¿Qué ocurre realmente en nuestro cerebro cuando pensamos o nos movemos? Esta pregunta, tan antigua como fascinante, adquiere una nueva dimensión gracias a un reciente estudio. Investigadores australianos han revelado un principio de organización de las neuronas que podría redefinir nuestra comprensión del cerebro humano y animal.
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Las neuronas, esas células nerviosas esenciales, trabajan tanto de forma individual como en red. Contrariamente a una hipótesis comúnmente aceptada, su actividad no se dedica exclusivamente a tareas específicas. De hecho, sólo el 40% de sus esfuerzos están destinados a ellas, mientras que el resto se dirige a una coordinación colectiva. Este descubrimiento desafía la visión clásica de la actividad cerebral.
Gracias a la imagenología con calcio, una técnica reciente que utiliza sensores fluorescentes sensibles a los diferentes niveles de calcio, los científicos han observado en tiempo real el comportamiento de miles de neuronas. Este avance tecnológico ha permitido analizar señales que anteriormente no eran accesibles, abriendo una ventana sin precedentes hacia la dinámica neuronal.
Los resultados, publicados en
Cell, muestran que la actividad de las neuronas sigue una estructura fractal. Esta organización jerárquica, donde cada escala refleja a las anteriores y a las siguientes, optimiza la circulación de información en el cerebro. Esta estrategia combina eficiencia y resiliencia, un equilibrio clave para enfrentar entornos en constante cambio.
Más allá del ser humano, esta estructura fractal ha sido observada en especies tan diversas como las moscas de la fruta, peces cebra, ratones, monos e incluso nematodos. A pesar de más de mil millones de años de evolución que separan a estos organismos, la persistencia de esta organización sugiere un principio universal de procesamiento de la información.
Las simulaciones informáticas realizadas por el equipo han confirmado que esta jerarquía fractal favorece la adaptabilidad del cerebro. Al ajustar constantemente la coordinación entre neuronas, el cerebro mantiene un equilibrio sutil: lo suficientemente estable como para reflexionar profundamente, pero lo suficientemente ágil como para reaccionar rápidamente.
En los peces cebra, por ejemplo, esta organización permite una natación fluida incluso en condiciones cambiantes. En los ratones, asegura una visión precisa movilizando códigos neuronales específicos al nivel de cada célula, aunque esto los hace más sensibles a las perturbaciones.
El estudio sugiere que esta distribución de esfuerzos —mitad colaboración, mitad trabajo individual— va más allá del cerebro. Este principio podría aplicarse a otros sistemas complejos, ya sean biológicos o artificiales. Los investigadores lo ven como una clave para comprender cómo las redes, ya sean naturales o construidas por el ser humano, pueden combinar eficiencia y robustez.
¿Qué es una jerarquía fractal en el cerebro?
Una jerarquía fractal es una organización en la que cada elemento de un sistema refleja las características de los niveles superiores e inferiores. En el cerebro, esto significa que las neuronas se organizan en redes interconectadas, donde cada escala reproduce la estructura general.
Este modelo optimiza la transmisión de información. Las pequeñas redes gestionan tareas específicas, mientras que grupos más grandes se encargan de la coordinación global. Esto permite que el cerebro funcione de manera eficiente mientras se mantiene adaptable.
La jerarquía fractal se encuentra en diversas especies, desde los peces cebra hasta los humanos. Parece ser un principio evolutivo fundamental para el procesamiento de la información.
Esta organización ofrece una ventaja clave: equilibra estabilidad y flexibilidad, lo que permite que el cerebro reaccione rápidamente a cambios o perturbaciones sin comprometer su funcionamiento.
¿Cómo trabajan las neuronas en equipo?
Las neuronas no solo funcionan de manera individual. Forman redes interconectadas en las que una parte de su actividad se dedica a tareas específicas, mientras que la otra se basa en la colaboración.
Esta colaboración se basa en la transmisión de información a través de sinapsis, donde las señales eléctricas se convierten en mensajes químicos o eléctricos. Esto permite una coordinación fluida entre las células.
Herramientas como la imagenología con calcio muestran que estas interacciones siguen un modelo jerárquico fractal. Los pequeños grupos de neuronas se integran en conjuntos más grandes para maximizar la eficiencia.
Este trabajo en equipo es esencial para la adaptabilidad del cerebro. Permite responder a los desafíos cotidianos al mismo tiempo que asegura un funcionamiento estable y duradero.
Autor del artículo: Cédric DEPOND
Fuente: Cell