Professor e investigador de la UB y director de la cátedra de Neuroeducació UB-EDU1STCada año, a mediados de diciembre, se celebra en Estocolmo un banquete al que asisten los miembros del comité que otorga los premios Nobel y los galardonados. El del año 2000 fue en cierto modo especial, dado que se celebraban los primeros premios del siglo XXI. Todas las miradas estaban puestas en qué tendencia marcarían los premios Nobel de finales del milenio. El premio Nobel de medicina y fisiología se concedió a Arvid Carlsson, Paul Greengard y Eric Kandel, por los trabajos que habían hecho sobre el cerebro, concretamente por haber descubierto cómo se comunican las neuronas mediante neurotransmisores. Se estrenaba así el que se dice que será el "siglo de la neurociencia".
En estas últimas décadas se ha producido la eclosión de la neurociencia aplicada al estudio del cerebro humano, no solo en cuanto a su estructura, genética, epigenética, bioquímica y funcionamiento, sino también en relación a cómo una estructura física limitada es capaz de generar comportamientos complejos adaptables a incontables situaciones y pensamientos etéreos aparentemente ilimitados. Esto ha quedado reflejado en diversos proyectos muy ambiciosos, como el Human Connectome Project, el Human Brain Project y el Big Neuron Project, entre otros. Sin embargo, a pesar de todos estos proyectos y avances, o mejor dicho, gracias a los datos que nos están aportando, el cerebro todavía esconde muchos enigmas que esperan ser resueltos. Y es que, posiblemente, es el objeto más complejo del universo conocido. He aquí diez de los misterios más destacados que aún esconde el cerebro.
Misterio 1
¿Qué es la conciencia?
La conciencia es el estado de la mente que nos permite darnos cuenta de las cosas que pasan a nuestro alrededor y dentro de nosotros mismos. Todos los animales con cerebro tienen un cierto grado de conciencia. Se sabe que surge de la interacción dinámica de muchas redes neuronales, como las implicadas en los sentidos, la memoria o las emociones, y que hay tres zonas del cerebro que le son imprescindibles: el tronco encefálico, responsable de mantener el cerebro activo; el tálamo, que es el centro de la atención y marca el umbral entre las experiencias conscientes y las preconscientes; y dos zonas de la corteza cerebral implicadas en la anticipación y la planificación. Ahora bien, todavía no se sabe cómo la interacción dinámica de estas zonas nos permite ser conscientes de nuestro entorno para relacionarnos de manera autodirigida.
Misterio 2
¿Cómo se decide qué experiencias hacemos conscientes y cuáles permanecen preconscientes?
Estamos recibiendo datos del exterior de manera constante, a través de los órganos de los sentidos, y también informaciones procedentes del interior de nuestro cuerpo. Sin embargo, la mayoría nos pasan desapercibidas, no somos conscientes de ellas. El cerebro las ha gestionado y en muchas ocasiones ha generado respuestas, como por ejemplo cuando caminamos y esquivamos un obstáculo que no somos conscientes de haber visto. ¿Cómo se determina qué experiencias se nos hacen conscientes y cuáles permanecen en el preconsciente? Se sabe que el tálamo establece el umbral de conciencia y que los aspectos emocionales juegan un papel destacado, pero aún no se conoce cuál es la fórmula precisa con la que el tálamo "decide" hacernos partícipes de la situación.
Misterio 3
¿Cómo podemos tener una percepción unificada de la realidad?
Todas las percepciones que nos llegan a través de los órganos de los sentidos, de naturaleza y contenido muy diverso, se combinan con nuestros pensamientos. Aún más, los órganos de los sentidos están formados por miles de células receptoras que envían cada una su propio mensaje hacia el cerebro. En cada instante dado, sin embargo, no tenemos un cúmulo de experiencias que se nos solapan de manera caótica, sino que todas las entradas sensoriales y los pensamientos se unifican en una experiencia fenomenológica única, que en neurociencia cognitiva se llama qualia. Y ese es el misterio. ¿Cómo se combinan rápidamente todos los impulsos eléctricos para traducirse en impresiones subjetivas como el sabor, el color o el dolor? ¿Y cómo hace el cerebro para integrarlo todo de forma armónica y dinámica en una percepción unificada pero subjetiva de la realidad?
Misterio 4
¿Por qué podemos ser conscientes de nuestra conciencia?
La autoconciencia es el proceso cognitivo que nos permite ser conscientes de que somos conscientes, lo que permite que podamos interpretar el mundo de manera reflexiva. Curiosamente, es la única característica mental que no perdemos nunca. Se han estudiando muchos casos de personas que, a causa de un traumatismo, un accidente vascular, una operación quirúrgica o una enfermedad neurodegenerativa han sufrido la pérdida de alguna característica cognitiva, según la zona del cerebro afectada. Sin embargo, nunca se ha encontrado ningún caso en el que una persona haya perdido la capacidad de percibirse como sujeto individual diferenciado del resto. Hay varias áreas cerebrales implicadas, todas necesarias pero ninguna suficiente por sí misma, por lo que esta facultad reside en las conexiones dinámicas, pasajeras y fluctuantes que se establecen. Y es justo aquí donde reside el misterio. Si la actividad es dinámica, fluctuante y pasajera, y por lo tanto aparentemente lábil, ¿por qué nunca dejamos de ser conscientes de nuestra propia existencia?
Misterio 5
¿Qué hace el cerebro cuando descansamos o cuando estamos distraídos?
Cuando el cerebro está en reposo, es decir, cuando descansamos o cuando estamos distraídos, tiende a disminuir la actividad y aprovecha el tiempo para regenerarse: elimina sustancias de desecho o rehace conexiones neuronales, entre otras cosas. Sin embargo, las regiones implicadas en la autoconciencia mantienen la actividad intacta o incluso parece que la incrementan, lo que hace que, proporcionalmente, cuando estamos en reposo estas zonas estén mucho más activas que el resto. Esto se llama "red de funcionamiento por defecto". Dicho de otro modo, para saber quiénes somos es mejor sentarse un rato tranquilamente que mirarse en el espejo. ¿Por qué estos estados de relajación y reposo, como los que proporcionan distraerse o meditar, reafirman la percepción del "yo"?
Misterio 6
¿Por qué no podemos conocer la realidad tal como es?
Hay muchos experimentos que demuestran que siempre percibimos la realidad de manera subjetiva. Uno de los más clásicos es el llamado experimento de la mano de goma. Mediante un juego de espejos se hace creer a una persona que una mano de goma situada a continuación del reflejo de su brazo es realmente su mano. Si entonces se pincha la mano de goma, el sujeto percibe un pinchazo que nunca ha recibido. Dicho de otro modo, la forma en que experimentamos la realidad no se basa únicamente en lo que transmiten los sentidos sino también en las expectativas que tenemos, y se ve muy influida por las experiencias previas e incluso por las creencias. Por eso cada persona percibe una misma situación de manera ligeramente diferente. ¿Por qué el cerebro no nos permite conocer la realidad tal como es?
Misterio 7
¿Hasta qué punto la genética condiciona nuestro comportamiento?
De los 20.300 genes que conforman el genoma humano, hay unos 8.000 que en algún momento u otro operan dentro del cerebro. Todos pueden tener varias variantes, que influyen en la forma en la que se construye y funciona este órgano. Esto hace que, de rebote, influencien todos los aspectos de nuestro temperamento y de los comportamientos que manifestamos. La influencia de los genes se cuantifica en porcentaje y se llama heredabilidad. Por ejemplo, la resiliencia tiene una heredabilidad del 52%. El resto hasta llegar al 100% depende de las experiencias vividas, de la educación recibida y de cada situación ambiental particular. Ahora bien, en cualquier aspecto del temperamento o del comportamiento que analizamos intervienen muchos genes, que además interactúan con el ambiente. La manera precisa en la que interaccionan todas estas variantes génicas entre ellas y con el ambiente es extraordinariamente compleja y, en su mayor parte, todavía desconocida.
Misterio 8
¿Cómo afectan las modificaciones epigenéticas el cerebro de nuestros hijos?
Los genes ajustan su funcionamiento en función del ambiente en el que crece y vive cada persona. Una de las maneras que tienen de hacerlo es a través de modificaciones epigenéticas, que consisten en la adición de determinadas moléculas al material genético que, sin cambiar el mensaje que contiene, alteran su funcionamiento. Sin embargo, se ha visto que algunas vivencias que tienen los progenitores, como por ejemplo haber sufrido una experiencia muy traumática o haber consumido drogas durante la adolescencia y la juventud, pueden condicionar las modificaciones epigenéticas que tendrán sus descendientes, mediante los óvulos y los espermatozoides que los formarán. Y esto puede terminar afectando a su comportamiento, normalmente aumentando la probabilidad de que sufran trastornos mentales. ¿Cómo se decide qué experiencias acabarán alterando el funcionamiento del cerebro de los descendientes aún no nacidos? ¿Y por qué a menudo estos cambios parece que perjudiquen las funciones cognitivas de los hijos?
Misterio 9
¿Cómo computa el cerebro todos los datos que gestiona?
Alan Turing, considerado el padre de la informática moderna, propuso que la forma en que funcionan los ordenadores para computar datos del mundo real debe ser equivalente a la manera en que lo hace el cerebro humano. Sin embargo, todos los intentos de buscar equivalencias han fracasado. La principal diferencia es que los ordenadores actuales tienen un conjunto de circuitos fijos y estables, mientras que el cerebro humano es extraordinariamente flexible. Por un lado, porque va tejiendo conexiones neuronales nuevas a partir de cada experiencia que tenemos. Por el otro, porque cada pensamiento puede seguir varios caminos paralelos dentro del cerebro, en cierto modo como propone la física cuántica en cuanto a la posición y el estado de las partículas subatómicas. ¿Cómo acaban armonizando estos diferentes caminos neuronales en un pensamiento final único? ¿O sucede, tal vez, que solo uno de los muchos caminos posible se nos acaba haciendo consciente y el resto se desvanecen?
Misterio 10
¿Existe el libre albedrío?
La actividad cerebral asociada a la conciencia se produce unas 300 milésimas de segundo antes de que nos demos cuenta conscientemente de la situación. Es un lapso de tiempo considerable, dada la velocidad con la que se procesa la información. Dicho de otro modo, el cerebro "sabe" qué haremos antes de que nosotros mismos lo sepamos. ¿Este dato está en contradicción con la existencia del libre albedrío? ¿Quién decide cómo actuamos en cada situación? ¿Lo hace el cerebro "por su cuenta", en base a la experiencia acumulada y las informaciones sensoriales y pensamientos de cada momento, y después nos informa y nos hace conscientes de ello, como parece sugerir ese dato? Hay diversidad de opiniones entre neurocientíficos respecto a este tema. Las respuestas impulsivas emocionales parece que se producen de esta manera. Sin embargo, las reflexivas pueden tomar muchos más caminos. ¿En qué momento actúan las redes neuronales implicadas en el procesamiento racional y reflexivo de la información y en la toma de decisiones? ¿Hasta qué punto tenemos el libre albedrío acotado por el funcionamiento intrínseco del cerebro?
