Descubre qué es la neurociencia, cómo funciona el cerebro, qué son las neuronas y cómo se comunican, y las principales tecnologías que nos permiten estudiar el órgano más fascinante del cuerpo humano.
La neurociencia es el estudio científico del sistema nervioso, especialmente del cerebro, y cómo este órgano extraordinario nos permite pensar, sentir, aprender, recordar y comportarnos. Es una disciplina fascinante que combina múltiples campos del conocimiento para entender el funcionamiento del sistema más complejo que conocemos.
El Sistema Nervioso: La Red de Comunicación del Cuerpo
Cuando hablamos de neurociencia, comenzamos por entender el sistema nervioso, que se compone de dos partes principales:
El Sistema Nervioso Central está formado por el cerebro y la médula espinal. Aquí es donde ocurre todo el procesamiento de información, la toma de decisiones y el control de nuestras funciones corporales.
El Sistema Nervioso Periférico incluye todos los nervios que se ramifican desde la médula espinal y el cerebro, llevando señales e información por todo el cuerpo. Estos nervios trabajan para transmitir mensajes entre el cerebro y los músculos, órganos y otras partes del cuerpo.
La Materia Gris y la Materia Blanca
El cerebro y la médula espinal están compuestos por dos tipos de tejido:
La materia gris está formada por los cuerpos celulares de las neuronas, que son los elementos fundamentales de procesamiento del sistema nervioso. Aquí es donde ocurre el "trabajo pesado" del cerebro.
La materia blanca proporciona las conexiones entre las neuronas. Aparece blanca porque está recubierta con una sustancia llamada mielina, que sirve para aislar las conexiones y permite que transmitan información de manera eficiente y efectiva.
Un dato fascinante es que si observas diferentes partes del cerebro o la médula espinal, el patrón de materia gris y blanca se ve diferente. Por ejemplo, en el cerebro, la materia gris está en el exterior formando la corteza cerebral (corteza significa "corteza" como la corteza de un árbol), mientras que la materia blanca está en el interior.
El Cerebro Cambia Constantemente
Una de las características más sorprendentes del cerebro es su capacidad de cambiar a lo largo de nuestra vida, un proceso conocido como neuroplasticidad.
Antes de nacer, nuestro cerebro experimenta un rápido crecimiento en el desarrollo de nuevas neuronas. Cuando nacemos, ya tenemos la mayoría de las neuronas que tendremos durante toda nuestra vida. Sin embargo, nuestro cerebro continúa creciendo en tamaño, lo que refleja el crecimiento de conexiones entre neuronas.
El cerebro alcanza su volumen máximo alrededor de los 20 o 21 años y luego comienza a declinar gradualmente hasta el final de nuestras vidas. Esta disminución refleja principalmente la pérdida de conexiones entre neuronas, no necesariamente algo malo, sino que refleja una mayor precisión en el procesamiento cerebral.
Mielinización: El Desarrollo Gradual del Cerebro
Otro proceso importante es el cambio en la mielinización de diferentes partes del cerebro. La mielina es una vaina grasa que recubre los axones (los "cables" que conectan una neurona con otra) y ayuda a las neuronas a transmitir señales de manera más eficiente.
Lo fascinante es que diferentes partes del cerebro alcanzan su madurez en la mielinización en diferentes momentos. Por ejemplo, un niño de cinco años tiene su corteza sensorial y motora completamente desarrolladas (lo que tiene sentido, porque necesita poder sentir, ver, escuchar y moverse por el mundo). Sin embargo, la corteza prefrontal, la parte del cerebro más importante para pensar, planificar, controlar impulsos y la personalidad, no se mieliniza completamente hasta aproximadamente los 23 años.
El Cerebro se Adapta Según lo Usamos
Nuestro cerebro también cambia según cómo lo usamos. Mientras más confiamos en ciertas funciones y más las practicamos, más se desarrollan los circuitos específicos dedicados a esas funciones.
Un ejemplo clásico es la correlación entre el tamaño del hipocampo (una estructura cerebral crítica para la navegación espacial y la memoria) y el tiempo trabajado como conductor de taxi en Londres. En estudios realizados antes de la era de Google Maps, cuando los taxistas tenían que memorizar la ubicación de todas las calles y lugares importantes de Londres, se encontró que mientras más tiempo había trabajado una persona como taxista, más grande era su hipocampo.
Las Neuronas: Los Bloques Fundamentales del Cerebro
Las neuronas son las unidades fundamentales del cerebro y del sistema nervioso. Son responsables de funciones como recibir información del mundo externo y enviar comandos al resto del cuerpo.
La Excitabilidad: Generando Electricidad
Lo que hace especiales a las neuronas es su capacidad de generar potenciales de acción, que son señales eléctricas de todo o nada que la neurona genera para comunicarse con otra neurona.
La neurona funciona como una batería. Tiene canales iónicos insertados en su membrana celular que permiten que solo ciertos tipos de partículas cargadas (iones) se muevan desde el exterior al interior de la neurona o viceversa. Cuando la célula está en reposo, el interior de la neurona es bastante negativo en relación con el exterior.
Cuando se genera un potencial de acción, los canales de sodio comienzan a abrirse, el sodio fluye hacia la neurona, y esto desencadena un proceso de cascada en el que más canales se abren, el potencial de membrana se vuelve muy positivo, y luego los canales de potasio se abren para repolarizar la neurona.
Este proceso requiere mucha energía. De hecho, el cerebro consume aproximadamente el 20-25% de la energía que ingerimos a través de nuestra dieta, principalmente para recargar estas "baterías" neuronales.
Comunicación entre Neuronas: Los Neurotransmisores
La mayoría de las neuronas no se comunican directamente mediante electricidad, sino que convierten la señal eléctrica en una señal química.
Cuando el potencial de acción llega al extremo del axón (la sinapsis), causa que los canales de calcio se abran. El calcio que entra hace que pequeñas vesículas llenas de neurotransmisores (mensajeros químicos) se fusionen con la membrana celular y liberen su contenido en el espacio entre neuronas.
Esas moléculas químicas cruzan el espacio y se unen a receptores en la neurona siguiente, transmitiendo así el mensaje.
¿Por qué convertir una señal eléctrica perfectamente buena en una señal química? Porque una señal eléctrica es binaria (encendido o apagado), mientras que una señal química puede ser compleja y matizada.
El cerebro tiene múltiples tipos de neurotransmisores, incluyendo:
- Glutamato: El neurotransmisor excitatorio más común
- GABA: El neurotransmisor inhibitorio más común
- Neuromoduladores como la epinefrina, norepinefrina, dopamina, serotonina, histamina y endocannabinoides
Estos neuromoduladores cambian sutilmente el significado de otros mensajes transmitidos por glutamato o GABA, permitiendo una comunicación mucho más compleja y matizada.
Cómo Estudiamos el Cerebro: Tecnologías de Neurociencia
La neurociencia moderna utiliza diversas tecnologías para medir y comprender la actividad cerebral:
Tecnologías de Imagen Cerebral
Resonancia Magnética (MRI) y Tomografía Computarizada (CT) proporcionan imágenes de la anatomía cerebral, permitiéndonos ver la estructura del cerebro.
fMRI (Resonancia Magnética Funcional) mide el flujo sanguíneo en diferentes partes del cerebro. Cuando las neuronas están activas, consumen oxígeno, lo que genera un déficit que atrae más sangre oxigenada a esa área. Esto sirve como un indicador de la actividad neuronal.
Electroencefalografía (EEG)
El EEG es una de las tecnologías más antiguas, informativas y fáciles de usar. Utiliza sensores electrónicos colocados en el cuero cabelludo para medir los cambios diminutos de voltaje generados por cientos, miles o millones de neuronas que están debajo del cráneo.
Diferentes ondas cerebrales como beta, alfa, theta y delta están asociadas con diferentes estados cognitivos y emocionales:
- Ondas delta: Asociadas con el sueño
- Ondas theta: Asociadas con procesos de memoria
- Ondas alfa: Asociadas con la relajación
- Ondas beta: Asociadas con la atención concentrada
Tecnologías Portables
Con los avances científicos, muchas de estas neurotecnologías se están volviendo inalámbricas y portables. Ahora existen dispositivos de EEG portables, rastreadores oculares, monitores de frecuencia cardíaca y medidores de respuesta galvánica de la piel que pueden proporcionar información valiosa sobre los estados internos de las personas mientras realizan actividades del mundo real.
Manipulación Cerebral
La neurociencia también estudia el cerebro mediante su manipulación:
Estimulación cerebral profunda se utiliza en trastornos como la enfermedad de Parkinson, insertando electrodos en partes específicas del cerebro para aliviar los temblores.
Estimulación magnética transcraneal (TMS) utiliza pulsos magnéticos para excitar o suprimir neuronas de manera no invasiva. Está aprobada por la FDA para tratar la depresión mayor.
Estimulación transcraneal de corriente directa (tDCS) utiliza corriente eléctrica de baja intensidad a través del cráneo, con estudios que sugieren cambios en la planificación, atención y estados emocionales.
El Cerebro: Una Navaja Suiza de 25 Millones de Años
Un concepto importante en neurociencia es que nuestro cerebro es esencialmente una "navaja suiza de 25 millones de años". Los circuitos que realizan funciones específicas en nuestro cerebro están organizados básicamente de la misma manera que en monos y simios, de quienes descendemos de un ancestro común hace aproximadamente 25-28 millones de años.
Las herramientas de nuestra navaja suiza pueden ser un poco más grandes o un poco más afiladas que las de un mono, pero por lo demás son muy similares. Esto sugiere que algunos de los problemas que las personas tienen al moverse por el mundo moderno son el resultado de intentar aplicar esta navaja suiza de 25 millones de años a un mundo para el cual no evolucionó.
Las restricciones energéticas han forzado a nuestro cerebro a volverse increíblemente eficiente a lo largo de la evolución. Una forma en que nuestro cerebro es eficiente es no señalando toda la información que existe, sino solo la información importante, la que destaca del fondo, la que nos dice algo nuevo. Esta codificación eficiente conduce a diferentes tipos de problemas en la percepción y la toma de decisiones, incluyendo muchas ilusiones visuales que experimentamos.
Conclusión
La neurociencia nos ofrece una ventana fascinante hacia el órgano más complejo del universo conocido: el cerebro humano. Desde las neuronas individuales hasta los sistemas completos, desde la estructura anatómica hasta la función cognitiva, esta disciplina nos ayuda a comprender quiénes somos y cómo funcionamos.
Comprender cómo funciona el cerebro no solo es un ejercicio académico fascinante, sino que tiene aplicaciones prácticas en medicina, educación, negocios, tecnología y prácticamente todos los aspectos de la vida humana. A medida que nuestras tecnologías avanzan y nuestro conocimiento se profundiza, la neurociencia continúa revelando nuevos secretos sobre este órgano extraordinario que nos hace humanos.
Referencias
Wharton Executive Education, University of Pennsylvania. (n.d.). Understanding the Brain: Using Neuroscience to Deliver Better Business Results Program – Module 1: Introduction to Neuroscience – Quick Reference Guide. Wharton School.
Wharton Executive Education, University of Pennsylvania. (n.d.). Module 1: Introduction to Neuroscience – Video Transcripts. Understanding the Brain: Using Neuroscience to Deliver Better Business Results Program. Wharton School.
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