Son muchas las preguntas sobre el cerebro que hoy en día siguen intrigando a los neurocientíficos. ¿Cómo se desarrolla este órgano? ¿Hay etapas de desarrollo cerebral? ¿Hay períodos críticos en los que ciertos eventos deben suceder para que el cerebro se desarrolle con normalidad? Y, quizás la más importante: ¿cómo procesa la información el cerebro?
A lo largo de este artículo trataremos de entender esto último: cómo nuestro cerebro procesa la información que recibe del exterior, y de qué modo almacena y recupera dicha información; pero antes, abordaremos algunos conceptos básicos que nos ayudarán a entender mejor el funcionamiento de este órgano tan maravilloso como complejo.
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Algunos conceptos básicos
Para entender cómo nuestro cerebro es capaz de procesar la información que recibe del entorno, primero debemos conocer cómo funciona en su interior. Las células nerviosas o neuronas son las que reciben la información de otras células nerviosas o de los órganos sensoriales. Estas neuronas están equipadas con un cuerpo celular, una especie de corazón metabólico, y una enorme estructura en forma de árbol llamada campo dendrítico, que es el lado de entrada de la neurona.
La información llega a la célula desde proyecciones llamadas axones. La mayor parte de la información excitadora llega a la célula desde el campo dendrítico, a menudo a través de pequeñas proyecciones dendríticas llamadas espinas. Las uniones a través de las cuales la información pasa de una neurona a otra se llaman sinapsis, que pueden ser de naturaleza excitatoria o inhibitoria.
Las conexiones sinápticas se agregan al cerebro de varias maneras; una de ellas es mediante la sobreproducción de sinapsis y la posterior pérdida selectiva. La sobreproducción y pérdida de sinapsis es un mecanismo fundamental que el cerebro utiliza para incorporar información de la experiencia, y tiende a ocurrir durante los primeros períodos de desarrollo.
Por ejemplo, en la corteza visual, el área de la corteza cerebral del cerebro que controla la vista, una persona tiene muchas más sinapsis a los 6 meses de edad que en la edad adulta. Esto se debe a que se forman más y más sinapsis en los primeros meses de vida, y luego desaparecen, a veces en grandes cantidades. El tiempo requerido para que este fenómeno siga su curso varía en diferentes partes del cerebro, desde 2 a 3 años en la corteza visual humana hasta 8 a 10 años en algunas partes de la corteza frontal.
El sistema nervioso establece una gran cantidad de conexiones; la experiencia se reproduce en esta red, seleccionando las conexiones apropiadas y eliminando las inapropiadas. Lo que queda es una forma final refinada que constituye las bases sensoriales y quizás cognitivas para las fases posteriores del desarrollo. El segundo método de formación de sinapsis es mediante la adición de nuevas sinapsis.
A diferencia de la sobreproducción y pérdida de sinapsis, este proceso de adición de sinapsis opera a lo largo de toda la vida humana y es especialmente importante en la vida posterior. Este proceso no solo es sensible a la experiencia, sino que en realidad es impulsado por ésta. La adición de sinapsis probablemente se encuentra en la base de algunas, o incluso la mayoría, de las formas de memoria. Pero antes de almacenar y procesar la información, el cerebro necesita codificar y filtrar la misma. Veamos cómo.
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¿Cómo procesa la información el cerebro?
El procesamiento de la información comienza con la entrada de los órganos sensoriales, que transforman estímulos físicos como el tacto, el calor, las ondas de sonido o los fotones de luz en señales electroquímicas. La información sensorial es transformada repetidamente por los algoritmos del cerebro tanto en el procesamiento ascendente como descendente.
Por ejemplo, al mirar una imagen de un cuadro negro sobre un fondo blanco, el procesamiento ascendente reúne información muy simple como el color, la orientación y dónde están los bordes del objeto, donde el color cambia significativamente en un espacio corto (para decidir que estás viendo una caja). El procesamiento de arriba hacia abajo utiliza las decisiones tomadas en algunos pasos del proceso de abajo hacia arriba para acelerar el reconocimiento del objeto.
Una vez que la información se procesa hasta cierto punto, un filtro de atención decide cuán importante es la señal y qué procesos cognitivos deben estar disponibles. Por ejemplo, aunque el cerebro procesa cada brizna de hierba cuando te miras los zapatos, un filtro de atención específico evita que los notes individualmente. Por el contrario, tu cerebro es capaz de percibir y escuchar tu nombre, incluso cuando estás en una habitación ruidosa.
Existen muchas etapas de procesamiento, y los resultados del procesamiento son modulados por la atención repetidamente. Con todo, para que el cerebro procese la información, primero debe almacenarse. Veamos cómo lo hace.
El almacenamiento de la información
Para que el cerebro procese la información, primero debe almacenarse. Existen múltiples tipos de memoria, incluidas las sensoriales y la memoria a corto plazo, la memoria de trabajo y la memoria a largo plazo. Primero, la información debe codificarse, y hay distintos tipos de codificación específicos para los diferentes tipos de estímulos sensoriales.
Por ejemplo, la entrada verbal se puede codificar estructuralmente, refiriéndose a cómo se ve la palabra impresa; fonológicamente, refiriéndose a cómo suena la palabra; o semánticamente, refiriéndose a lo que significa la palabra. Una vez que se almacena la información, ésta debe mantenerse. Algunos estudios en animales sugieren que la memoria de trabajo, que almacena información durante aproximadamente 20 segundos, es mantenida por una señal eléctrica que recorre una serie particular de neuronas durante un corto período de tiempo.
En lo que respecta a la memoria a largo plazo, se ha sugerido que la información que consigue consolidarse en este almacén se mantiene en la estructura de ciertos tipos de proteínas. Con todo, existen numerosos modelos de cómo se organiza el conocimiento en el cerebro, algunos basados en la forma en que los sujetos humanos recuperan recuerdos, otros basados en la informática y la computación, y otros basados en la neurofisiología.
El modelo de red semántica, por ejemplo, establece que hay nodos que representan conceptos y que dichos nodos están vinculados en función de su relación. Por ejemplo, en una red semántica, la palabra "silla" podría estar vinculada a "mesa", que puede estar vinculada a "madera", y así sucesivamente. Otro modelo es el conexionista, que afirma que una pieza de conocimiento está representada simplemente por un patrón de activación neuronal más que por un significado.
Todavía no existe un modelo de organización del conocimiento universalmente aceptado, porque cada uno tiene sus fortalezas y debilidades, así que en este sentido se requieren más investigaciones al respecto.
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La recuperación de la información
Una vez almacenados, los recuerdos eventualmente deben recuperarse del almacén de memoria. Recordar eventos pasados no es como mirar una grabación de vídeo. De hecho, tiene más que ver con un proceso de reconstrucción de lo que pudo haber sucedido en función de los detalles que el cerebro eligió almacenar y pudo recordar.
La recuperación de la información se desencadena por una señal, un estímulo ambiental que incita al cerebro a recuperar el recuerdo en cuestión. La evidencia muestra que cuanto mejor sea la señal de recuperación, mayores serán las posibilidades de recordar algo. Es importante tener en cuenta que la señal de recuperación también puede hacer que una persona reconstruya un recuerdo incorrectamente.
Las distorsiones en los recuerdos se pueden producir de varias maneras, incluida la variación de la redacción de una pregunta. Por ejemplo, el simple hecho de preguntarle a alguien si un coche negro había salido de la escena de un crimen puede hacer que la persona recuerde haber visto un automóvil negro durante un interrogatorio posterior. Esto se ha observado sistemáticamente en los estudios con testigos de casos judiciales, en los que se ha visto lo fácil que es manipular e implantar falsos recuerdos.
Los estudios en este campo también indican que la mente no es solo un registrador pasivo de eventos, sino que trabaja activamente tanto para almacenar como para recuperar la información. Hay investigaciones que demuestran que cuando se presentan una serie de eventos en una secuencia aleatoria, las personas los reordenan en secuencias que tienen sentido cuando intentan recordarlos.
La recuperación de la memoria, por lo tanto, requiere volver a visitar las vías nerviosas del cerebro.formadas al codificar un recuerdo, y la fuerza de esas rutas determina la rapidez con que se puede recuperar. Dicha recuperación devuelve efectivamente un recuerdo ubicado en el almacén a largo plazo a la memoria a corto plazo o de trabajo, donde se puede volver a acceder, en una especie de imagen especular del proceso de codificación.
Después de todo, el recuerdo se vuelve a almacenar en la memoria a largo plazo, lo que lo vuelve a consolidar y fortalecer. En definitiva, nuestro sistema de memoria es tan complejo como eficiente, aunque todavía queda mucho por investigar.
Referencias bibliográficas:
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