Los científicos del Proyecto Cerebro Humano (Human Brain Project) han identificado
una red que “parece” guiar la distribución de las neuronas. Como sugiere su nombre, es
un proyecto de investigación con el ambicioso objetivo de simular una digitalización del cerebro.
Pero, ¿cómo concebir la cartografía de 85 mil millones de neuronas y 100 mil billones
de sinapsis en constante movimiento, en continua metamorfosis y con dinámicas aún
parcialmente desconocidas? Primero que nada, expliquemos que es la sinapsis.
En términos sencillos, la sinapsis es la conexión funcional entre dos neuronas. Pero no
es una simple conexión estática; es un meticuloso intercambio eléctrico y químico que
permite la comunicación rápida y eficiente en el vasto entramado neuronal. ¿Cómo
ocurre este sorprendente intercambio de información?
Cuando una señal eléctrica, conocida como impulso nervioso, viaja a lo largo de la
primera neurona, llega al «botón sináptico» o «terminal axónica». En este punto, la
sinapsis se convierte en una operación bioquímica meticulosa. La neurona emisora
libera neurotransmisores, pequeñas sustancias químicas, hacia el espacio sináptico,
una brecha minúscula entre la neurona emisora y la receptora.
Estos neurotransmisores actúan como mensajeros, cruzando la brecha sináptica y
llegando a la membrana de la neurona receptora. Aquí, desencadenan cambios
eléctricos en la segunda neurona, generando un nuevo impulso nervioso que
continuará su viaje a lo largo del intrincado circuito neuronal.
Asimismo, permite la transmisión de información en el tejido cerebral. Este fenómeno,
en su complicidad y sofisticación, subraya la asombrosa maestría del diseño neuronal,
una maravilla que continuamos explorando y desentrañando en la búsqueda de
comprender las profundidades de la mente humana.
Sin esta comunicación a nivel microscópico y celular, la vida tal y como la
comprendemos no sería posible. Por ejemplo, para que un dedo responda al estímulo
del fuego y se mueva, la señal correspondiente debe ser recibida por el cerebro. Sin la
efectiva comunicación entre cada uno de los componentes de nuestro cuerpo, esta señal
nunca llegaría. Por todas estas razones, podríamos afirmar que la sinapsis es el
mecanismo de respuesta que permite la vida tal y como la conocemos hoy en día en los
animales.
¿De qué se trata el Proyecto Cerebro Humano?
Es una iniciativa de investigación de gran envergadura que busca avanzar en la
comprensión del cerebro humano a través de la simulación digital y la integración de
conocimientos multidisciplinarios. Iniciado en 2013, este proyecto ha reunido a
científicos, ingenieros, informáticos y expertos en neurociencia de diversas
instituciones y países.
El objetivo principal del Proyecto Cerebro Humano es desarrollar modelos detallados y
simulaciones del cerebro humano, abarcando desde el nivel molecular hasta el nivel de
sistemas. Algunos de los aspectos clave incluyen la simulación de la actividad neuronal,
la comprensión de los principios de la plasticidad cerebral, y el análisis de la
conectividad entre neuronas y regiones cerebrales.
Nuevas posibilidades
Este ambicioso proyecto no solo busca avanzar en nuestra comprensión fundamental
del cerebro, sino también abrir nuevas posibilidades en campos como la medicina, la
inteligencia artificial y la informática neuromórfica (dispositivos de hardware
diseñados para imitar el funcionamiento del cerebro humano).
La idea es utilizar el conocimiento adquirido para abordar desafíos médicos, como
entender y tratar trastornos neurológicos, y también para inspirar el desarrollo de
tecnologías más avanzadas basadas en principios cerebrales.
El Proyecto Cerebro Humano es financiado principalmente por la Unión Europea y ha
generado un amplio interés y debate en la comunidad científica. A medida que avanza,
sigue contribuyendo significativamente al avance de la neurociencia y la comprensión
de uno de los órganos más complejos y fascinantes del cuerpo humano.
«El número de neuronas y su variación espacial -escriben los autores del trabajo- son
características organizativas fundamentales del cerebro. A pesar de un amplio corpus
de datos disponibles en la literatura, sin embargo, la distribución estadística de la
densidad neuronal dentro y entre las áreas cerebrales aún es en gran parte
desconocida. En este trabajo, mostramos que esta densidad es compatible con una
distribución logarítmica en varias especies de mamíferos».
Hay más valores ‘pequeños’
En la teoría de probabilidades, la distribución logarítmica es una función matemática
donde la probabilidad de una variable tiene una forma en «campana» simétrica
alrededor de su centro. Varios fenómenos siguen esta distribución, como la altura
promedio de las personas, errores de medición en experimentos, y la presión arterial
promedio. En el contexto de las neuronas, la diferencia clave con la distribución normal
es que hay más valores «pequeños» en comparación con los «grandes».
En el caso de las neuronas, su distribución influye en cómo se distribuyen las sinapsis.
La densidad de las neuronas afecta la conectividad de la red: si la densidad de las
sinapsis es uniforme, las áreas con menos neuronas tendrán más sinapsis por neurona.
Para llegar a este descubrimiento, los científicos analizaron nueve bases de datos que
contenían información sobre los cerebros de diversas especies de mamíferos,
observando la misma distribución estadística de las neuronas (logarítmica) en
diferentes regiones de la corteza cerebral.
Aunque la influencia exacta de la distribución logarítmica en la función cerebral no está
totalmente clara, se puede especular que está vinculada a una notable «heterogeneidad»
en la red neuronal. Esta heterogeneidad podría ofrecer una ventaja desde la perspectiva
de la «potencia computacional» del cerebro. Sin embargo, es importante destacar que, a
pesar de estos avances en la comprensión, la reproducción digital completa del cerebro
sigue siendo un desafío significativo y un camino largo por recorrer.
