Neuronas unidas

Todos manejamos nuestras computadoras, lectores de DVD y teléfonos celulares como unos virtuosos, o por lo menos como unos expertos. Eso no quiere decir que entendamos cómo funcionan.

Detrás de las teclas y botones que usamos para comunicarles a estos aparatos lo que queremos que hagan, se encuentra un laberinto de circuitos electrónicos tan populosos y activos como una metrópolis, e igual de complicados. Si de verdad quisiéramos entender nuestras prótesis digitales, habría que seguirles la pista a cada uno de los miles de millones de electrones que transitan por las calles de la ciudad electrónica. Es su actividad concertada la que da como resultado las funciones de la computadora, el DVD y el celular. Los que no somos expertos en informática no nos imaginamos siquiera los procesos que ponemos en marcha al oprimir una simple tecla para poner en un texto un punto y aparte como éste.

Según la visión científica de las cosas, pasa lo mismo con la mente y el cerebro. La mente es la parte visible y aproximadamente controlable del funcionamiento de un aparato complicadísimo llamado cerebro. Hay, pues, dos formas de entender esta pareja: desde "arriba", como quien conoce todas las funciones de su Blackberry sin entender los detalles electrónicos e informáticos, y desde "abajo", construyendo el funcionamiento del aparato a partir del comportamiento colectivo de sus elementos más pequeños. Podríamos decir que la psicología estudia la mente desde arriba y la neurofisiología (y disciplinas aledañas) estudian el cerebro desde abajo.

¿Por qué tendría que haber dos perspectivas para estudiar fenómenos complicados como el cerebro y la mente? Porque, en general, una multitud no se comporta igual que un individuo. Basta pensar en la gente: no se espera lo mismo de una persona que de una sociedad. O bien, piensen en las cosas muy distintas que hacen un grano de arena y una duna; o una molécula de agua y el mar. Los fenómenos que surgen de la colectividad, y que no están implícitos en las características de los individuos, se llaman fenómenos emergentes. La sociedad con todas sus vicisitudes -la cultura, el crimen, la política- es un fenómeno emergente. También lo son las olas y las tormentas de arena.

Y la mente.

Los científicos ya no consideran la mente como un soplo divino que se insufla desde afuera a la materia corporal --como un alma eterna impresa pasajeramente en un cuerpo mortal--, sino como un fenómeno que emerge (en el sentido del párrafo anterior) del funcionamiento colectivo de miles de millones de neuronas. Así pues, una forma de explorar los misterios de la mente es seguirles la pista a las neuronas individuales que componen el cerebro. Las neuronas son las unidades elementales del cerebro. Cada neurona está conectada con muchas otras para formar circuitos muy complejos. Uno de estos es la columna neocortical de los mamíferos, una especie de procesador unitario que funciona aproximadamente como un elemento de una red de computadoras. La corteza cerebral de todos los mamíferos --desde ratones hasta personas-- está organizada en columnas neocorticales. La corteza es la capa externa del cerebro, donde residen las funciones más complicadas, desde el movimiento voluntario hasta la memoria y, en las personas, el lenguaje. La única diferencia entre las cortezas de una especie y otra es el número de columnas y la cantidad de neuronas que componen cada columna. La corteza de los humanos está dividida en cerca de medio millón de columnas neocorticales de unas 60,000 neuronas cada una.

El proyecto Blue Brain, dirigido por Henry Markram, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana, Suiza, es el primer intento de simular el funcionamiento de la columna neocortical neurona por neurona. Para eso, Markram y sus colaboradores usan una supercomputadora y un software que simula las interconexiones de las 10,000 neuronas de una columna neocortical de ratón. Para calibrar este modelo de cerebro, el equipo compara su funcionamiento con el de una lámina de tejido cerebral vivo de ratón, el cual se observa por medio de un microscopio especial. Por supuesto, un modelo sólo puede modelar lo que sabemos acerca de las neuronas individuales, pero Markram et al. cuentan con que este conocimiento baste para revelar cosas interesantes acerca del comportamiento emergente del cerebro.

Y así ha sido. En el modelo, que se visualiza en una pantalla, las neuronas individuales, respondiendo a los estímulos de sus vecinas, se organizan espontáneamente y producen patrones de actividad muy semejantes a los que se observan en el tejido vivo. Estos patrones de comportamiento colectivo de las neuronas dan lugar a las funciones elevadas del cerebro: memoria, toma de decisiones, movimientos voluntarios... Pese a que el modelo es relativamente sencillo (aún no toma en cuenta las reacciones químicas a las que se debe la respuesta de las neuronas), sus neuronas artificiales se coordinan solas; hay en su actividad un orden que no impusieron los programadores, un orden emergente. Markram y amigos están muy contentos y se preparan para la siguiente fase del experimento: programar la química de las neuronas para explorar un nivel aún más fundamental del funcionamiento del cerebro y la mente.

Dice Markram: "Queremos entender cómo aprende el cerebro, cómo percibe, cómo emerge la inteligencia". ¿Con un cerebro de ratón? Sí. Después de todo, los fenómenos emergentes dependen críticamente de la cantidad de procesos individuales que los componen. Pongan ustedes muchas moléculas de agua y obtendrán una gota; pero miles de millones de gotas hacen un océano, que es una cosa más compleja, con un comportamiento más rico. Markram y su equipo --así como la mayoría de los entendidos-- dan por sentado que el cerebro del ratón y el de una persona difieren como la gota de agua y el océano: en complejidad, no en esencia.