¿Qué es un conectoma? Los nuevos mapas del cerebro

El cerebro humano es uno de los sistemas naturales más complejos que se conocen. Esto no se debe simplemente a que haga relativamente poco tiempo que el desarrollo tecnológico haya permitido la creación de herramientas de medición adecuadas para estudiar este conjunto de órganos, no al hecho de que un cerebro humano promedio de una persona adulta contenga aproximadamente 80.000.000 de neuronas. La clave está en cómo se conectan estas células nerviosas.

Tal y como veremos en este artículo, el concepto de conectoma nace para ayudarnos a comprender la lógica interna de algo tan complicado como un cerebro.

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¿Qué es el conectoma?

Tal y como hemos visto, en el cerebro humano hay una cantidad abrumadora de células nerviosas. Pero, además, cada neurona es capaz de conectarse con cientos, miles de otras neuronas. Estas conexiones pueden ir cambiando y desarrollándose con el paso del tiempo.

Puede decirse que si nuestro sistema nervioso funciona es porque las neuronas son capaces de mandarse millones de impulsos nerviosos las unas a las otras mediante estas tomas de contacto, llamadas sinapsis. Cada neurona, de manera individual, no es capaz de realizar ninguna de las funciones que nos permiten pensar, sentir o incluso permanecer con vida.

Un conectoma, pues, es un mapeado de las conexiones neuronales que existen en un sistema nervioso o en parte de un sistema nervioso, normalmente un cerebro. En los últimos años han aparecido varios proyectos a través de los cuales se intenta comprender el funcionamiento de varias partes del sistema nervioso gracias a estas representaciones.

Conexiones estructurales y conexiones funcionales

A la hora de diseñar conectomas, es posible describir tanto conexiones estructurales como conexiones funcionales. Las primeras revelan patrones generales y macroanatómicas de conectividad, plasmadas normalmente en haces de axones agrupados que van de una parte del sistema nervioso hacia otra región de este. Las segundas muestran se centran en detalles de menores dimensiones relacionadas con la probabilidad de que un grupo de conexiones neuronales mande ciertos impulsos nerviosos hacia otro grupo, conexión que suele realizarse de manera más imprevisible e interrumpida.

El Proyecto Conectoma Humano

Es frecuente que se compare el concepto de conectoma con el del genoma, palabra de a su vez se refiere a la información contenida en otro tipo de estructura biológica: el ADN. Del mismo modo en el que en el siglo XX la biología y las disciplinas científicas afines a esta vieron una gran esperanza en la posibilidad de desentrañar la lógica interna del genoma humano, en los últimos años la neurociencia y la psicología, así como las ciencias computacionales, han empezado a poner su mirada en la posibilidad de comprender el conectoma típico de los miembros de nuestra especie.

Es por eso que en el año 2009 nació el Human Connectome Project, o Proyecto Conectoma Humano, financiado por miembros de los National Institutes of Health, de los Estados Unidos de América. El vínculo de esta iniciativa con la salud es evidente: es posible trazar el mapeado de conexiones de un cerebro humano sano, pero también de uno asociado a una enfermedad mental determinada, para de este modo localizar diferencias significativas en el modo en el que las células nerviosas se comunican entre sí en cada caso.

Resulta razonable buscar las causas de ciertos trastornos en este patrón de conectividad, ya que actualmente hay un importante consenso alrededor de la idea de que los procesos mentales tienen más posibilidades de tener problemas de funcionalidad si los grupos de neuronas que los impulsan están muy separados entre sí, dado que trabajar con esas distancias involucra asumir un mayor coste metabólico. Si en un cerebro esa distancia entre grupos de neuronas es anormalmente grande, podrían aparecer alteraciones de percepción o de comportamiento. A día de hoy el Human Connectome Project sigue en marcha.

¿Una fotografía del cerebro?

Tal y como hemos visto, el conectoma es una especie de mapa del cerebro, y su existencia puede facilitar la comprensión de su funcionamiento. Sin embargo, por su propia naturaleza, es una herramienta con un poder limitado.

Esto es así porque el sistema nervioso, especialmente el cerebro, es un sistema que cambia constantemente. Este es un fenómeno conocido como plasticidad neuronal, por el cual cualquier experiencia, independientemente de su importancia en términos psicológicos, hace que los patrones de conectividad y de actividad de nuestras neuronas cambien.

Así pues, un conectoma puede dar una idea aproximada del funcionamiento de ciertas lógicas conductuales, de los efectos de algunas enfermedades mentales y lesiones cerebrales, e incluso puede servir para crear sistemas de aprendizaje por red neuronal en ordenadores. De hecho, ya se han dado logros prometedores, como recrear el conectoma del cerebro de un tipo de gusano, crear una simulación con él, y hacer que aprenda ciertas conductas tal y como lo haría uno de estos animales sin programar ni una línea de código.

Pero un conectoma no puede servir para predecir de manera exacta el comportamiento de un organismo con un cerebro como el humano o uno de complejidad similar, dado que este está cambiando constantemente. Si llegamos a ser capaces de llegar a ese grado de conocimiento, parece que aún queda mucho por andar.