El sistema de navegación del cerebro humano es mucho más sofisticado que el tecnológico
Nueva York. El cerebro humano no solo dispone de neuronas especializadas en la orientación espacial, sino también de un mecanismo de codificación universal que potencia la navegación, el aprendizaje y el procesamiento de imágenes, sonidos y olores.
El sistema de navegación del cerebro humano es mucho más sofisticado que el tecnológico: además de neuronas que dibujan coordenadas, dispondría de un mecanismo de codificación universal que potencia el procesamiento de información y el aprendizaje, según una nueva investigación de la Universidad de Columbia dirigida por el neurocientífico Josh Jacobs.
La realidad es que sabemos mucho mejor cómo funciona la navegación en un dispositivo tecnológico que en un cerebro.
Cuando viajamos asistidos por un navegador guiado por satélite, conocemos instantáneamente dónde estamos en cada momento y hacia donde nos dirigimos.
El sistema es simple: nuestro navegador utiliza la información de una constelación de satélites para calcular su posición geográfica.
Pero muchas veces no nos damos cuenta de que algo parecido ocurre en nuestro cerebro cuando vamos por la calle: siempre sabemos dónde estamos (si es un lugar conocido) porque nuestro cerebro recibe la señal de los sentidos (calle, casas, árboles) y nos informa de nuestra posición.
Imposible perderse con un sistema de navegación natural tan sofisticado que apenas hemos desentrañado.
Analizando en directo el cerebro de ratas de laboratorio mientras se desplazan por un espacio controlado, hemos averiguado que hay neuronas llamadas «de lugar» que están especializadas en procesar la información espacial.
Este descubrimiento derivó en el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 2014. También sabemos que el cerebro dispone de neuronas de red que son las que elaboran el mapa de coordenadas.
Las neuronas espaciales están situadas en el hipocampo, la parte del cerebro responsable de la memoria espacial y la navegación: se activan cuando el ratón entra en un espacio conocido. De esta forma se orienta.
También hemos averiguado algo más sorprendente: esas neuronas se activan más pronto que las demás células nerviosas cuando el animal se aproxima a un espacio conocido.
Esa anticipación espabila a las neuronas aledañas, que se activan una detrás de otra, como las fichas en fila de un dominó, fortaleciendo las sinapsis (conexiones neuronales) y señalando así el trayecto a recorrer a través del espacio.
Toda esta proeza neuronal es posible gracias a un proceso implícito que intriga a los neurocientíficos, conocido como precesión de fase: ocurre cuando unas neuronas se anticipan a las demás al reconocer un lugar.
La precesión establece una relación entre la señalización eléctrica que se produce constantemente en el cerebro, y el momento en que se produce la activación anticipada de las neuronas espaciales ante la proximidad de un lugar.
Es decir, tan importante es la activación neuronal que nos prepara para la navegación espacial, como el tiempo concreto en el que se produce.
La frecuencia de los pulsos neuronales es importante, pero la sincronización es la clave de la precesión de fase: es un código de tiempo, que se añade al código de la velocidad de los impulsos nerviosos.
Aunque la precesión de fase está reconocida desde hace tiempo en roedores, se desconoce si está generalizada en mamíferos, aunque se ha comprobado que se da también en murciélagos (dotados de una memoria espacial privilegiada).
También el cerebro humano
Ahora, la nueva investigación ha comprobado que esta precesión de fase está también presente en el cerebro humano, lo que sugiere que está más extendida en la naturaleza de lo que se pensaba.
La precesión de fase en el cerebro humano no se detectó directamente, sino a través de un análisis estadístico de grabaciones cerebrales de 13 pacientes epilépticos que tenían implantados electrodos para hacer un seguimiento de sus convulsiones.
Ese análisis reveló la actividad neuronal que se producía mientras los pacientes recorrían espacios virtuales a través de un ordenador: los investigadores identificaron así la precesión de fase en las neuronas analizadas.
El descubrimiento es importante porque desvela un poco más el misterio de cómo el cerebro orienta nuestra navegación espacial (sin necesidad de satélite alguno) y, también, porque podemos haber dado con una de las claves del aprendizaje.
Los investigadores se sorprendieron también cuando observaron que la precesión de fase se producía para otras actividades neuronales no relacionadas con la navegación, como el procesamiento de sonidos y olores.
Otra investigación paralela estableció incluso el año pasado que la precesión de fase está implicada en el procesamiento de imágenes en el cerebro humano.
Mejor aprendizaje
Todo ello ha llevado a los investigadores a pensar que la precesión de fase podría estar relacionada con el aprendizaje y otros procesos cognitivos.
Estos estudios sugieren que la precesión de fase permite al cerebro vincular secuencias de tiempos, imágenes y eventos de la misma manera que lo hace con las posiciones espaciales, destaca al respecto la revista Quanta.
«Encontrar esa primera evidencia abre la puerta para que (la precesión de fase) sea una especie de mecanismo de codificación universal en el cerebro, posiblemente presente también en todas las especies de mamíferos», dice uno de los investigadores, Salman Qasim, a la citada revista.
No obstante, los investigadores reconocen en su artículo, publicado en la revista Cell, que se necesitan más estudios para confirmar el papel determinante de la precesión de fase en el cerebro, y si contribuye realmente al aprendizaje.
Asimismo, destacan que comprender este sistema es importante no solo para explicar cómo navegan los seres humanos, sino también porque aclara cómo el cerebro respalda varios tipos de procesos de memoria. Esto sugiere posibles tratamientos para trastornos como la enfermedad de Alzheimer.
Jacobs añade en un comunicado: «Esperamos explorar más a fondo si la precesión de fase es un código universal en todo el cerebro humano y para diferentes tipos de comportamientos. Luego, podemos comenzar a comprender mejor cómo se puede usar este mecanismo de codificación neuronal para interfaces cerebro-máquina, y para la estimulación cerebral terapéutica».
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