La capacidad del cerebro para percibir el espacio se expande como el universo

Así lo afirma un estudio publicado en la revista científica 'Nature Neuroscience'.

Facundo Manes considera que en los próximos siglos es probable crear o regenerar el tejido neuronal del cerebro. Foto: iStock

05.01.2023 17:00 Actualizado: 05.01.2023 17:01

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Los niños pequeños creen a veces que la luna les sigue o que pueden estirar la mano y tocarla. Parece estar mucho más cerca de lo que es proporcional a su distancia real. Cuando nos movemos por la vida cotidiana, tendemos a pensar que navegamos por el espacio de forma lineal.

Pero científicos del Salk Institute (Estados Unidos) han descubierto que el tiempo que pasamos explorando un entorno hace que las representaciones neuronales crezcan de forma sorprendente.

Los hallazgos, publicados en la revista científica 'Nature Neuroscience', muestran que las neuronas del hipocampo, esenciales para la navegación espacial, la memoria y la planificación, representan el espacio de una manera que se ajusta a una geometría hiperbólica no lineal: una extensión tridimensional que crece exponencialmente.

En otras palabras, tiene la forma del interior de un reloj de arena en expansión. Los investigadores también descubrieron que el tamaño de ese espacio crece con el tiempo que se pasa en un lugar.

Y el tamaño aumenta de una forma logarítmica que coincide con el aumento máximo posible de la información que procesa el cerebro.

Este descubrimiento proporciona métodos valiosos para analizar datos sobre trastornos neurocognitivos relacionados con el aprendizaje y la memoria, como la enfermedad de Alzheimer.

El promedio del cerebro humano contiene 86 mil millones de neuronas, según algunas estimaciones. Foto:iStock

"Nuestro estudio demuestra que el cerebro no siempre actúa de forma lineal. En su lugar, las redes neuronales funcionan a lo largo de una curva en expansión, que puede analizarse y comprenderse utilizando la geometría hiperbólica y la teoría de la información", afirma la profesora Tatyana Sharpee, líder del estudio.

"Es emocionante ver que las respuestas neuronales en esta zona del cerebro formaban un mapa que se ampliaba con la experiencia en función del tiempo dedicado a un lugar determinado. El efecto se mantenía incluso para desviaciones minúsculas en el tiempo cuando el animal corría más despacio o más deprisa por el entorno", agrega.

El laboratorio de Sharpee utiliza métodos computacionales avanzados para comprender mejor el funcionamiento del cerebro. Recientemente han sido pioneros en el uso de la geometría hiperbólica para comprender mejor señales biológicas como las moléculas olfativas, así como la percepción del olor.

En este nuevo estudio, los científicos descubrieron que la geometría hiperbólica también guía las respuestas neuronales. Los mapas hiperbólicos de moléculas y eventos sensoriales se perciben con mapas neuronales hiperbólicos.

Las representaciones espaciales se expandían dinámicamente en correlación con el tiempo que la rata pasaba explorando cada entorno. Y, cuando una rata se movía más lentamente por un entorno, obtenía más información sobre el espacio, lo que hacía que las representaciones neuronales crecieran aún más.

"Los resultados aportan una perspectiva novedosa sobre cómo pueden alterarse las representaciones neuronales con la experiencia. Los principios geométricos identificados en nuestro estudio también pueden guiar futuros esfuerzos en la comprensión de la actividad neuronal en varios sistemas cerebrales", afirma Huanqiu Zhang, estudiante de posgrado en el laboratorio de Sharpee.

"Podría pensarse que la geometría hiperbólica sólo se aplica a escala cósmica, pero no es cierto. Nuestros cerebros funcionan mucho más despacio que la velocidad de la luz, lo que podría ser una razón de que los efectos hiperbólicos se observen en espacios asibles en lugar de astronómicos", dijo Sharpee.

"A continuación, nos gustaría saber más sobre cómo crecen, interactúan y se comunican entre sí estas representaciones hiperbólicas dinámicas en el cerebro", finalizó.