Comprender el funcionamiento del cerebro es tan complicado que, con el paso de las décadas, han ido apareciendo diferentes enfoques para intentar explicar distintas facetas de su "mecánica" neurobiológica. Algunos tratan de ir describiendo estructuras concretas del sistema nervioso para entender en qué funciones se especializan… y otros adoptan una perspectiva distinta e intentan estudiar conjuntos de neuronas que se conectan entre sí formando circuitos distribuidos por distintas estructuras.
Este segundo enfoque ha hecho posible el mapeo de diferentes redes neuronales del cerebro humano; veamos cuáles son y en qué patologías neuropsiquiátricas se ven afectadas según el enfoque biomédico de la salud mental.
Tipos de redes neuronales según su clasificación
Aquí te resumiré las redes neuronales del cerebro humano más importantes. Algunos de ellos pueden ser entendidos como circuitos con un inicio y un final relativamente fáciles de distinguir, mientras que otros son más bien redes difusas de células nerviosas en las que cuesta saber dónde empiezan y dónde acaban. Normalmente, para las primeras se usa el término “vía” y para las segundas se usa el término “red difusa” o "red de gran escala", aunque no hay una regla fija para ello.
A grandes rasgos, esto significa que las redes neuronales del cerebro humano pueden ser clasificadas en las siguientes:
Redes corticales de gran escala:
- Red neuronal por defecto
- Red ejecutiva central
- Red de saliencia
- Red atencional dorsal
- Red atencional ventral
Vías dopaminérgicas:
- Vía mesolímbica
- Vía mesocortical
- Vía nigroestriatal
- Vía tuberoinfundibular
Así fluye la información por los circuitos de tu cerebro
Para entender el funcionamiento de estas redes neuronales, recuerda que cada una de estas células nerviosas está constantemente emitiendo y recibiendo unas moléculas llamadas neurotransmisores, las cuales influyen en los patrones de actividad neuronal. Se trata de sustancias que por lo general son liberadas por una parte de la neurona conocida como terminal axónica o botón sináptico, y parte de ellas son recibidas por otra neurona cercana sobre todo mediante unas estructuras llamadas dendritas. Entre ambas cosas hay un espacio llamado hendidura sináptica, lo cual significa que las neuronas no llegan a tocarse.
Aunque hablemos de "circuitos" y tendamos a asociar este concepto a la electricidad, en las redes neuronales humanas no hay una transmisión ininterrumpida de impulsos eléctricos: en cada terminal axónica, la actividad eléctrica se transforma en actividad química generando oleadas de liberación de neurotransmisores.
Dicho esto, algo que caracteriza a las vías dopaminérgicas es que sintetizan, liberan y captan moléculas de dopamina como mensajero principal (junto con cantidades bajas de GABA o glutamato), mientras que esto no pasa con las redes corticales de gran escala: en estas últimas, se usa sobre todo el glutamato y el GABA, combinándolos con otras moléculas que actúan como neuromoduladores: dopamina, serotonina, etc.
¿Significa esto que en estas redes de células nerviosas unas neuronas mandan y reciben un neurotransmisor y otras hacen lo mismo con otra clase de molécula? No: cada una de las terminales de envío y captación de neurotransmisores puede utilizar varios tipos de moléculas a la vez. Por ejemplo, aunque la vía mesolímbica sea considerada "dopaminérgica", la misma terminal axónica puede mandar tanto dopamina como GABA... Y en algunos de los tramos de este circuito, incluso puede que predomine una molécula que no es la dopamina.
Los circuitos neuronales del cerebro: localización y funciones
Pasemos ahora a una descripción de lo que hacen estas redes de células nerviosas y de su ubicación en el encéfalo humano.
Eso sí, recuerda que muchos de estos circuitos se solapan funcionalmente; por ejemplo, la red ejecutiva central necesita la participación de prácticamente todas las demás, ya que es cognitivamente muy exigente. Piensa en estas redes como conjuntos de neuronas que, aunque tienden a interactuar más con las que forman parte de su misma red, también hacen “trabajos secundarios” comunicándose con otras de manera paralela.
1. Red neuronal por defecto
La red neuronal por defecto se activa especialmente cuando la mente no está centrada en una tarea externa concreta: pensar en uno mismo, recordar el pasado, imaginar el futuro, divagar o reflexionar de una manera más o menos superficial sobre cosas aleatorias que nos van pasando por la cabeza.
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Esta red es clave para la identidad narrativa. Traducción: participa en ese “yo” que se cuenta historias sobre quién es, qué le pasó y qué podría pasar, pero sin detenerse a pensar para qué piensa en esas cosas. Es un proceso relativamente contemplativo que aparece en esos momentos en los que estamos ensimismados porque nada ni nadie reclama urgentemente nuestra atención. Además, algunos estudios sugieren que cuando está muy asociada a la rumiación negativa, puede relacionarse con depresión o ansiedad.
Cuando está muy acoplada a rumiación negativa, puede relacionarse con depresión o ansiedad. Pero no es una red “mala”: sin ella no habría autobiografía, imaginación ni pensamiento social complejo.
¿Quieres saber por dónde se distribuye? Pues, aunque como he mencionado antes, no es fácil delimitar su ubicación, más o menos incluye regiones como la corteza prefrontal medial, el precúneo, el cíngulo posterior y áreas temporoparietales; áreas relativamente superficiales del encéfalo.
2. Red ejecutiva central
Esta y la anterior red de neuronas son relativamente incompatibles: cuando una se activa, la otra tiende a "apagarse" cuando estamos inmersos en la solución de un problema (aunque esta distinción se difumina bastante cuando nos proponemos tareas que implican algo de creatividad o cognición dirigida hacia la conducta social y la memoria autobiográfica). Ahora entenderás por qué.
La red ejecutiva central, también conocida como red frontoparietal, es la que lleva a cabo más tareas que solemos considerar racionales y asociadas a la inteligencia: detección de patrones, solución de problemas mediante la memoria de trabajo, represión de los impulsos… Todos ellos, procesos mentales que requieren el uso deliberado de la atención y esfuerzo mental.
Por ello, la red ejecutiva central está muy vinculada a lo que solemos llamar “funciones ejecutivas”, o sea, tareas cognitivamente demandantes que nos llevan a intentar “imponer orden” en nuestras ideas y ponerlas a trabajar para llegar a un objetivo concreto… Algo muy distinto a lo que propone la red neuronal por defecto, la cual tiende a desconectarnos del mundo externo y no nos hace aspirar a llegar a una meta específica.
Además, algunos investigadores creen que el cerebro de las personas con TDAH tiende a mostrar niveles relativamente bajos de actividad en la red ejecutiva central, motivo por el que se intenta reactivar mediante el uso de psicofármacos. Sin embargo, esta hipótesis es debatida y cuesta analizar hasta qué punto refleja la realidad, ya que la red ejecutiva central es muy versátil y sus patrones de actividad cambian constantemente.
Este circuito está entre la corteza parietal posterior y la corteza prefrontal dorsolateral, que son áreas del cerebro ligadas al pensamiento abstracto y la planificación de acciones para lograr una finalidad que no tiene por qué estar ligada a expectativas a muy corto plazo: ahorrar para comprar un coche, preparar una entrevista de trabajo, etc.
3. Red de saliencia
La red de saliencia tiene como principal función detectar estímulos relevantes, tanto externos como internos: dolor, señales corporales, posibles amenazas, oportunidades de lograr algo de manera sencilla, etc. Neuroanatómicamente, incluye sobre todo la ínsula anterior y la corteza cingulada anterior.
Una parte de la comunidad científica cree que esta red ayuda a cambiar entre la red por defecto y la red ejecutiva central, es decir, entre un modo más introspectivo y otro más orientado a tareas. Por cierto, según la hipótesis de la Saliencia Aberrante, este circuito es clave para entender los trastornos psicóticos, ya que alteraciones como las alucinaciones y los delirios pueden ser entendidas como un problema para filtrar la información importante.
4. Vía mesolímbica
La vía mesolímbica es uno de los circuitos neuronales cuyas neuronas se comunican entre sí sobre todo basándose en la dopamina, un neurotransmisor que solemos asociar a la motivación (aunque también desempeña otras funciones). Sin embargo, también usa cantidades algo más pequeñas del neurotransmisor GABA y glutamato, ya que el primero inhibe la actividad de la dopamina y el segundo la amplifica.
Por otro lado, tanto la vía mesolímbica como la mesocortical participan en lo que se conoce como sistema de recompensa del cerebro, el cual lleva a cabo funciones relacionadas con el deseo por alcanzar metas y el placer de llegar a ellas.
Podría decirse que este circuito es el principal responsable del componente emocional de la consecución de deseos, una de las partes del sistema nervioso que nos permite asignar un valor alto a ciertas finalidades y un valor más bajo a otros. Actualmente, se cree que las personas que han desarrollado adicciones tienen esta parte del sistema nervioso severamente alterada, haciendo que cada vez le den menos importancia a cualquier estímulo agradable que no tenga que ver con el consumo de droga o con la realización de la conducta adictiva. Por otro lado, también se hipotetiza que las personas con anhedonia, una alteración asociada a la incapacidad para sentir placer o motivación, muestran niveles bajos de actividad en la vía mesolímbica.
La vía mesolímbica nace en el área tegmental ventral y, desde ahí, las neuronas lanzan axones hacia estructuras del sistema límbico, sobre todo el núcleo accumbens, además de la amígdala y, en la zona más periférica y alejada de este circuito, la corteza orbitofrontal.
5. Vía mesocortical
La vía mesocortical también parte del área tegmental ventral, pero proyecta los axones de sus neuronas sobre todo hacia la corteza prefrontal. En comparación con la mesolímbica, esta se centra más bien en la evaluación del valor que debe ser asignado a cada finalidad, comparando expectativas y resultados de acciones. Por ello, está relacionada con funciones como la planificación, la toma de decisiones, el autocontrol, la flexibilidad cognitiva y la regulación de las emociones.
Si la mesolímbica empuja hacia la recompensa, la mesocortical ayuda a poner contexto: ¿Me conviene? ¿Qué consecuencias tendrá? Además, a diferencia de la anterior, esta tiene un sesgo hacia la identificación de consecuencias desagradables o dolorosas para aprender a evitarlas.
Por otro lado, varios estudios muestran que la reducción de niveles de dopamina en la vía mesocortical se asocia a los síntomas negativos de la esquizofrenia: aplanamiento afectivo, falta de atención, problemas en la memoria de trabajo, alogia...
6. Vía nigroestriatal o nigroestriada
La vía nigroestriatal está bastante restringida al área de los ganglios basales, que son un conjunto de agrupaciones de neuronas ubicadas en la parte baja del prosencéfalo; es decir, debajo de la corteza cerebral. Como su nombre indica, conecta entre sí la sustancia negra del cerebro (el origen de esta vía) con el cuerpo estriado, más concretamente la parte dorsal de este último: el núcleo caudado y el putamen.
Como red de neuronas, esta es fundamental para el movimiento voluntario, la coordinación motora y la formación de hábitos (patrones de movimientos que hemos aprendido muy bien y realizamos de maneras casi sin darnos cuenta); además, parece estar especialmente dañada en los pacientes con enfermedad de Parkinson. Aunque la vía nigroestriatal parece llevar a cabo funciones muy diferentes a las de las otras tres vías dopaminérgicas, curiosamente es la que mueve más moléculas de dopamina. De hecho, en ella está aproximadamente el 80% de toda la dopamina del encéfalo.
7. Vía tuberoinfundibular
La vía tuberoinfundibular es probablemente la vía dopaminérgica menos estudiada, quizás porque su función parece relativamente especializada al centrarse en la regulación de una hormona (aunque, cuidado, luego veremos que esta hormona está implicada en varios procesos diferentes). Su red de neuronas va desde neuronas del hipotálamo, especialmente del núcleo arcuato o región tuberal, hacia la eminencia media y, finalmente, la hipófisis anterior.
Por si no lo sabías, la hipófisis (o pituitaria) es uno de los principales puentes entre el encéfalo y el sistema endocrino, ya que desde ella el cerebro controla buena parte de los niveles de hormonas que viajan por la sangre. Parte de estas moléculas son segregadas desde esta glándula, mientras que en el resto de la superficie encefálica, el sistema nervioso intenta mantenerse aislado del sistema circulatorio mediante la barrera hematoencefálica, que está relativamente ausente en la hipófisis.
Se cree que su función principal es participar en la regulación hormonal del cuerpo, inhibiendo la secreción de prolactina. De esta manera, la vía tuberoinfundibular influye en procesos como la secreción de leche materna y el mantenimiento equilibrado de un cierto nivel de deseo sexual. Aunque ten en cuenta que este no es un mecanismo unidireccional: la prolactina también tiende a activar la vía tuberoinfundibular, dando lugar a un bucle o feedback mediante el cual esta hormona se regula parcialmente a sí misma.
En condiciones normales, la dopamina de este circuito actúa como una especie de freno sobre la liberación de prolactina por parte de la hipófisis. A su vez, la prolactina hace que el hipotálamo segregue menos cantidades de una hormona llamada GnRH, la cual reduce los niveles de estrógenos y testosterona. Por ello, cuando algunos pacientes consumen antipsicóticos que bloquean los receptores de dopamina, la vía tuberoinfundibular puede empezar a trabajar de una manera anormal, dando lugar a la hiperprolactinemia, un fenómeno en el que los niveles de prolactina se elevan y surgen problemas como la galactorrea, las alteraciones menstruales y una disminución del deseo sexual. Como ves, en comparación con las otras vías dopaminérgicas, su trabajo no tiene que ver tanto con la motivación o el aprendizaje motor, dado que se centra más en procesos biológicos muy básicos asociados a la regulación neuroendocrina.
8. Red atencional dorsal
La red atencional dorsal se distribuye entre los campos oculares frontales (en el lóbulo frontal) y el surco intraparietal. Tal y como ya habrás supuesto, este conjunto de células nerviosas trabaja en funciones relacionadas con el foco atencional. O sea, los procesos mentales que nos llevan a concentrarnos en ciertos aspectos del momento presente y no en otros.
Pero no todos los tipos de atención son iguales, y la red atencional dorsal se centra en uno de ellos: la atención que solemos experimentar como un proceso top-down, es decir, una experiencia premeditada y que parte de un plan, no de una reacción automática ante un estímulo. Cuando te concentras para estudiar intentando “bloquear” mentalmente las distracciones, este circuito cobra protagonismo.
En cuanto a los trastornos que afectan a esta red, suelen ser muy variados porque está distribuida por áreas amplias de la corteza cerebral; por ello, es víctima de patologías que afectan a todo el encéfalo, como buena parte de las enfermedades neurodegenerativas. Ahora bien, algo que llama la atención es que según varios estudios la red atencional dorsal parece estar más activa de lo normal en personas con esquizofrenia y está menos activa de lo normal en personas con depresión mayor.
9. Red atencional ventral
Esta red está situada entre el surco temporoparietal y la corteza frontal ventral y, a diferencia de la anterior, no lleva a cabo un proceso top-down, sino más bien uno bottom-up más automático e instintivo; nos predispone a centrar nuestra atención en ciertos estímulos rápidamente y sin pensarlo (por ejemplo, al escuchar un ruido fuerte e inesperado).
Su estudio en el mundo de las neurociencias tiene importancia ante alteraciones como el Trastorno por Déficit de Atención e Hiperactividad. Sin embargo, la alteración en la que la red atencional ventral es más relevante es, probablemente, la negligencia espacial unilateral, la cual hace que las personas suelan omitir sistemáticamente todo lo que está a su izquierda, a pesar de que no sean ciegos de un ojo ni sordos por un oído. Este fenómeno aparece porque este circuito está distribuido sobre todo por el hemisferio derecho del cerebro; cuando se produce una lesión en esta zona de la corteza cerebral, la red atencional ventral puede verse comprometida.
¿Y por qué afecta solo a los estímulos sensoriales que nos llegan por la izquierda? Porque cada hemisferio cerebral tiende a analizar la información que nos llega desde el lado opuesto. Si la lesión está en el hemisferio izquierdo, la red atencional ventral tendrá aún cierta capacidad para mitigar el impacto que esto tendrá en nuestra capacidad atencional del lado derecho. Pero si la parte derecha queda lesionada, es más fácil que falle toda la red atencional ventral y que no quede nadie para atender a lo que pasa a nuestra izquierda, ya que el hemisferio izquierdo solo procesará información que llega desde la derecha.
Para que te hagas una idea, alguien afectado por este problema suele dibujar los relojes tal y como ves aquí abajo.
Más allá de las células nerviosas
Tal y como vimos antes, esta no es la única manera de entender el funcionamiento del cerebro. También es útil analizar las funciones específicas de estructuras neuroanatómicamente más delimitadas a nivel "macro": el tálamo, el hipocampo, la amígdala cerebral... Si quieres saber más acerca de ese enfoque, te recomiendo este artículo sobre las partes del cerebro.
