“Una distribución lateralizada en el cerebro presenta ventajas tanto individuales como sociales”


oscar-herrerasÓSCAR HERRERAS, Investigador del Instituto Cajal (CSIC)


nota-csic-cerebroAdelantos: –¿Qué sabemos ahora que no sabíamos antes sobre el funcionamiento lateralizado del cerebro?

Óscar Herreras: –Que algunas funciones residen en un sólo lado del cerebro es conocido desde hace décadas, principalmente por las secuelas neurológicas tras un traumatismo cerebral o un ictus cuando afectan a un solo lado. También se sabe desde hace tiempo, por registros de la actividad eléctrica cerebral, cómo las partes derecha e izquierda de nuestro cuerpo están representadas por separado en la corteza cerebral (el homúnculo), y en la actualidad, se cartografían las funciones cognitivas en el cerebro mediante resonancia magnética, muchas de las cuales muestran cierto grado de lateralización. Lo más difícil es averiguar cómo la información que fluye por los circuitos, sean duplicados o lateralizados, se integra para habilitar la percepción “única” de objetos o escenas cuyos elementos nos llegan del exterior por vías sensoriales distintas y duplicadas. Esto requiere un estudio de la actividad de grupos neuronales similares en ambos lados del cerebro, para lo cual se requiere de técnicas muy precisas como las desarrolladas en nuestro laboratorio. Pasamos, por así decirlo, de la brocha gorda al trazo fino, de observarlo a entenderlo.

“Lo mismo que una imagen en una pantalla es un conjunto de píxeles independientes, un “objeto” en el cerebro es un grupo de neuronas diferentes activadas a la vez”

–“Lateralizado” ¿es lo mismo que “jerarquizado”?

No necesariamente, aunque podría. Siempre es difícil explicar el sustrato neural de un concepto acuñado mucho antes de la existencia de la Neurociencia, pero lo intento. La “jerarquización” es un instrumento generado por el propio cerebro que resulta muy útil para clasificar aspectos de la realidad en determinadas disciplinas o en lo cotidiano, pero no lo es tanto para clasificar los circuitos cerebrales cuando ya podemos leer su actividad. En el cerebro, todas las representaciones son simbólicas por definición, sean de objetos reales o de sus abstracciones. Jerarquizar circuitos por el tipo de información concreta o abstracta que procesan es usar la herramienta equivocada; sería, permítaseme la analogía, como utilizar un martillo para pescar. Al igual que una imagen en una pantalla es un conjunto de pixeles independientes, un “objeto” en el cerebro es un grupo de neuronas de muchos núcleos diferentes que se activan a la vez, tanto si el objeto es real como imaginado.

“Hoy sabemos que los “objetos” cerebrales están “segregados” por campos semánticos, y son bilaterales, pero bilateral no significa repetido
Foto portada: Mapas corticales de objetos reales o imaginados en un cerebro humano obtenidos mediante resonancia magnética funcional. A la izquierda se muestra la corteza cerebral de un individuo con zonas coloreadas en rojo y azul que indican activación y desactivación de áreas corticales, respectivamente, durante la presentación de una imagen con un único objeto. Cualquier objeto (el ejemplo ilustra una motocicleta) tiene representación en muchas áreas de ambos hemisferios. A la derecha se muestra un organigrama con los distintos objetos agrupados en campos semánticos que generan un mapa similar de activación cortical. La aplicación informática de libre acceso se denomina BrainViewer y puede visitarse en http://gallantlab.org/brainviewer/cukuretal2013/.

(Foto portada/Figura 1). Mapas corticales de objetos reales o imaginados en un cerebro humano obtenidos mediante resonancia magnética funcional. A la izquierda se muestra la corteza cerebral de un individuo con zonas coloreadas en rojo y azul que indican activación y desactivación de áreas corticales, respectivamente, durante la presentación de una imagen con un único objeto. Cualquier objeto (el ejemplo ilustra una motocicleta) tiene representación en muchas áreas de ambos hemisferios. A la derecha se muestra un organigrama con los distintos objetos agrupados en campos semánticos que generan un mapa similar de activación cortical. La aplicación informática de libre acceso se denomina BrainViewer y puede visitarse en http://gallantlab.org/brainviewer/cukuretal2013/.

No se percibe un coche sin ver sus partes, ni se puede pensar que es bonito sin tener un catálogo previo de objetos y experiencias que atraen o repulsan. En cambio, hay otro concepto más útil; hoy sabemos que los objetos cerebrales están “segregados” por campos semánticos (ej., animales, transportes, etc), y son bilaterales (Figura 1) pero, y esto es lo importante, bilateral no significa repetido. En el cerebro, un objeto no es sólo sus partes físicas, sino el conjunto de todas las relaciones con las que ha sido asociado a lo largo de la vida, y que pueden estar albergadas en uno u otro lado del cerebro. De hecho, muchas funciones, que utilizan los objetos cerebrales bilaterales, están efectivamente procesadas por núcleos y circuitos de un solo lado. Otros, no.

“En una situación de riesgo, los circuitos que conducen información no esencial son “desconectados”

–El cerebro tiene circuitos que se acoplan y se desacoplan. ¿Cuándo, por qué?

–Buena parte de la lateralización resulta de la arquitectura anatómica. Somos organismos muy simétricos, con sensores en ambos lados; la mano derecha está representada en la corteza cerebral izquierda porque las terminaciones nerviosas de la mano conducen allí. Pero otros núcleos cerebrales reciben la información ya procesada de ambos lados, y a su vez la enrutan a otros que ejecutan cálculos o estimaciones donde el lado del cuerpo ya no es relevante. El acoplamiento/desacoplamiento de circuitos es fundamental en el comportamiento, y obedece a la prioridad de unos estímulos sobre otros en distintos momentos. Por ejemplo, durante una situación de riesgo, los circuitos que conducen varios tipos de información no esencial son “desconectados” para no interferir con los encargados de diseñar la respuesta motora que nos ponga a salvo.

“El sistema nervioso funciona permitiendo o impidiendo elaborar información más compleja, generar recuerdos, etc”

–¿En qué actividades de nuestra vida se manifiesta especialmente todo eso?

–Continuando con la respuesta a la pregunta anterior, se manifiesta de manera continuada en todos los comportamientos. Cuando bajan las reservas de glucosa se activan circuitos de búsqueda de comida; si escuchamos un halago se activan los circuitos de recompensa, etc. Podemos decir que es la forma general en que funciona el sistema nervioso, permitiendo o impidiendo que diferentes tipos de información se comparen  o se integren para elaborar información más compleja, reconocer novedades, generar “recuerdos”, ejecutar un movimiento, o elegir entre varios comportamientos posibles.

–“El lado derecho del cerebro domina…”  ¿Siempre el derecho? ¿Qué pasa con los zurdos?

–En el sentido al que alude la pregunta los dogmas están cayendo rápidamente. La dominancia de uno u otro lado pertenece al pasado. Es cierto que algunas funciones están lateralizadas, y que las más marcadas en el hombre, como la dominancia motora (diestro o zurdo) y el habla, así como el tipo de información que utilizan, más concreto o abstracto, dieron lugar a una división artificial de los hemisferios en uno lógico y otro creativo; lo cierto, es que la mayor parte de las funciones son bilaterales, lo que no implica que estén duplicadas. Sería más correcto decir que son complementarias. En los casos de dominancia marcada, la investigación aún se encuentra en sus primeras fases. Existe una cierta predisposición genética, de forma que incluso en estado embrionario ya se puede apreciar un grado de lateralización, pero es extremadamente maleable por factores ambientales (epigenéticos). De hecho, la maduración de buena parte de los circuitos nerviosos ocurre postnatalmente y depende de las experiencias. Los factores socio-culturales juegan un papel mucho más importante de lo que se pensaba. Uno puede ser zurdo para unas cosas y diestro para otras (p. ej. Rafael Nadal) dependiendo de cómo haya sido entrenado.

“La lateralización cerebral está muy extendida en los vertebrados”

–¿Hasta qué punto nuestro cerebro “necesita” funcionar asimétricamente?

–Es una pregunta importante para la que aún no tenemos respuestas definitivas. Con el aumento de la precisión técnica, hemos podido ver cierto grado de asimetría en circuitos del lado izquierdo y derecho que antaño considerábamos copias paralelas. La asimetría estructural puede ser muy tenue y sólo se observa con claridad durante el funcionamiento del organismo. Poseer una distribución lateralizada de funciones en uno u otro lóbulo presenta ventajas tanto individuales como sociales; por ejemplo, en algunas especies se ha podido comprobar que permite simultanear tareas con más eficiencia y, además, una mejor integración social. Ciertos investigadores opinan que el funcionamiento asimétrico permite la especialización de los lóbulos izquierdo y derecho, evitando la competencia y ahorrando recursos, aunque de momento es sólo una idea.

–Ése funcionamiento del cerebro, ¿es privativo de la especie humana?

–No. La lateralización motora (ser diestro o zurdo), así como la localización preferente del habla en el lóbulo izquierdo eran efectivamente consideradas elementos específicos de humanos, pero hoy día se conoce que la lateralización cerebral está muy extendida en vertebrados y afecta a un gran número de funciones.

“La actividad del hipocampo no es simétrica; la información que fluye por sus lados izquierdo y derecho es diferente”

–¿Qué papel juega en todo esto el hipocampo? ¿Qué nos falta saber de él?

–El hipocampo es una estructura bilateral que se encuentra a medio camino entre la corteza cerebral y los núcleos cerebrales basales (Figura 2). Está involucrado en la detección de novedad, en la navegación espacial, y en la formación de recuerdos. La disparidad de estas funciones es acorde al hecho de que recibe distintos tipos de información. La escasa resolución de las técnicas disponibles hasta ahora hacía pensar que la actividad era simétrica, y los investigadores no se habían planteado un funcionamiento diferenciado de sus lóbulos izquierdo y derecho. Nuestro trabajo ha puesto de relieve importantes diferencias de actividad que indican que la información que fluye por uno y otro lado es diferente (Figura 3). Además, el comportamiento asimétrico de sus interconexiones apunta un mecanismo de integración óptimo que podría ser general en otras estructuras bilaterales. La investigación futura debe aclarar si la lateralización se debe a que cada lado procesa distintas modalidades sensoriales, distintas características de una escena, o comparan información nueva con recuerdos.

El hipocampo es una estructura doble situada entre la corteza cerebral y los ganglios basales. Entre otras funciones, se conoce su participación en la detección de novedad, la navegación espacial y la elaboración de recuerdos. A la izquierda se representan los lóbulos hipocámpicos en roedores, y a la derecha en humanos.

(Figura 2). El hipocampo es una estructura doble situada entre la corteza cerebral y los ganglios basales. Entre otras funciones, se conoce su participación en la detección de novedad, la navegación espacial y la elaboración de recuerdos. A la izquierda se representan los lóbulos hipocámpicos en roedores, y a la derecha en humanos.

Representación del intercambio de información entre los dos hipocampos. Esta se realiza mediante pulsos eléctricos entre grupos neuronales de ambos lados, cuya extensión ocupa pequeños “módulos” representados en las formas coloreadas. Estos pulsos, denominados ondas gamma, se renuevan unas 40 veces por segundo mediante un reloj neuronal (oscilador gamma). Cada conjunto de ondas gamma expresada a lo largo de los dos hipocampos puede describir un grupo de objetos que conforma una escena, por lo que se requiere una sincronización perfecta entre ambos lados. De otro modo, partes de la “escena” se perderían o se percibirían mal. El hipocampo derecho comanda esta sincronización.

(Figura 3). Representación del intercambio de información entre los dos hipocampos. Esta se realiza mediante pulsos eléctricos entre grupos neuronales de ambos lados, cuya extensión ocupa pequeños “módulos” representados en las formas coloreadas. Estos pulsos, denominados ondas gamma, se renuevan unas 40 veces por segundo mediante un reloj neuronal (oscilador gamma). Cada conjunto de ondas gamma expresada a lo largo de los dos hipocampos puede describir un grupo de objetos que conforma una escena, por lo que se requiere una sincronización perfecta entre ambos lados. De otro modo, partes de la “escena” se perderían o se percibirían mal. El hipocampo derecho comanda esta sincronización.