínas de enlace: unas simplemente los mantienen juntos, como cuerdas, y otras funcionan como pequeños motores que se desplazan a lo largo de los filamentos y los acercan entre sí.

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.

Una oficina donde los empleados intercambian notas. Mientras hay pocas tareas, cada uno trabaja por su cuenta. Pero llega un pedido urgente, y algunos departamentos empiezan a enviarse mensajes activamente, y el trabajo en conjunto se vuelve más coordinado. Más o menos así se comporta el cerebro cuando intentamos mantener varias cosas en mente a la vez.

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.