¿Cuántas partes tiene el cerebro? Parte I - Psicomemorias
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¿Cuántas partes tiene el cerebro? Parte I

Existen tantas partes en el cerebro como técnicas para estudiarlo

Imagina por un momento que te han seleccionado para viajar a otro planeta y llevar a cabo una importante misión: catalogar la flora del nuevo mundo. Es raro, lo sé. Tú no tienes ni idea de botánica, pero alguna razón habrá para que te hayan elegido a ti. Y tú, que te apuntas a un bombardeo, no dudas en aceptar. Total, no puede ser tan difícil, ¿no?

Una vez llegas al desconocido planeta, y sin perder el tiempo, te pones manos a la obra. Bien, ¿por dónde empezar? Echas una mirada rápida a tu alrededor y…. ¡vaya! ¡Aquí nada es como en la Tierra! Por todas partes hay decenas y decenas de variedades de plantas totalmente desconocidas para ti. Todas con extrañas formas, diferentes colores, y aromas que no habías olido jamás.

Como no te han dado instrucciones, decides probar con algo: agrupar las plantas por colores. Al fin y al cabo, es un criterio tan válido como cualquier otro. Al cabo de un rato, cuando tienes un montón de plantas agrupadas en 12 cajas cada una de un color, te das cuenta de que entre las plantas de una misma caja hay algunas que no se parecen en nada. Llegados a este punto, piensas: ¡no vale elegir cualquier criterio! Así que te planteas cambiar de estrategia y agruparlas no sólo por color, sino también por tamaño. ¡Vuelta a empezar!

Tras un buen rato, te parece que ahora todo tiene más sentido, ya que separar la flora en cajas de color y separadas por tamaño –pequeñas, medianas y grandes– te genera menos dudas, así que seguro que esa es la forma correcta de hacerlo. Ahora en vez de 12 categorías de flora tienes 36. Pero sin poder evitarlo, la duda te corroe: ¿y si no hubiera una única forma correcta de catalogar estas plantas en base a una sola característica? ¿Y si, simplemente, tienes que aceptar que con cada criterio habrá una clasificación distinta?

Si sólo de pensarlo te ha entrado pereza, ¡enhorabuena! Ahora sabes lo que siente un neurocientífico cuando intenta nombrar correctamente esa región del cerebro en la cual está interesado. Aquellos que nos dedicamos al estudio del cerebro nos encontramos a menudo con un gran problema a la hora de clasificar correctamente las distintas áreas o regiones cerebrales. Y es que, por increíble que pueda parecer, a día de hoy no existe un marco de referencia claro a la hora de dividir este órgano en distintas partes. Y no se debe precisamente a la falta de pericia de los investigadores, sino a la enorme complejidad del cerebro.

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Como la exótica flora de un nuevo planeta, los primeros científicos que intentaron mapear el cerebro se fijaron en la estructura y distribución de las neuronas. Imagina el trabajo de observar, comparar y catalogar 21 mil millones de árboles que forman un inmenso y enmarañado bosque. (Fuente: Neurocomic, de Matteo Farinella. Nobrow Press, 2013)

Como en el ejemplo anterior, existen diversos criterios a tener en cuenta para decidir si dos regiones cerebrales son iguales o distintas. Esto hace que a veces nos encontremos noticias como “Un nuevo mapa identifica casi 100 nuevas áreas del córtex cerebral“. Más de uno se habrá preguntado: ¿En serio? Con lo que avanza la ciencia, ¿había 100 áreas del cerebro que no se habían descubierto aún? Y es lógico preguntarse esto. Pero seamos críticos, las noticias científicas rara vez hacen justicia a la complejidad y las sutilezas de los trabajos que hay detrás de esos llamativos titulares.

En contra del manido tópico, sabemos mucho sobre el cerebro. El problema es que a más sabemos, más conscientes somos de todo lo que nos queda aún por conocer, en parte porque entendemos que el conocimiento depende de las herramientas que empleamos para adquirirlo. Por ello, nos hemos planteado echar un rápido vistazo a las distintas formas que tenemos para catalogar nuestro cerebro.

Arquitectura de las estructuras cerebrales

“…la corteza cerebral semeja un jardín poblado de innumerables árboles, las células piramidales, que gracias a un cultivo inteligente pueden multiplicar sus ramas, hundir más lejos sus raíces y producir flores y frutos cada día más exquisitos”.

Santiago Ramón y Cajal, 1894.

Hace poco más de un siglo, la neurociencia moderna empezaba a dar sus primeros pasos. Científicos como Theodor Meynert, Korbinian Brodmann y Santiago Ramón y Cajal se dedicaban a estudiar concienzudamente las características del tejido nervioso. Para ello, las únicas herramientas con las que contaban eran la microscopía y la química. Ésta última resultó ser de un valor incalculable, ya que estos pioneros del estudio de la anatomía microscópica del cerebro descubrieron que existen sustancias, como el dicromato de potasio y el nitrato de plata, que colorean las neuronas y las hacen visibles al microscopio. Así, llenando de colores los cerebros de personas ya fallecidas o de animales de laboratorio, se dedicaron a analizar las diferencias entre regiones de la corteza cerebral basándose en los distintos tipos de células y su distribución a lo largo del cerebro.

A base de observar al microscopio durante horas y horas cada milímetro de la superficie cerebral, estos científicos descubrieron que distintos tipos de neuronas se organizan en una serie de capas, que el espesor de dichas capas varía a lo largo de la corteza, y que hay conjuntos de células que se agrupan en forma de columnas.

Al mirarlo a simple vista, el cerebro parece una masa uniforme casi gelatinosa. Más allá de sus muchos surcos y pliegos, resulta casi imposible discernir diferentes áreas o regiones en él sin la ayuda de la tecnología (Fuente: Brodmann, K. (1909). Johann Ambrosius Barth Publisher)

Al mirarlo a simple vista, el cerebro parece una masa uniforme casi gelatinosa. Más allá de sus muchos surcos y pliegos, resulta casi imposible discernir diferentes áreas o regiones en él sin la ayuda de la tecnología (Fuente: Brodmann, K., 1909. Johann Ambrosius Barth Publisher)

En el año 1909, Brodmann publicó un mapa de la corteza cerebral de los humanos con 43 áreas cerebrales, a las cuales nos seguimos refiriendo como “Áreas de Brodmann”, y que aún a día de hoy cuenta con una gran influencia. De hecho, otros investigadores, tanto de su época como posteriores, continuaron expandiendo sus trabajos. Cécile y Oskar Vogt, que trabajaban con Brodmann en el Neurobiologisches Laboratorium de Berlín, usaron otro método para subdividir aún más las áreas de Brodmann. A diferencia del mapa de Brodmann, que sólo analizó los cuerpos de las neuronas, este matrimonio añadió un criterio más: las conexiones. Para ello emplearon un tinte que coloreaba la mielina, la envoltura que recubre las prolongaciones de salida de las neuronas para favorecer la rápida transmisión del impulso nervioso.

Lo que este matrimonio de investigadores encontró es que incluso en un mismo área de Brodmann se podían encontrar diferencias si se miraba desde dónde recibían información esas neuronas, y hacia dónde la mandaban. De este modo, el mapa elaborado por los Vogt y publicado en 1919 llegó a contar con hasta 200 áreas cerebrales.

Con el paso de los años y la maduración de las técnicas de investigación, otros investigadores como Constantin von Economo y Georg Koskinas fueron aumentando el nivel de detalle de estos mapas. Estos científicos intentaron, además, sistematizar una nomenclatura para referirse a cada una de las regiones identificadas en el cerebro sin equivocación.

Los mapas de la arquitectura de las neuronas y sus conexiones (citoarquitectura y mieloarquitectura, respectivamente) contribuyeron a asentar las bases de la neurociencia y ofrecieron un marco de trabajo en el que basar futuras investigaciones. Sin embargo, la estructura es tan sólo uno de los muchos criterios que podemos usar para catalogar el cerebro.

¿Qué pasa con la función cerebral?

Los mapas cerebrales elaborados durante la primera mitad del siglo XX establecían límites claros entre distintas áreas cerebrales. Pero, ¿qué implicaban esos límites? Viendo el amplio repertorio de procesos psicológicos con el que contamos las personas (p.ej: atención, memoria, lenguaje, etc.), los neurocientíficos pensaron que cada una de estas áreas se encargaría, grosso modo, de llevar a cabo una función específica. Por ejemplo, cuando Brodmann publicó su famoso mapa, hacía ya varias décadas que el anatomista francés Paul Broca había descubierto que los cerebros de una serie de pacientes con una severa incapacidad para hablar presentaban una lesión en la misma región. Ésta, que posteriormente se conoció como área de Broca, corresponde a las áreas 44 y 45 del mapa de Brodmann.

Lás áreas de Brodmann 44 y 45 fueron uno de los ejemplos más claros de la relación entre estructura y función cerebral. Los estudios de lesión cerebral de Broca las señalaron como las regiones encargadas de producir el habla. (Fuente: Wikicommons)

Las áreas de Brodmann 44 y 45 fueron uno de los ejemplos más claros de la relación entre estructura y función cerebral. Los estudios de lesión cerebral de Broca las señalaron como las regiones encargadas de producir el habla. (Fuente: Wikicommons)

Descubrimientos como el de Broca llevaron a un exceso de optimismo sobre la relación entre la estructura cerebral y su función. Sin embargo, la realidad es un poco más complicada.

A mediados del siglo XX, el canadiense Wilder Penfield y el estadounidense Phanor Perot aprovecharon que durante las operaciones de neurocirugía el paciente tenía que permanecer despierto para estimular distintas partes de la superficie del cerebro con pequeñas corrientes eléctricas. De este modo pudieron abordar directamente uno de los problemas que se achacaban a los mapas como el de Brodmann: ¿para qué sirve cada área cerebral?

El llamado “homúnculo de Penfield” es un mapa, pero uno especial. En vez de ser una mera representación topográfica que señala las regiones sensitivas y motoras del cuerpo, nos aporta además información sobre cómo se distribuye espacialmente esa función sensitiva y motriz a lo largo de la corteza cerebral. (Fuente: Modificado de OpenStax College, Anatomy & Physiology)

Este tipo de técnica de mapeado cerebral, aunque costosa (no todo el mundo está dispuesto a que un neurocirujano juegue al Operación con su cerebro), resultó ser de mucha utilidad. Una de las razones es que permitía estudiar el cerebro de personas vivas, al contrario de lo que se había hecho hasta ese momento. Quizá en parte debido a esto, tras los trabajos de Penfield gran parte de la comunidad neurocientífica prácticamente abandonó el estudio de la estructura cerebral para centrarse casi exclusivamente en su función. Al fin y al cabo, para muchos de los problemas que la neurología, la psiquiatría y la psicología se encontraban en el día a día no era tan importante saber si el cerebro tiene exactamente 200 o 201 áreas. Más bien había una imperiosa necesidad de saber qué estructuras y mecanismos cerebrales subyacen a qué procesos psicológicos.

Todo esto coincidió con el desarrollo de la psicofarmacología moderna. Los descubrimientos del bioquímico estadounidense Julius Axelrod sobre cómo se regulan los neurotransmisores que participan en la comunicación entre neuronas produjeron un enorme interés sobre la química cerebral. Y como era de esperar, muchos investigadores plantearon la necesidad de actualizar nuestra forma de entender el cerebro con un nuevo criterio: la organización de los receptores para sustancias químicas o quimioarquitectura.

Sin embargo, las técnicas necesarias para estudiar el cerebro desde esta perspectiva no han sido ampliamente usadas hasta muy recientemente, en la década de los 90. Un ejemplo es el trabajo de investigadores como Stefan Geyer y Karl Zilles, del Centro de Investigación del Cerebro Cécile y Oskar Vogt en Düsseldforf (Alemania). Este grupo publicó en el año 1996, junto con investigadores del Instituto Karolinska de Estocolmo (Suecia), un artículo científico en el que aportaban evidencias de que una de las regiones de Brodmann, que creíamos homogénea, puede dividirse en dos sub-regiones si tenemos en cuenta los receptores de neurotransmisores de sus neuronas.

No sólo el cerebro en sí es complejo, sino que existe una amplia variedad en la forma en la que una sola neurona puede especializarse. Un factor importante a tener en cuenta es qué moléculas son capaces de activar a una neurona específica. En rojo están marcadas las regiones cerebrales con mayor cantidad de receptores del neurotransmisor acetilcolina (Fuente: Modificado de Karl Zilles y Katrin Amunts, 2010. Nature Publishing Group)

Pese a estos intentos de refinar e integrar estructura y función, una vez más la realidad ha resultado ser más compleja de lo previsto. Incluso hoy en día, resulta extremadamente difícil saber si lo que nosotros entendemos como procesos psicológicos, como la atención o la memoria, es algo que podemos “buscar” en el cerebro. Es decir, ni siquiera sabemos qué estamos midiendo exactamente cuando analizamos los cambios que se producen en el cerebro cuando, por ejemplo, hacemos que una persona se enfade. Esto se debe a que cada vez estamos más seguros de que aquello a lo que nos referimos las personas con palabras como “enfado”, “memoria” o “inteligencia” no son categorías válidas en el cerebro, sino que es probable que distintos mecanismos y procesos interactúen y den lugar a los comportamientos de los que hablamos en nuestro día a día. Por tanto, cada vez que un medio publica un titular del tipo: “Descubren en qué parte del cerebro está alojada la conciencia”, un neurocientífico llora desconsolado en su laboratorio.

De los mapas a mano alzada y las fotografías a las reconstrucciones 3D por ordenador

En la actualidad, el desarrollo de las técnicas modernas de imagen cerebral como la resonancia magnética han permitido estudiar la conectividad cerebral sin necesidad de manipular o dañar el cerebro. Por un lado, porque resulta excesivamente lento y costoso esperar a que una persona fallezca o que un paciente entre a quirófano para poder examinar cómo se conectan las distintas partes de sus cerebros.

Por otra parte, los estudios de anatomía microscópica tradicionales requerían un gran nivel de destreza por parte de los investigadores. Cualquier estudiante de psicología, biología o ramas afines que haya tenido prácticas de laboratorio habrá podido comprobar lo difícil que resulta extraer el cerebro de un animal muerto, conservarlo, teñirlo y observarlo al microscopio sin haberlo dañado durante el procedimiento. Esto, evidentemente, afecta a las conclusiones que se pueden extraer de dicho trabajo, y aunque los métodos más modernos no están exentos de problemas, la tendencia actual es intentar minimizar el error debido a intervención humana.

A esto se unen otros avances, como el desarrollo de nuevas herramientas de análisis y tratamiento de los datos. Un ejemplo de ello es cómo hoy en día los mapas cerebrales tienen en cuenta que existe variabilidad entre individuos. Es decir, anatómicamente, los cerebros de dos personas no son 100% iguales, sino que por cuestiones relacionadas con el desarrollo o la experiencia de vida, el límite entre dos áreas puede diferir ligeramente en personas distintas. Tener en cuenta estas pequeñas variaciones ha sido posible gracias al enorme desarrollo de la estadística y las ciencias de la computación en las últimas décadas.

Lo que hemos visto hasta ahora nos habla, básicamente, del pasado de la neurociencia. En realidad, actualmente hay investigadores que siguen estas líneas de trabajo porque nos permiten observar el cerebro de forma directa, y eso tiene un gran valor en la ciencia. Pero pocos son los que siguen usando estas técnicas, ya que requieren muchas horas de práctica para dominarlas y presentan otras limitaciones que hemos mencionado antes. Las técnicas modernas son menos intrusivas y más sistemáticas, pero son observaciones indirectas del cerebro, basadas en intermediarios como el flujo sanguíneo. Dada la vasta cantidad de herramientas con las que contamos en la actualidad, tendremos que dejar para una segunda entrega qué es lo que hacen los neurocientíficos hoy en día para identificar las partes del cerebro.

Sobre Daniel Alcalá López

Psicólogo, Máster Oficial en Fisiología y Neurociencia y estudiante de doctorado por la Universidad Técnica de Aquisgrán (RWTH Aachen, Alemania). Anteriormente en París (Francia), colaborando con el grupo PARIETAL en el NeuroSpin, un centro de investigación en neuroimagen centrado en el modelado de la estructura, función y conectividad cerebral. Su investigación se centra en el uso de herramientas de aprendizaje automático (machine learning) para explorar la conectividad cerebral asociada al procesamiento de la información social y afectiva.

4 Interacciones

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  2. 15/01/2017

    […] una entrada anterior (si no leíste “¿Cuántas partes tiene el cerebro? Parte I” te recomiendo que le eches un vistazo primero) hicimos un recorrido por algunas de las técnicas […]

  3. 23/01/2017

    […] primera tentativa de clasificar el cerebro en distintas regiones especializadas acabó por suerte invalidándose. No obstante, hoy en día, contamos con técnicas […]

  4. 26/01/2017

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