El cerebro, la computadora perfecta

Nuestro cerebro, a pesar de los avances científicos de los últimos años, sigue siendo un gran misterio. Su funcionamiento no puede ser superado por ninguna computadora, ni siquiera por las más modernas. Si bien pueden hacer complicados cálculos a velocidades extraordinarias, sigue siendo imposible construir una computadora que pueda llevar a cabo todas las funciones del cerebro humano en una estructura de tan pequeño tamaño. Pero, ¿qué se está haciendo para develar tan complejo y antiguo misterio? En el Instituto Ferreyra de Córdoba tienen algunas respuestas.

Para ser capaces de comprender cómo funciona una maquinaria biológica tan compleja como el cerebro humano, primero es necesario entender cómo los pequeños componentes que la forman, las neuronas, llevan a cabo el trabajo de transportar, transmitir y almacenar información, y ese es uno de los objetivos principales de la neurobiología.

En el Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra, varios laboratorios que trabajan en esta especialidad de la biología, tienen la mira puesta en estos pequeños “chips biológicos”, llevando a cabo proyectos que abarcan el estudio del desarrollo, crecimiento y funcionamiento de las neuronas. Allí, investigadores, becarios y personal de apoyo del CONICET intentan responder a través de sus investigaciones un gran número preguntas, como por ejemplo: ¿cómo hacen las neuronas para establecer los contactos que les permiten comunicarse entre sí?, ¿qué le pasa al cerebro cuando es expuesto a sustancias adictivas, como la cocaína y el alcohol?, ¿existen diferencias entre los cerebros de un hombre y una mujer?, ¿cómo hace una célula tan pequeña como una neurona para transportar la información a distancias tan largas?, ¿por qué un cerebro que funcionó bien toda una vida de pronto empieza a fallar en la vejez?

Neuronas

Muchas de estas preguntas encuentran respuestas en estudios que miden el comportamiento de animales de laboratorio ante diferentes estímulos o sustancias. Otras solamente pueden ser respondidas con la observación directa de los componentes básicos que le permiten funcionar al cerebro, es decir las neuronas, que para tal fin deben ser aisladas de manera que puedan desarrollarse artificialmente en ambientes que reproducen su entorno natural.

Afortunadamente, el avance de las técnicas de biología celular y molecular, junto con el desarrollo de la microscopía de alta resolución, ha permitido estudiar a estas células de manera individual, ayudando a comprender con mayor detalle los mecanismos por los cuales una célula cerebral se convierte en una neurona capaz de conectarse con otras miles, pudiendo inclusive extenderse a través de nuestro cuerpo hasta un metro de distancia, algo extraordinario si tenemos en cuenta su pequeña dimensión (ver Tamaños y distancias).

Gracias a las investigaciones llevadas a cabo en el Instituto Ferreyra, ha sido posible avanzar en el conocimiento de algunos de los mecanismos que necesitan las neuronas para extender sus “cables”, llamados axones, que les sirven para conectarse con las prolongaciones, denominadas dendritas, de otras células o, en el caso de las neuronas motoras, directamente con los músculos para producir su contracción. También se está avanzando en la comprensión del proceso que lleva a la acumulación de la placa amiloide (proteínas que se van depositando de manera anormal en el cerebro), lo que produce daños irreparables que desembocan irremediablemente en la demencia senil, característica de la enfermedad de Alzheimer. Por otro lado, algunos trabajos de esta institución han demostrado que existen claras diferencias entre los cerebros masculino y femenino (sin embargo uno no es mejor que el otro, por más que algunos traten de interpretar estos resultados a partir de perspectivas machistas o feministas), y que los hijos de madres que bebieron alcohol durante el embarazo poseen una mayor probabilidad de presentar daños irreparables en su sistema nervioso, particularmente en el cerebro, algo que se conoce como Síndrome Alcohólico Fetal.

A partir de todos estos conocimientos será posible, por ejemplo, comprender cómo las neuronas se comunican entre sí  para transmitirse información unas a otras, cómo su plasticidad les permitiría almacenar datos por muchos años, o recuperarse de daños aparentemente irreparables (accidentes cerebro vasculares, lesiones, traumatismos, etc.) y, algo de suma importancia, discernir el origen de las enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y el Parkinson, y de las neuropsiquiátricas, como la esquizofrenia y el trastorno bipolar. Esto último permitirá, entre otras cosas, mejorar los métodos de diagnóstico de estas enfermedades, y proporcionará las herramientas necesarias para evitar la aparición o el desarrollo de los síntomas que las caracterizan.

Es un trabajo lento y complejo, pero es uno de los caminos elegidos para que algún día, en un futuro probablemente no tan distante (aunque más lejano de lo que quisiéramos), se pueda llegar a comprender cómo funciona una de las maquinarias más complejas y perfectas del planeta, o quizás del universo. Aunque esto último todavía está por verse.

Tamaños y distancias

               Para tener una idea en lo que respecta al tamaño y el número de las neuronas en nuestro cerebro, y de otros datos curiosos relacionados a nuestro sistema nervioso, existe un sitio web que es muy útil a la hora de explicarnos este tipo de dudas. Se trata de “Neurociencias para niños” (http://neurociencias.udea.edu.co/neurokids), que es un sitio del Grupo de Neurociencias de Antioquía, Colombia, que traduce una página, originalmente en inglés, de la Universidad de Washington en los Estados Unidos (http://faculty.washington.edu/chudler/neurok.html).

Allí podemos encontrar que, por ejemplo, existen cien mil millones de neuronas en un cerebro humano (100.000.000.000), y que si contáramos estas células a  un ritmo de una por segundo, ¡tardaríamos casi 3.171 años!

Otro ejemplo. El axón (que es uno de los “cables” que conectan a estas células entre sí) de una neurona de la médula espinal, que tiene como destino final el pie, puede tener cerca de un metro de largo. Estas neuronas tienen aproximadamente 100 micras (una décima de milímetro) de diámetro.  Si utilizamos una pelota de ping-pong para simular a la neurona, el axón tendría entonces unos 380 metros de largo, ¡casi cuatro cuadras!

En ese sitio encontrarán muchísimos datos curiosos relacionados con las neurociencias. Y a pesar de su nombre, pueden entrar con confianza sin importar su edad. O mejor aún, podríamos decir que pueden consultarlo niños de cinco a cien años.

Esta nota fue publicada en el diario digital Hoy la Universidad, Prosecretaría de Comunicación Institucional, Universidad Nacional de Córdoba en agosto de 2011. Acceso: http://www.hoylauniversidad.unc.edu.ar/hoyunc/2011/agosto/la-computadora-perfecta.

Copyright © 2012 – 2017 Alberto Díaz Añel

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  1. El cerebro, la computadora perfecta
    Nuestro cerebro, a pesar de los avances científicos de los últimos años, sigue siendo un gran misterio. Su funcionamiento no puede ser superado por ninguna computadora, ni siquiera por las más modernas. Si bien pueden hacer complicados cálculos a velocidades extraordinarias, sigue siendo imposible construir una computadora que pueda llevar a cabo todas las funciones del cerebro humano en una estructura de tan pequeño tamaño. Pero, ¿qué se está haciendo para develar tan complejo y antiguo misterio? En el Instituto Ferreyra de Córdoba tienen algunas respuestas.

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