¿Para qué necesitamos tantas neuronas?

Por Oscar Herreras (CSIC)*

¿Qué haría usted si tan sólo tuviera 350 neuronas? Pues si fuera un C. Elegans, podría moverse, explorar y  buscar su comida favorita; podría usted reproducirse y cuidar a su prole, e incluso hacer algo tan extraordinario como adaptarse a condiciones adversas desecándose para revivir más tarde. C. Elegans es un gusano.  Piense ahora en lo que puede hacer una mosca con 250.000 neuronas, una rana con 15 millones, o usted mismo con 85.000 millones. ¿Qué hacemos a lo largo de un día o de una vida que, comparado con otros animales, requiere esa cantidad tan desorbitada de neuronas?

Si nos dejáramos guiar por la multifuncionalidad de los dispositivos electrónicos que usamos a diario, los ingenieros que los diseñaron nos dirían que tanta función requiere un mayor número de circuitos. Correcto, pero la explicación no basta para el sistema nervioso, pues el número de núcleos cerebrales ronda el millar y es similar en todos los mamíferos, como lo es el número de funciones que proporcionan. Las funciones, aunque  parecen muy diferentes, no lo son en términos biológicos. Cierto es que un león no hace quinielas ni un ratón podría escribir El Quijote, pero ambas son manifestaciones extremadamente elaboradas de las mismas funciones vitales, tal y como señalaron en un trabajo sobre el cerebro y la inteligencia los investigadores Gerard Roth y Ursula Dicke en 2005. Salvando las distancias semánticas y evolutivas, hacer una quiniela o escribir un libro activa los mismos circuitos neuronales en el ser humano que en una leona cuando enseña pautas a sus cachorros o en un zorro mientras esconde comida para el invierno.

Neuronas de la corteza cerebral de un ratón. / M. Albert Maestro y Juan A. de Carlos

Una posible clave podría estar en el desarrollo desigual de distintas estructuras cerebrales dependiendo del hábitat y las pautas de alimentación de cada especie. Pero el uso especializado de partes del cerebro tampoco explica la diferencia numérica: por ejemplo, la proporción de neuronas corticales es similar en un gato y en una persona. Y aunque la mayor corteza cerebral del humano le permite almacenar mucha más información y generar una gran diversidad de manifestaciones cognitivas y culturales, ¿para qué utilizamos 200 veces más de neuronas en el resto de los núcleos y circuitos?

Una vieja teoría surgida en los comienzos de la informática postulaba que el número debía estar relacionado con la redundancia, esto es, la repetición de la información transmitida a través de muchas vías paralelas para evitar errores. Pero la neurofisiología no ha encontrado pruebas que lo confirmen: la información transmitida por cada fibra nerviosa es diferente, y las imprecisiones se compensan sobradamente con un mecanismo mucho más eficiente que caracteriza al sistema nervioso: la capacidad de utilizar casi instantáneamente enormes cantidades de información almacenada para corregir “sobre la marcha” cualquier comportamiento y anticipar los resultados.

La clave, que comienza a vislumbrarse, se encuentra en cómo se codifica la información. Hoy ya sabemos que los estímulos naturales no se codifican por neuronas individuales, sino por grupos o ‘asambleas neuronales’ en un sistema combinatorial. En nuestro laboratorio hemos comprobado que una misma neurona puede participar en varios de estos grupos neuronales de codificación, lo que aumenta exponencialmente la capacidad computacional del sistema con pequeños aumentos del número total de neuronas. Matemáticamente, un incremento moderado en el número puede dar lugar a fenómenos umbral, lo que algunos sugieren como la base de saltos cualitativos en la capacidad cognitiva de los vertebrados. Pero antes de estos, la ventaja numérica y su tratamiento combinatorial proporcionan capacidades más básicas: una, ya la hemos mencionado, es la cantidad total de información almacenable, y la otra es ¡la precisión!

Diagrama neuronal completo. / LadyofHats (orig), Josell7 (spa)

La diferencia entre una imagen borrosa y una nítida nos puede salvar la vida.  Precisión y cantidad en las imágenes, en nuestros movimientos, en nuestros cálculos y anticipaciones. La precisión permite sobrevivir a un ataque por milímetros, decidir lo más adecuado en situaciones muy complejas, o anticipar la capacidad e intención de otra persona. No tenemos más funciones, sólo las ejecutamos con más precisión, y una vez que ya no son tan necesarias para sobrevivir en una sociedad colaborativa, las reutilizamos y diversificamos su aplicación. La precisión del sistema nervioso es el rasgo evolutivo más ventajoso que nos ha permitido prevalecer sobre otras especies y que ahora usamos para explorar lo desconocido.

* Óscar Herreras es investigador del Instituto Cajal del CSIC.

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