Del
cerebro humano y la teoría de la información.
Autor: José Luis Martínez Fraile
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Cerebro
humano
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Parte
del sistema nervioso central de los vertebrados que está
dentro del cráneo.
En la especie humana pesa 1,3 kg y es una masa de tejido gris-rosáceo
compuesto por unos 100.000 millones de células nerviosas, conectadas unas
con otras y responsables del control de todas las funciones mentales.
Además de las células nerviosas (neuronas), el cerebro contiene células
de la glía (células de soporte), vasos sanguíneos y órganos secretores.
El cerebro es el centro de control del movimiento, del sueño, del hambre,
de la sed y de casi todas las actividades vitales necesarias para la
supervivencia. Todas las emociones humanas como el amor, el odio, el
miedo, la ira, la alegría y la tristeza están controladas por el
cerebro. También se encarga de recibir e interpretar las innumerables
señales que se envían desde el organismo y el exterior.
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La unidad mínima del sistema nervioso
humano, es la célula nerviosa elemental o neurona. Cuando una
neurona es estimulada adecuadamente, transmite señales electroquímicas
de un lugar del sistema a otro. El sistema nervioso tiene 12.500 millones
de neuronas, de las cuales unos 10.000 millones están en el propio
cerebro.
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Teoría de
la información
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Teoría relacionada con las leyes
matemáticas que rige la transmisión y el procesamiento de la
información. Más concretamente, la teoría de la información se ocupa
de la medición de la información y de la representación de la misma
(como, por ejemplo, su codificación) y de la capacidad de los sistemas de
comunicación
para transmitir y procesar información.
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Aprendizaje
Hebbiano
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Pregunta:
QUE APORTÓ Y EJEMPLOS DE DONALD HEBB?
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Cada
recuerdo es grabado en una red neuronal con una disposición espacial concreta.
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“La
configuración de estos cambios neuronales representa el
recuerdo de la experiencia”, señala Laroche.
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Este modelo memorístico fue esbozado en 1949 por el psicólogo
canadiense Donald Hebb. Éste afirmó que la huella de un
recuerdo fruto de una experiencia ocurre y se mantiene por
medio de modificaciones celulares que primero trazan y luego
consolidan la estructura espacial de las redes neuronales.
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La memoria está
pues constituida por un conjunto de sistemas cerebrales que
tratan y almacenan componentes específicos de la información.
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En condiciones
normales, estos subsistemas, que en última instancia quedan
grabados en la corteza cerebral o córtex (capa delgada de
células nerviosas más externa que conforma nuestro
casquete pensante), trabajan de forma coordinada. ¿Pero
cómo se imprimen los recuerdos en el cerebro? Es la
pregunta del millón.
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Los científicos saben que los animales aprenden de la
experiencia porque en el cerebro ocurren cambios que hacen
posible que la información pueda ser adquirida, grabada y
evocada. A nivel celular, estas modificaciones suceden en la
sinapsis, el punto de comunicación entre neuronas. Hasta
hace poco, los neurólogos creían erróneamente que los
recuerdos se almacenaban dentro de las células cerebrales y
que existía una especie de código bioquímico escrito en
forma de moléculas de memoria.
Recientes estudios revelan que las experiencias sensoriales
dejan huella en el cerebro modificando la eficacia de las
sinapsis entre neuronas, así como en la estructura espacial
de las redes neuronales implicadas. Así pues, dependiendo
del grado de activación durante la experiencia sensorial,
algunas sinapsis desaparecen, otras quedan reforzadas e,
incluso, surgen nuevos contactos sinápticos.
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Neuronas
Cerebrales
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La
memorización de un recuerdo es el resultado de
modificaciones de las conexiones en las redes de neuronas
(abajo), que son inducidas por una señal eléctrica.
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Cuando se trata de una información, se activan genes y
proteínas en las neuronas postsinápticas, que sirven de
refuerzo de las sinapsis.
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1. DENDRITA.
Filamento que emerge de la neurona y que transporta la señal
eléctrica producida por un estímulo nervioso.
2. TRANSMISOR. El impulso nervioso se traduce en la liberación de
una proteína neurotransmisora.
3. IMPULSO NERVIOSO. La información llevada por el neurotransmisor
es transformada de nuevo en un mensaje eléctrico.
4. SINAPSIS. El punto de comunicación entre dos neuronas.
5. NEURONA PRESINÁPTICA.
6. AXÓN. Filamento que recibe información de la neurona
postsináptica.
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Bases
biológicas del desarrollo neuronal
| La
biología del desarrollo nos permite comprender que los circuitos
neuronales básicos son parte de un plan genético, el cual es prácticamente
inmodificable. Así, los más relevantes quedan fijados desde los
momentos más tempranos de la vida. Sin embargo, en el ámbito de
las sinapsis las cosas son muy diferentes, allí no existen los
absolutos. Los axones y las dendritas modifican su morfología y
fisiología, dependiendo de la relación que tengan con el medio y
con las células cercanas. Esta plasticidad en
el sistema nervioso fue observada
hace 50 años por Donald Hebb, quien propuso que la supervivencia de
un terminal sináptico (y por ello de la o las neuronas que lo
forman) depende si no en su totalidad, al menos en parte de su
continua estimulación. Se ejemplifica fácilmente como “uso y
desuso”.
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La
especial plasticidad de las células del hipocampo
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Ahora bien, para que acontezcan estos cambios en el sistema
nervioso es obligatoria la existencia de un fenómeno que
los biólogos conocen como plasticidad cerebral. En 1973,
Timothy Bliss y Terje Lomo descubrieron que las neuronas
del hipocampo tenían una gran plasticidad, conocida como
potenciación a largo plazo (PLP). Bliss y Lomo comprobaron
que la estimulación eléctrica durante algunas decenas de
milisegundos de una vía nerviosa que desembocara en el
hipocampo de un animal adulto provocaba un aumento de la
eficacia de la transmisión nerviosa y modificaba la
sinapsis de este circuito durante algunas semanas e incluso
meses.
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La regeneración neuronal
como posibilidad terapéutica
| Esta
misma plasticidad del sistema nervioso, el cual por mucho tiempo fue
considerado un sistema más bien rígido, es la que alimenta la
esperanza de los investigadores que ven en la regeneración neuronal
una posibilidad terapéutica. En este punto conviene ser precavido y
recordar que los cambios plásticos no son tan elocuentes como los
regenerativos. Sin embargo, la existencia de unos invita a la
imaginación y a la investigación sobre los otros. ¿Por qué sí,
por qué no?
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| Durante
el desarrollo del sistema nervioso de los mamíferos puede
observarse tanto plasticidad (en el ámbito de las sinapsis) como regeneración,
en algunas situaciones experimentales (en el ámbito de las proyecciones). A pesar de
ello, parece ser que las cosas no son similares
en los adultos, y esta observación nos introduce, por necesidad teórica,
en el concepto de período crítico. Este período es variable, según
la especie y la vía afectada. Algunos estudios parecen coincidir en
que el momento crítico, donde la regeneración espontánea deja de
producirse, es el momento en el que se reemplaza a la glía radial
por los recientemente desarrollados astrocitos y oligodendrocitos.
Además, la aparición de la mielina también desempeñaría un
papel importante en la delimitación de este período.
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| Parece
lógico considerar al individuo adulto y al que se encuentra en
desarrollo, como sistemas con potencialidades muy diferentes. Esto
que entendido ligeramente puede ser supuesto como una limitante en
el adulto, no contribuiría a dar soluciones en casos de daño. Es
evidente que una estrategia de supervivencia de los mamíferos es la
de adquirir diversas capacidades y se manifiesta en la compleja
trama de
ingresos sensoriales que se desarrollan, incluso con más vigor,
durante el período posnatal tempano. Aun existiendo regeneración
de las lesiones de estas vías no se restablecen las funciones
perdidas. Esto significa que las interacciones en las sinapsis que
las llevaron a ser eficientes, están relacionadas con “las
historias previas” de las sinapsis y con ellas de las células
involucradas. Por otro lado existe otra limitante; aunque se
detectaron células de reserva para formar nuevas neuronas, es muy
poco probable que las cantidades halladas basten para conformar un
nuevo nervio.
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La
afirmación de Cajal
Aún hoy vigente, Cajal afirmaba que cualquier
axón seccionado es potencialmente regenerante. Había
observado que al producirse la sección de un axón, la porción
proximal que quedaba vinculada al soma evidenciaba notorios intentos
de regeneración. Pero este tipo de regeneración fue denominado “brote
abortivo”, porque si bien en el extremo proximal del
axón seccionado se producían yemas de múltiples
prolongaciones axonales, éstas eran regeneraciones de muy corta
distancia. El camino así planteado parece cerrarse en un poder
limitado de regeneración de las células nerviosas. Como
contrapartida, estudios posteriores demostraron que los axones son
capaces de regenerar por trayectos extensos.
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Autor: José Luis Martínez Fraile
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