Cuando entramos por primera vez en una habitación, nuestra mente pone en marcha todos sus trucos. De manera totalmente subconsciente, se activa un sistema de representación que no solo nos permite ubicarnos en el espacio, sino también poner en relación todo lo que acontece en ese instante y la memoria de las cosas que pasaron. Las ventanas, las puertas, la orientación de los muebles, la disposición de los libros sobre una mesa… todo queda registrado de golpe en nuestro cerebro.
Pongamos que salimos de la habitación por un pasillo. Mientras nos alejamos, un mapa mental tejido por la actividad eléctrica de cientos de neuronas emerge en nuestra consciencia.
Como Alicia en la madriguera del conejo, el pasillo se alarga. Lo recorremos tocando las paredes, sintiendo los cambios de rugosidad, captando pequeñas señales que nos dan pistas sobre dónde estamos. Al fondo hay una puerta; la cruzamos, pero sorprendentemente, desemboca en la misma habitación por el lado contrario. Entonces lo entendemos todo: el pasillo es circular. En ese momento, nuestro cerebro ha cerrado un bucle: ha tejido un mapa mental que conecta las representaciones mentales del inicio y el fin del recorrido.
Neuronas que se activan en anillos
En un reciente estudio, publicado en Neuron, hemos demostrado por primera vez que la información de nuestro entorno se organiza en el cerebro de forma geométrica. Lo hemos conseguido analizando los registros de la actividad de cientos de neuronas en el hipocampo, una región del cerebro clave para la memoria y la navegación. En el caso de la habitación y el pasillo, esta representación adopta la configuración de anillos tridimensionales.
En el laboratorio, hemos podido observar que cada vez que un ratoncito va y viene por los pasillos de un laberinto, sus neuronas se activan siguiendo una trayectoria que da una vuelta completa en un espacio abstracto: un anillo que representa la experiencia completa del recorrido.
Lo más fascinante es que no todas las neuronas participan igual. Algunas codifican información sensorial muy concreta, como la textura del suelo, la presencia de una recompensa o la dirección de los giros en el laberinto. Otras, en cambio, registran y utilizan información externa al laberinto para organizar la representación, es decir, se apoyan en señales del entorno más amplio, como la localización respecto a la habitación donde se encontraba o la posición de un objeto de referencia, para mantener la orientación estable.
Estas diferentes poblaciones neuronales forman anillos paralelos en el espacio de la actividad neuronal, pero tienen una función distinta. Cuando todo va bien, trabajan coordinadas para dar estabilidad a la experiencia. Pero si algo nos desorienta (por ejemplo, si alguien nos diera vueltas o nos cubriera los ojos mientras nos guía hacia otro punto), entonces se despliegan otros mecanismos.
En ese caso, una de estas representaciones se mantiene fija, como una brújula interna, y ayuda a mantener la percepción del entorno. Otras neuronas se reorientan buscando representar el cambio. De ese reajuste mental nos llega la certeza de que estamos orientados.
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La geometría de la actividad cerebral
El espacio es el contenedor habitual de nuestras vivencias. Saber que el cerebro codifica su estructura con formas geométricas precisas abre nuevas puertas para entender cómo pensamos, recordamos y nos orientamos en el mundo.
El estudio de la geometría y la topología de la actividad cerebral es un campo emergente que aúna matemáticas y ciencia de datos con las más sofisticadas herramientas de bioingeniería aplicadas al estudio del cerebro. Hoy podemos identificar subtipos de neuronas en base a su perfil genético –por ejemplo, las neuronas excitadoras, las inhibidoras y las que producen dopamina son genéticamente diferentes– y modificarlo para expresar proteínas fluorescentes que nos permitan ver su actividad y controlarla en tiempo real.
Estos abordajes están permitiendo avanzar en una comprensión mucho más profunda de cómo el cerebro construye sus mapas internos. Cada descubrimiento no solo nos ayuda a descifrar los fundamentos biológicos de la memoria y la orientación, sino que también abre el camino a nuevas aplicaciones en neurotecnología, inteligencia artificial y, algún día, quizá, en el tratamiento de trastornos neurológicos donde estos mapas se deterioran, como el alzhéimer.
Cortesía de El Economista
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