La parte evolutivamente más nueva del cerebro humano es más peculiar de lo creído

El neocórtex, una estructura esencial para la inteligencia humana, tiene menos de cinco milímetros de grosor. Allí, en la capa más externa del cerebro, 20.000 millones de neuronas procesan innumerables percepciones sensoriales, planifican acciones y forman la base de nuestra conciencia. ¿Cómo procesan estas neuronas toda esta compleja información? Eso depende en gran medida de cómo estén conectadas entre sí.

Lo que hasta ahora se conocía sobre la arquitectura neuronal del neocórtex humano se basaba principalmente en los hallazgos hechos a partir de estudiar modelos animales como los ratones.

El neocórtex humano es mucho más grueso y complejo que el del ratón. Sin embargo, la comunidad científica había supuesto hasta ahora (en parte por falta de datos) que seguía los mismos principios básicos de conectividad.

Ahora, en un nuevo estudio, para el que se ha podido emplear tecnología punta y muestras de tejido excepcionalmente difíciles de obtener, se ha comprobado que, contrariamente a lo que se suponía hasta ahora, las células nerviosas del neocórtex humano están conectadas de forma muy diferente a como lo están las de los ratones.

El estudio lo ha realizado un equipo integrado, entre otros, por Yangfan Peng y Jörg Geiger, del Centro de Investigación en Neurociencia, dependiente del Hospital Universitario Charité en Berlín, Alemania.

Los investigadores comprobaron concretamente que, en el caso de los ratones, las neuronas vecinas se comunican frecuentemente entre sí como si dialogaran. Una neurona envía una señal a otra y esta le devuelve la señal. Esto significa que la información suele fluir en bucles recurrentes.

Los autores del estudio descubrieron que solo una pequeña fracción de las neuronas observadas en el tejido cerebral humano dialogaban recíprocamente entre sí. En los humanos, la información tiende a fluir en una sola dirección. Rara vez vuelve al punto de partida, ya sea directamente o a través de ciclos.

Esto aumenta la eficacia y la capacidad del cerebro humano para procesar información.

Reconstrucción de un conjunto local de neuronas del neocórtex de un ser humano. (Imagen: © Charité / Sabine Grosser)

Este hallazgo no solo es útil para la neurología, sino que también será útil para hacer progresos en el campo de las redes neurales artificiales (estructuras computerizadas que imitan la arquitectura cerebral humana).

En un experimento con redes neurales artificiales, Peng y sus colegas las pusieron a trabajar en una tarea que a menudo requiere inteligencia artificial: reconocer los números correctos a partir de grabaciones de audio de dígitos hablados. La red neuronal artificial que imitaba las estructuras humanas logró más respuestas correctas en esta tarea de reconocimiento del habla que la modelada en ratones. También era más eficiente, ya que el mismo rendimiento requería el equivalente a 380 neuronas en el modelo de ratón, pero solo 150 en el humano.

El estudio se titula "Directed and acyclic synaptic connectivity in the human layer 2-3 cortical microcircuit". Y se ha publicado en la revista académica Science. (Fuente: NCYT de Amazings)