Plasticidad neuronal: Ese sistema complejo, abierto y dinámico llamado cerebro

Desde una perspectiva evolutiva, se podría decir que nuestro cerebro, en toda su sorprendente complejidad, no es sino un legado heredado de la evolución biológica, que una vez evolucionado fue proporcionado a cada individuo mediante un excelente y viejo proceso de selección natural, especificado con todo detalle en el genoma y transmitido a través de las generaciones.

Pero es irritante pensar que el genoma proporciona toda la información necesaria para la construcción del sistema nervioso de los humanos y otros mamíferos. Se estima que sólo la neocorteza humana tiene unos 1000 billones de sinapsis. El genoma humano tiene sólo unos 3.5 billones de bits de información, por lo que algunos científicos moleculares y neurólogos han concluido que nuestros genes no tienen suficiente capacidad de almacenamiento ellos solos para especificar todas estas conexiones, además de la información sobre la localización y el tipo de neurona, más información similar para el resto del cuerpo. Dicho problema sería equiparable a intentar guardar un documento de 100 millones de caracteres en un disco que sólo soporta 1.4 millones de caracteres. Como dijo Changeaux [neurocientífico, Instituto Pasteur]:

La expresión diferencial de los genes no puede explicar por sí sola la gran diversidad y especificidad de las conexiones entre las neuronas.”

Por tanto, si esta detallada información de conexión de neurona a neurona no es proporcionada por los genes, ¿de dónde viene?

El desarrollo normal del cerebro depende de una crítica interacción entre la herencia genética y la experiencia. El genoma proporciona la estructura general del sistema nervioso central, y la actividad del propio sistema nervioso y la estimulación sensorial proporcionan la información mediante la cuál nuestro sistema es ajustado (fine-tuning) y preparado para funcionar.

En el aprendizaje y la memoria, así como en la base de los cambios psicológicos, subyace esta plasticidad neuronal (cerebral), la cual está siendo ampliamente estudiada mediante la investigación de modelos de redes neuronales, pero que ya en 1949 apuntaba, por ejemplo Hebb (psicólogo canadiense) cuando enunció lo siguiente en su Teoría de la Asamblea Celular:

La idea es antigua, que dos células o sistemas de células que están continuamente activas al mismo tiempo, tenderán a convertirse en ‘asociadas’, de manera que la actividad de una facilitará la de la otra.”

“Cuando una célula ayuda en repetidas ocasiones a que otra se dispare, en el axón de la primera célula se desarrollan botones sinápticos (o se agrandan si ya existen) en contacto con el soma de la segunda célula.”

Donald Hebb asumió que “los cambios que constituyen el aprendizaje” son el resultado de “el crecimiento de las sinapsis”.

Estudios experimentales contemporáneos de Eric Kandel (neurocientífico, Columbia University College) utilizando la Aplysia californica, una especie de caracol marino que tiene unos mecanismos neuronales que funcionan de manera parecida a los humanos, han corroborado la teoría hebbiana. Fue premio Nobel por sus hallazgos en el año 2000.

Gerald Edelman , que logró el Nobel en 1972 por su investigación acerca de la estructura química de los anticuerpos del sistema inmunológico, ha contribuido de manera importante con libros donde describe aspectos de su “teoría de selección de grupos neuronales” del desarrollo cerebral y del aprendizaje a través de un proceso de selección al que llama “Darwinismo neuronal”:

Ante nuevas experiencias, en el cerebro humano se produce una multiplicación (adición) sináptica azarosa, seguida de una eliminación (sustracción) de las que se manifiestan inútiles en la adaptación o cambio ante dichas experiencias. Se trataría así de una capacidad, inherente al cerebro, de “recableado” neuronal sináptico, evidenciado en ratas de laboratorio manipuladas mediante exposición a diversos ambientes complejos, enriquecedores o exigentes para el aprendizaje, o bien observando estos recableados (por adición / sustracción) también ante lesiones cerebrales como intentos de compensar pérdidas útiles de zonas sinápticas.

Es aquí, como dijo Changeux, que “el darwinismo de las sinapsis sustituye al darwinismo de los genes”. Para cerrar el círculo, hay que señalar que una llamativa consecuencia de los efectos conjuntos entre la genética y la selección sináptica, es la comprensión del cerebro como tal y del proceso de selección que es el responsable de su gran capacidad.

Como conclusión, puede afirmarse que la gran plasticidad que posee el cerebro, es la que le permite en la madurez recablearse a sí mismo para aprender y adaptarse a los cambios de su entorno. Aunque es cierto, que dicha plasticidad es menor en los cerebros adultos que en los inmaduros, por ello ciertas habilidades, como por ejemplo, aprender una lengua extranjera, sólo pueden aprenderse con mucha más dificultad.

Esto último me invita a escribir sobre la ya establecida, aunque sólo muy incipientemente conocida, neurogénesis en el cerebro adulto. En otra publicación espero hacerlo.

(Elaborado a partir de diversos autores, algunos ya incluidos en la propia redacción: Hebb, Kendel y Changeux).

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