Redes cognitivas (entrevista a Joaquín Fuster)

El lóbulo frontal del cerebro es el motor del organismo. Los animales, seres “animados”, disponen de un sistema nervioso tanto más desarrollado cuanto más y más complejos movimientos han de hacer para huir de los peligros o aprovechar las oportunidades que les brinda el medio. Muchas de estos peligros y oportunidades están relacionados con la conducta trófica, propia y ajena. El animal debe evitar ser cazado por sus depredadores e intentar a su vez obtener su alimento, sea este también animal o vegetal. Para ello tiene que percibir lo mejor posible su entorno, detectar aquello que es representativo para su supervivencia, por ser favorable o contrario a la misma, y desplazarse en uno u otro sentido en busca de los recursos o la seguridad física.

El cerebro humano tiene un lóbulo frontal especialmente prominente. En él ubican los neurocientíficos las facultades más elevadas de nuestra especie, tales como la empatía, gran parte de la capacidad lingüística o el juicio.

Con él somos capaces asimismo de mantener la atención y memorizar a corto plazo. Esto nos permite, entre otras cosas, realizar cálculos, tomar decisiones, y no perder el hilo de acontecimientos significativos (tanto más significado hay cuanto más largo y grueso es este hilo, así como el neuronal). Probablemente todos los animales encadenan de alguna manera el pasado con el futuro, pero nosotros creamos un cuadro coherente y somos evocadores, previsores e intencionales, creadores y contadores de relatos autobiográficos y colectivos, de historias y de cultura, con un lóbulo frontal siempre protagonista activo.

El catalán Joaquín Fuster, Profesor en la Ucla, ha estudiado, a lo largo de su dilatada y productiva carrera neurocientífica, el cerebro humano en su conjunto, pero ha puesto especial énfasis en el lóbulo frontal y, dentro de este, en cómo formamos y mantenemos la memoria a corto plazo.

Desde la perspectiva privilegiada que le otorgan sus conocimientos de científico del cerebro ha podido comprobar la forma en la que ese órgano crea, a partir de las entradas sensoriales y los procesos internos propios y del organismo en su conjunto -informados por hormonas o neuronas- respuestas conductuales complejas. No considera que exista otro órgano dentro de nuestro cráneo que el mismo cerebro, cosas tales como un órgano para el lenguaje, o en general módulos de gran especificidad. El cerebro es un órgano que trabaja como un todo gracias a su característica esencial, que es su reticularidad. La gran red neural, que incluye neuronas y glía, tiene numerosas redes locales, pero todas y cada una de ellas se integran en la red global, que es un todo coherente que compone e interpreta una sinfonía de percepciones y movimientos cuya dirección recae principalmente sobre el lóbulo frontal, en su calidad de lóbulo del movimiento, que va –a la cabeza, al frente.

El Profesor Fuster ha tenido la amabilidad de responder las preguntas que le preparamos Aníbal, de Sapere Audere (2,5,7) y un servidor (el resto). Nos ha proporcionado, asimismo, las siguientes referencias bibliográficas sobre los asuntos tratados en la entrevista:

Cortex and Mind: Unifying Cognition. Oxford, 2003.

The Prefrontal Cortex, 4th Edition. Academic Press (Elsevier) , 2008.

Cortex and Memory: Emergence of a New Paradigm. Journal of Cognitive Neuroscience. November 2009.

1.-¿Dónde diría que reside la consciencia, dónde el yo?

La consciencia no reside en ninguna parte. Es un fenómeno (por definición, epifenómeno por inferencia) de la actividad de la corteza por encima de ciertos niveles, bien sea en el simple estado de vigilia relajada o en el ejercicio de cualquiera de las funciones cognitivas: atención, percepción, memoria, lenguaje o inteligencia.

El yo es la totalidad del cerebro, mayormente la corteza cerebral.

2.- En su trabajo experimental en neurofisiología de la cognición usted ha revelado la existencia de células de "memoria" en la corteza prefrontal. ¿Que implicaciones tienen estos hallazgos para comprender la memoria? ¿Está la memoria distribuida en varias zonas del cerebro según el tipo o se localiza en alguna zona anatómica de forma específica?

La memoria consiste en un conjunto de redes neuronales corticales (o "cógnitos") ampliamente distribuidas, interactivas y solapadas, las cuales se han formado por asociación en el curso de la experiencia vital. La memoria individual se adquiere por encima y a partir de la memoria "filética" o memoria de la especie. Esta no es más que la estructura anatómica de sistemas sensoriales y motores primarios al nacer, los cuales se han formado durante la noche de la evolución para adaptar el organismo a su medio ambiente. A partir de las áreas sensoriales y motoras primarias de la corteza, y siguiendo gradientes filéticos, ontogenéticos y conectivos, las redes de memoria individuales se van formando en la corteza asociativa por la potenciación sináptica de asambleas neuronales simultáneamente activas. Esto ocurre de acuerdo con los principios enunciados por Hebb u otros principios semejantes, como es el de la "convergencia sincrónica": Fired together, wired together.

El código de la memoria y del conocimiento es un código relacional. Una memoria u objeto de conocimiento se define única y específicamente por las relaciones (i.e., conexiones) entre células o asambleas de células que han sido simultáneamente activadas en la experiencia. Como sea que las células unidas pueden estar dispersas en múltiples lugares de la corteza, las redes están ampliamente distribuidas y solapadas entre sí. Además, como sea que las combinaciones posibles entre los diez o veinte mil millones de neuronas corticales son prácticamente infinitas, se deduce que son prácticamente infinitos los posibles recuerdos y objetos de conocimiento. También se deduce que una neurona o grupo de neuronas, prácticamente en cualquier lugar de la corteza, puede formar parte de muchos recuerdos y objetos de conocimiento. Esto no quiere decir que todo esté en todas partes. Hay zonas corticales que, sin ser "especializadas" , contienen especial densidad de ciertos nodos de redes representativas de ciertas categorías de memoria y conocimiento: visual, auditiva, espacial, táctil, ejecutiva, semántica, etc., etc.

La corteza prefrontal alberga las redes representativas de memorias y conocimientos de acción, a saber, los "cógnitos ejecutivos". Además participa activamente en la ejecución de esos cógnitos, algunos de los cuales consisten de acciones futuras, todavía por realizar. De ahí la importancia de esta corteza en la representación y ejecución de planes. Trastornos del planeamiento son consecuencia casi constante de las lesiones frontales extensas, bien sea por enfermedad o por trauma.

En el curso de la ejecución de un determinado plan de acción hacia un objetivo, hay siempre discontinuidades temporales entre los elementos de percepción y acción del plan. Para cubrir esas discontinuidades, el cerebro (el "yo") dispone de una función mnemónica que se denomina "memoria operativa" o "memoria de trabajo".

Esta no es más que la memorización de un estímulo o evento reciente para una acción próxima o inminente. Es este elemento teleonómico, futuro, el que diferencia la memoria operativa de la simple memoria a corto plazo, la cual es memoria en estado de consolidación.

Ahora bien, el contenido de la memoria operativa, lo que memorizamos para el próximo futuro (estoy respondiendo a su siguiente pregunta), no es más que un cógnito más o menos nuevo, hecho de memoria a largo plazo recientemente puesta al día para una acción pendiente. Esa acción pendiente puede ser parte de un plan de acción o simplemente una respuesta al psicólogo que está poniendo a prueba nuestra memoria. Lo importante es que el contenido de la memoria operativa es una instanciación de contenido permanente. La analogía con la RAM del ordenador es atractiva pero falsa por varios motivos; el principal es que el código de la memoria cognitiva de la corteza es un código relacional, mientras que el código del ordenador es un código binario y digital.

En parte porque la corteza prefrontal alberga redes ejecutivas con objetivo y discontinuidades temporales, y en parte porque esta corteza es crítica para cubrir estas discontinuidades con memoria operativa, las primeras y más características "células de memoria" se descubrieron en corteza prefrontal (1971). Hoy sabemos, sin embargo, que para ejercer su papel en memoria operativa la corteza prefrontal requiere la cooperación de otras cortezas, como son la temporal y la parietal.

3.-¿Qué pasos sigue el cerebro al memorizar?

Al memorizar algo, el cerebro activa las redes corticales de memoria y conocimiento, los cógnitos. Cuales se activan y por cuanto tiempo depende del momento y circunstancias, del foco de la atención y de la memoria operativa, de la acción en perspectiva, etc.

4.-¿Qué es lo que falla en las enfermedades mentales?

Pueden fallar muchas cosas, dependiendo del tipo de enfermedad. Lo más probable, en términos muy generales, es que se hayan alterado adversamente los circuitos neuronales que gobiernan la cognición y el estado de ánimo. Esto puede tener raíces genéticas, metabólicas, nutritivas, emocionales, traumáticas, vasculares, etc. En casi todas las enfermedades mentales hay un trastorno de la transmisión sináptica entre células nerviosas.

5.- La tendencia general en la comunidad de las ciencias del cerebro es la de una neofrenología, localizar módulos específicos de procesamiento de la información en el cerebro, como por ejemplo la percepción del rostro en el girus fusiforme, la representación espacial en el lóbulo parietal... Usted defiende una postura mucho más distribuida de la organización cortical, ¿podría explicárnosla?

La he explicado un poco ya arriba. Lo principal es que la información está ampliamente distribuida en redes corticales interactivas y solapadas entre sí. Lo que sí ocurre, sin embargo, es que ciertas redes tienen ciertas regiones preferentes, pero no exclusivas, de distribución cortical.

6.-¿Cuán plástico es el cerebro?

El cerebro mantiene plasticidad desde el nacimiento hasta la muerte, aunque disminuye un tanto con la edad. Todo aprendizaje y toda adquisición de hábito o de memoria requieren un mínimo de plasticidad. En resumidas cuentas la plasticidad consiste en la habilitación de sinapsis. Después de lesión cerebral, hay generalmente capacidad para recuperar (re-habilitar) función. Por ejemplo, después de lesión cortical, áreas de la corteza pueden asumir las funciones de las áreas damnificadas. Este tipo de plasticidad es más factible en el niño que en el adulto.

7.-Si tuviéramos que utilizar una metáfora para describir la corteza prefrontal, ¿cuál sería?

El director de orquesta.

8.-¿Qué es para usted la inteligencia?

Es la capacidad de resolver conflictos y problemas nuevos por medio del conocimiento. En la corteza esto se basa en la formación de nuevos cógnitos sobre los viejos, y en la utilización de ambos.

9.-¿Cree que hay un lenguaje mentalés, que subyace al que hablamos?

Si. El mentalés es idéntico al hablado pero sin lengua (literalmente).

10.-¿En qué trabaja ahora? ¿Cuál es su mayor reto científico, cuál el misterio que desearía desvelar?

A nivel experimental estoy trabajando en el acoplamiento neuro-vascular en la cognición cortical, especialmente en la memorización. Esto tiene interés inmediato, por cuanto el uso de varias técnicas de imagen, como es la resonancia magnética funcional, se basan en la medición de cambios de flujo sanguíneo en función de la actividad neuronal de la corteza.

A nivel teórico, estoy trabajando sobre la neurobiología de la libertad. Como puede suponer, la corteza prefrontal tiene mucho que ver con ello.