El cerebro humano es el órgano que nos hace únicos. Se trata de una pequeña maravilla biológica capaz de controlar las acciones del cuerpo y que nos permite relacionarnos con un entorno cambiante. Esta enorme capacidad de adaptación es posible gracias a la interconexión de unas 80 000 millones de neuronas, que mueven impulsos nerviosos y se comunican unas con otras para realizar todo tipo de tareas.
Desde mover los dedos, hasta bailar, o dejar volar la imaginación, todo está orquestado por compuestos químicos e iones que se mueven de una neurona a otra. Estos movimientos, que ocurren en pequeños huecos denominados sinapsis neuronales, permiten que la información, las acciones, los recuerdos y los sentimientos se formen y lleguen al órgano correcto.
El salto de neurona a neurona crea “caminos” neuronales distintos según el tipo de acción, la región del cerebro e incluso en qué cerebro que se está realizando el estudio. Todas estas variaciones están asociadas a las características propias de cada persona, como el comportamiento, la salud, el desarrollo del cerebro y el envejecimiento. Aunque nuestro conocimiento sobre los procesos neurológicos es cada vez más profundo, ciertos mecanismos del cerebro son tan complejos e involucran tantas variables que se nos escapan. Por tanto, sigue existiendo un halo de misterio que nos empuja a preguntarnos desde cómo se crea la conciencia hasta cómo se ordena el cerebro durante el desarrollo.
¿Cómo funciona un cerebro?
Un cerebro es un conjunto de diferentes tipos celulares que cumplen roles muy concretos. Las llamadas células de la glía, por ejemplo, tienen funciones muy diversas, como recubrir el “cableado” cerebral, proteger contra infecciones, o mover líquidos de un lugar a otro. Pero en este enorme entramado celular, las neuronas son las que reciben y responden ante los estímulos internos y externos. Pero una neurona sola no tiene mucho que hacer, ha de comunicarse con otras para que puedan ocurrir funciones complejas, y esto ocurre mediante sinapsis neuronales.
Existen dos tipos de sinapsis: eléctricas y químicas. En las sinapsis eléctricas, los iones fluyen directamente entre las neuronas a través de unas uniones especiales llamadas uniones comunicantes. Este tipo de sinapsis es muy rápido y está sincronizado, pero actúa como un interruptor, es decir, no permite mucha variación en la señal, prácticamente solo “encendido” o “apagado”. Estas conexiones se dan sobre todo en el cerebro de los invertebrados y en algunas zonas del cerebro humano, como el hipocampo.
En las sinapsis químicas, las neuronas no se tocan directamente, sino que hay un espacio entre ellas llamado espacio sináptico. Cuando una neurona recibe un impulso eléctrico, libera unas vesículas que contienen sustancias llamadas neurotransmisores. Los neurotransmisores viajan por el espacio sináptico y se unen a unos receptores en la membrana de la neurona siguiente. Esto provoca que la neurona receptora cambie su potencial eléctrico y pueda disparar o no un nuevo impulso nervioso. Este tipo de sinapsis es más lento que el eléctrico, pero permite una mayor diversidad de señales para transmitir a la neurona siguiente. Este tipo de comunicación es el que se da en la mayoría de las regiones del cerebro humano y es el responsable de funciones como el aprendizaje, la memoria o las emociones.
Es decir, las sinapsis son el lenguaje del cerebro, y los neurotransmisores son las palabras que usan las neuronas para hablarse entre sí. Hay muchos tipos de neurotransmisores, como la dopamina, la serotonina o la acetilcolina, y cada uno tiene un efecto diferente sobre la actividad neuronal. Algunos son excitadores, es decir, aumentan la probabilidad de que la neurona receptora dispare un impulso nervioso; otros son inhibidores, es decir, la disminuyen. Así, las neuronas pueden regular su actividad según las necesidades del organismo.
¿Por qué los cerebros son distintos?
Pero no todos los cerebros se comportan exactamente igual, y estas variaciones ocurren en parte por la genética de cada uno. Aunque en nuestro ADN todos tenemos las instrucciones para crear a una persona humana, hay pequeñas diferencias claves que son las que nos hacen únicos. Y en el cerebro ocurre lo mismo. Existen variantes genéticas relacionadas con el grosor que tendrá la capa de materia gris, la cantidad y posición de las “arrugas cerebrales” -llamadas surcos y circunvoluciones cerebrales-, o el tamaño y volumen que ocupa el cerebro en el cráneo.
Para entender estos aspectos y otros más complejos, un estudio publicado en Nature genetics ha empleado imágenes cerebrales de 36 663 voluntarios. En estas imágenes han observado 180 regiones clave del cerebro y las han comparado con la genética de cada persona. Los resultados muestran 4 349 variantes en el genoma que están relacionadas con diferentes aspectos del neurodesarrollo. Entre estas características se encuentra el grosor de la capa que recubre el cerebro, su superficie total, la cantidad de materia gris e incluso el movimiento del líquido dentro del cráneo.
Se trata del mayor estudio hasta la fecha que relaciona la genética con la estructura cerebral, y en él, los neurocientíficos también han podido encontrar otros aspectos interesantes que ayudarán a comprender ciertos problemas neurológicos. En esta investigación, encontraron que existen algunos marcadores genéticos que afectan tanto a la expansión del cerebro como al aumento o la disminución del tamaño del cráneo, lo que se conoce como “trastorno cefálico”.
De este estudio se extrae que la genética influye en el desarrollo del cerebro. Los hallazgos pueden utilizarse para entender cómo los cambios en la forma y el tamaño cerebral pueden favorecer la aparición de problemas neurológicos y psiquiátricos, y aprovechar este conocimiento para crear mejores tratamientos.
La genética y el cerebro
Estos últimos años están siendo una revolución en el campo de la genética. Desde que se publicara el genoma más completo hasta la fecha, los primeros esbozos del pangenoma humano y, recientemente, el primer cromosoma Y completo, los investigadores están descubriendo genes y funciones desconocidas en todas las etapas del desarrollo humano. En el caso concreto del estudio, las más de 4 000 variantes genéticas se suman al mapa de un órgano lleno de regiones desconocidas.
Dándole una pequeña vuelta a este pensamiento, los neurocientíficos no son más que cerebros tratando de estudiarse. Así, mientras surcan los complejos pliegues de la materia gris en busca de los secretos susurrados por las sinapsis, iluminan los misterios de la mente mientras arman un puzle de millones de piezas para tratar de entenderse a sí mismos.
