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Cartografía encefálica
¿Y ahora? ¿Siente algo? ¿En dónde? ¿Y ahora?, y así durante horas. Estas preguntas se las hacía el
neurocirujano Wilder Penfield (1891-1976) a sus pacientes del Instituto Neurológico de Montreal, a los que
había retirado una parte del cráneo para dejar al descubierto el cerebro, mientras les aplicaba con un pequeño
electrodo una ligera descarga eléctrica sobre la corteza somatosensorial. Algunas veces Penfield estimulaba
neuronas que procesaban el tacto de la pantorrilla, y el paciente decía que sentía como si le tocaran en esa
parte. Otras veces las neuronas estimuladas correspondían al tacto del antebrazo, a los labios, al dedo gordo
de la mano... De esa manera Penfield se dio cuenta de que las neuronas de la corteza somatosensorial se
organizan formando un mapa de todo el cuerpo. Con el tiempo, las investigaciones en otras regiones han
mostrado que tu encéfalo, Julia, está lleno de mapas. Mapas "topográficos" con una representación en
miniatura de la superficie del cuerpo, mapas que representan la retina o las distintas frecuencias auditivas...
mapas que reflejan la clara organización de algunas rutas sensoriales como la somatosensorial, visual y
auditiva, y también de la ruta que conecta la corteza cerebral con los músculos.
Pero, ¿a qué me refiero con esto de los mapas? Es muy sencillo, basta observar cómo es la disposición
anatómica de las neuronas: ¡son extremadamente organizadas! Como ya sabes, la información que parte de tus
receptores sensoriales viaja en forma de potenciales de acción hacia el encéfalo, donde es analizada y
procesada. Por ejemplo, las neuronas que tapizan con sus ramificaciones la superficie de tu dedo índice están
conectadas, a través de otras neuronas intermedias, con un grupo de neuronas de la corteza cerebral. Al lado
de estas últimas hay, como hemos visto, otro grupo de neuronas que reciben información del dedo medio, a
continuación el grupo que representa el dedo anular, y así con el resto del cuerpo. Es decir, las neuronas de la
corteza somatosensorial mantienen un orden que refleja la superficie del cuerpo, por eso se habla de mapa
somatosensorial (o representación somatotópica). De hecho, esta organización se mantiene a lo largo de la cadena de
neuronas que conecta la superficie del cuerpo con el cerebro, por lo que hay otros mapas similares en
regiones intermedias del encéfalo. Por su parte, las regiones de la corteza cerebral que generan órdenes para el
movimiento de los músculos (llamada corteza motora) tienen también sus neuronas organizadas formando un
mapa somatotópico.
En el oído interno las neuronas que captan información del órgano de Corti —que está organizado según
distintas frecuencias auditivas— envían su información a neuronas de la corteza auditiva, que también se
encuentran organizadas de manera consecutiva según los distintos tonos que procesan, por lo que existe
también un mapa de tonos (o representación tonotópica) que recorre el rango audible desde los sonidos agudos a los
graves. Y algo similar ocurre con la retina: la cadena de neuronas mantiene su organización desde el ojo en su
viaje hacia el encéfalo y da lugar en la corteza a un mapa retinotópico (en realidad hay varios mapas visuales
paralelos, pero podemos pasar por alto este detalle).
Homúnculos en el cerebro
Si Wilder Penfield, en sus estudios de estimulación eléctrica, hubiera podido pintar con un rotulador sobre el
cerebro de sus pacientes la parte del cuerpo que representa cada grupo de neuronas, habría terminado
pintando una especie de monigote algo deforme, con una mano, un pie, medio tronco, media cara... hasta
completar toda la superficie sensorial (la otra mitad del cuerpo se encontraría en el otro hemisferio cerebral,
ya que cada región sensorial del cerebro recibe información de un lado del cuerpo). De hecho, dibujó ese
monigote en un papel junto a una representación del cerebro, y lo llamó homúnculo. No es que tengamos una
personita en esa zona de la corteza, sino que las neuronas están dispuestas de tal manera que representan con
una disposición ordenada el cuerpo humano, y de ahí ese nombre. Además de descubrir la existencia de un
homúnculo somatosensorial, Penfield también comprobó que tenemos un mapa motor, un homúnculo
motor, en la zona de la corteza cerebral que envía órdenes a los músculos. En este caso, la estimulación
eléctrica no generaba en los pacientes una sensación de tacto, sino que inducía la contracción de los músculos
correspondientes —movían los dedos, los labios, la cadera, etc.— e incluso la sensación de realizar algún
movimiento, algo que ocurría al estimular la llamada corteza premotora, una región relacionada con la
preparación y la intencionalidad de los movimíentos.
Tamaño y función
La figura 13 representa el homúnculo somatosensorial. Esta figura, que aquí se muestra sobre la superficie de
la corteza, no sólo indica qué parte del cuerpo se encarga de procesar cada región
Figura 13. El homúnculo somatosensorial.
cerebral sino que también nos da información sobre el tamaño relativo de esas regiones.
La deformidad del homúnculo indica, por un lado, que la disposición de las neuronas de la corteza no
refleja de forma exacta las relaciones anatómicas y, por otra parte, representa el número de neuronas que
dedica el cerebro a cada zona del cuerpo. Algunas partes, como la mano o la cara, son
desproporcionadamente grandes, lo cual muestra que en la corteza cerebral las regiones dedicadas a procesar
información sobre la mano y la cara son de especial relevancia. Las manos son muy importantes para el tacto,
tienen una gran densidad de receptores sensoriales y, por tanto, gran cantidad de neuronas dedicadas a
gestionar esa información, de ahí que ocupen más espacio en el cerebro. El tamaño de las otras partes del
homúnculo sigue esta misma lógica: a mayor relevancia sensorial, mayor número de receptores, mayor
número de neuronas y mayor área en la corteza..., y al revés.
Esta distribución de funciones que queda reflejada en los mapas no es fija sino que disfruta de cierta
plasticidad: puede cambiar sutilmente a lo largo de la vida. Si la activación sensorial de una zona del cuerpo es
muy intensa, puede pasar a ocupar más espacio (más neuronas) en detrimento de otra zona vecina del
homúnculo. Un ejemplo extremo —y traumático— de esta modificación del homúnculo se observa en
personas que han sufrido la amputación de algún miembro. Lo que ocurre en ese caso es que, debido a los
mecanismos de plasticidad neuronal, las neuronas que se han quedado sin "su parte" corporal, son
"invadidas" por las neuronas de las regiones vecinas y pasan a procesar información de éstas. Una de las
primeras personas en darse cuenta de esta remodelación fue Vilayanur Ramachandran, quien al estudiar las
sensaciones de tacto de un chico que había perdido su brazo izquierdo comprobó algo muy llamativo: Tom
ya no tenía mano izquierda, pero si se le tocaba en determinadas zonas de su cara podía sentir, además de la
cara, la sensación de tacto en los dedos de esa "mano fantasma". Y algo similar ocurría al tocarle en el
hombro, justo por encima del miembro amputado: Tom notaba el hombro, pero también los dedos de la
mano. El miembro fantasma permanece porque, aunque ya no hay mano, el mapa cortical todavía está ahí y
sigue activándose. Esas sensaciones fantasma pueden producirse si las neuronas cerebrales de la mano, que
han quedado "huérfanas", son estimuladas por las neuronas vecinas del mapa cortical, es decir, las que
procesan información de la cara y del hombro.
El código espacial
Aparte de revelar una parte de la arquitectura del sistema nervioso, ¿para qué sirve esta disposición tan
ordenada de las neuronas? Experiencias como la que te acabo de contar de Tom, o ilusiones como la que se
produce al tocar una canica con los dedos cruzados (figura 12, en el capítulo anterior), indican que existe un
código espacial, es decir, una manera de dar significado a una señal simplemente por su localización en el
mapa. Ya te recalqué, Julia, que los potenciales de acción son, desde el punto de vista biofísico, todos iguales.
Los potenciales de una señal de tacto de tu dedo índice son iguales a los que son originados en tu codo. Las
"palabras" y "frases" formadas por las cadenas de potenciales pueden ser muy variadas pero, en cualquier
caso, ¿cómo se indica al encéfalo de qué lugar proviene cada señal? Pues situándola en un mapa: si las
neuronas que envían la frase "tacto intenso" inducen actividad en la región del codo del homúnculo
somatosensorial, la frase se convierte de forma automática en: "tacto intenso en el codo" debido a que son
esas neuronas concretas de la corteza, y no otras, las que se han activado. Como ves, es una manera sencilla
de codificar el espacio y otros parámetros, como la secuencia de frecuencias auditivas.
Otra explicación, que no excluye la anterior, de la existencia de estos mapas es la optimización de las
conexiones entre las neuronas. Lo ideal es que los axones (las prolongaciones por las que viajan los
potenciales de acción) sean lo más cortos posibles, ya que así se ahorra espacio, energía y tiempo: la señal llega
más rápido a su destino. Las neuronas encefálicas dialogan continuamente entre sí y esos diálogos son más
intensos —o tienen más posibilidades de producirse— entre neuronas que codifican mensajes similares o
relacionados entre ellos de alguna manera. Existe entonces la posibilidad de que en el desarrollo del sistema
nervioso los mapas encefálicos surjan automáticamente como la solución más eficiente para un problema de
tendido de cables.
Los mapas "topográficos" son sólo el principio
Algunos neurocientíficos —como, por ejemplo, Antonio Damasio— proponen que los mapas neuronales
existen a todos los niveles de procesamiento de la información encefálica y que, de hecho, son esenciales para
la emergencia de la mente consciente. Según esta hipótesis, en el encéfalo la información se organizaría en
multitud de módulos que tendrían como sustrato los distintos mapas. Los mapas "topográficos" que
acabamos de ver serían una primera etapa en el procesamiento de la información sensorial. El resto del
procesamiento tendría su base también en "mapas", pero que no estarían organizados según sus relaciones
espaciales sino que se trataría de mapas puramente funcionales, algo así como matrices o redes de neuronas
relacionadas entre sí por algún tipo de función.
Sin embargo, para otros científicos este modelo no es satisfactorio ya que, argumentan, la existencia de un
mapa lleva consigo la necesidad de otra estructura que "lea" el mapa, con lo cual podemos entrar en un
problema de regresión que no tenga fin, similar al problema que se plantea con la tortuga que sostiene al
mundo en la interpretación que hacen algunas culturas del universo. (En algunas cosmogonías asiáticas, esas
narraciones míticas del universo, el mundo está apoyado sobre cuatro elefantes que, a su vez, descansan sobre
una tortuga... ¿Y la tortuga? Bueno, podríamos suponer que está apoyada sobre otra tortuga que, por su parte,
descansa sobre otra tortuga que, a su vez, se apoya en otra tortuga que..., y así en una regresión infinita y sin
solución). Sin embargo, en un encéfalo que represente el mundo con base en mapas de actividad neuronal, no
es imprescindible la participación de otra estructura nerviosa que se encargue de "leer" esa información, sino
que la interacción entre todos esos mapas funcionales y circuitos, coordinados de manera conjunta puede ser
suficientes para la emergencia de una mente consciente y auto-interpretadora del mundo. O al menos esa es la
idea.