I si el cervell no funcionés per regions?

Entendre el cervell humà es podria considerar el repte més important de la ciència moderna. Durant gran part dels últims 200 anys, el plantejament predominant ha consistit a vincular les funcions del cervell amb regions cerebrals diferents o fins i tot amb neurones concretes. Tanmateix, estudis recents apunten cada vegada més a la possibilitat que estiguem seguint un camí totalment equivocat per arribar a entendre la ment humana.

La idea que el cervell està format per nombroses regions que duen a terme tasques específiques es coneix amb el nom de modularitat i, a primera vista, es podria considerar que ha fet fortuna. Per exemple, pot servir per explicar com reconeixem cares gràcies a l’activació d’una cadena de regions cerebrals concretes del lòbul occipital i el temporal. Tot i això, els cossos els processem mitjançant un conjunt diferent de regions cerebrals. Els científics creuen que, al marge de les àrees del cervell esmentades, se n’activen d’altres (regions de la memòria) per ajudar a combinar aquests estímuls perceptius a fi de crear representacions integrals de les persones. D’altra banda, també s’ha relacionat l’activitat de certes àrees del cervell amb malalties i trastorns específics.

El motiu pel qual aquest plantejament ha tingut tant d’èxit és en part el sorgiment de tècniques que proporcionen una capacitat d’observació del cervell sense precedents. L’exploració per ressonància magnètica funcional, que registra els canvis en el flux sanguini del cervell, permet als científics veure com certes àrees s’activen quan es duen a terme determinades activitats, cosa que resulta molt útil als investigadors per elaborar una cartografia de les funcions cerebrals. Així mateix, l’optogenètica, una tècnica que consisteix a modificar genèticament neurones per poder-ne controlar l’activitat elèctrica amb polsos electromagnètics, pot ajudar a explorar la contribució específica de les neurones a les funcions cerebrals.

Per bé que aquests dos enfocaments generen resultats fascinants, no queda clar que arribin a proporcionar mai una veritable comprensió del cervell. Un neurocientífic que descobreixi una correlació entre una neurona o una regió del cervell i un paràmetre físic específic però en principi arbitrari com ara el dolor estarà temptat de concloure que la neurona o la part del cervell en qüestió controla el dolor. Això resulta irònic, atès que la funció inherent del cervell, fins i tot en el cas del neurocientífic, és trobar correlacions.

¿I si, per contra, consideréssim la possibilitat que totes les funcions cerebrals estiguin distribuïdes arreu del cervell i que totes les parts del cervell contribueixin al compliment de totes les funcions? Si fos el cas, les correlacions que s’han descobert fins avui podrien ser un perfecte parany de l’intel·lecte. Llavors caldria resoldre el problema de com la regió o la mena de neurones que compleixen una funció específica interactuen amb altres parts del cervell per generar un comportament integrat i dotat d’un sentit. Actualment, no hi ha una solució general per a aquest problema, només hipòtesis en casos concrets, com ara el de reconèixer persones.

Un estudi recent que pot servir per il·lustrar el problema va revelar que la droga psicodèlica LSD és capaç de pertorbar l’organització modular del cervell que podria explicar la visió. És més, el nivell de desorganització està relacionat amb la gravetat de la “desintegració del jo” que se sol experimentar quan es pren la droga. L’estudi va desvelar que la droga afecta la manera com diverses regions cerebrals es comuniquen amb la resta del cervell i n’incrementa el nivell de connectivitat. Així doncs, si mai volem arribar a comprendre de debò què és el nostre sentit del jo, haurem d’entendre la connectivitat subjacent entre regions cerebrals que formen part d’una xarxa complexa.

El camí encertat?

Actualment hi ha investigadors que creuen que només es pot entendre el cervell i les seves malalties com una interacció entre un nombre ingent de neurones distribuïdes per tot el sistema nerviós central. La funció de qualsevol neurona depèn de la funció de tots els milers de neurones amb les quals està connectada. I la funció d’aquestes neurones, al seu torn, depèn de la d’altres. Es pot fer servir la mateixa regió o la mateixa neurona en un nombre enorme de contextos, però tindran funcions diferents segons el context.

De fet, és possible que una pertorbació minúscula d’aquestes interaccions entre neurones provoqui malalties com la depressió o el Parkinson a causa d’un efecte en cascada. Sigui com sigui, hem d’entendre els mecanismes de les xarxes per comprendre les causes i els símptomes d’aquestes malalties. Sense una visió de conjunt, és improbable que aconseguim curar aquests trastorns i molts d’altres.

En particular, la neurociència ha de començar a investigar com sorgeixen configuracions de xarxa arran de les temptatives d’entendre el món que emprèn el cervell al llarg de tota una vida. També hem d’obtenir una imatge clara de la manera com el còrtex, el tronc de l’encèfal i el cerebel interactuen amb els músculs i les desenes de milers de sensors mecànics i òptics del nostre cos per generar una única imatge integrada.

Tornar a connectar amb la realitat física és l’única manera d’entendre com es representa la informació al cervell. De fet, un dels motius pels quals tenim sistema nerviós és que l’evolució de la mobilitat va exigir un sistema que la controlés. Les funcions mentals cognitives (i fins i tot els pensaments) es poden considerar mecanismes que es van desenvolupar en un procés evolutiu per planificar millor les conseqüències del moviment i de les accions.

Per tant, el camí a seguir per a la ciència podria ser centrar-se més aviat en els enregistraments neurals generals (mitjançant l’optogenètica o la ressonància magnètica funcional) sense pretendre atribuir a cada neurona o regió cerebral una funció particular. Aquests coneixements podrien alimentar la recerca teòrica de xarxes, que és capaç de tenir en compte una varietat d’observacions i oferir-ne una explicació funcional integrada. De fet, una teoria d’aquesta mena ens podria ajudar a dissenyar experiments (i no a l’inrevés).

Esculls importants

Ara bé, això no serà fàcil. La tecnologia actual és cara, atès que s’hi inverteixen molts recursos econòmics, així com prestigi nacional i internacional. Un altre obstacle és que tendim a preferir les solucions senzilles a les explicacions complexes, encara que les primeres tenen una capacitat limitada d’explicar els resultats de la recerca.

Així mateix, la relació entre la neurociència i la indústria farmacèutica es fonamenta íntegrament en el model modular. Una estratègia típica a l’hora d’abordar malalties neurològiques i psiquiàtriques és identificar un tipus de receptor del cervell sobre el qual es pugui incidir amb fàrmacs per resoldre el problema en conjunt.

Per exemple, avui dia es fan servir els inhibidors selectius de la recaptació de serotonina que bloquegen l’absorció d’aquesta substància al cervell perquè n’hi hagi més de disponibles per tractar un seguit de problemes de salut mental diferents, entre els quals la depressió. Tanmateix, a molts pacients no els funcionen i podria ser que, en els casos en què ho fan, es produeixi un efecte placebo.

Un cas semblant és el de l’epilèpsia, que actualment és majoritàriament considerada una única malaltia i es tracta amb anticonvulsius que actuen reduint l’activitat de totes i cadascuna de les neurones. Aquests fàrmacs tampoc no funcionen amb tothom.

D’aquesta manera, la neurociència perd gradualment el nord en el seu camí cap al que se suposa que és el seu objectiu: la comprensió del cervell. Encertar el tret té una importància absolutament cabdal. No només podria ser la clau per entendre alguns dels misteris més grans de la ciència, com ara la consciència, sinó que també podria ajudar a tractar un ventall amplíssim de problemes de salut afeblidors i costosos.

LES METÀFORES: EINA O LIMITACIÓ?

La ciència mira de comprendre i descriure els sistemes naturals a partir de models. Un model no és més que un sistema, abstracte o real, que funciona d’una manera aproximada o equivalent al sistema real que es vol estudiar, però que té la virtut de ser molt més simple i directament comprensible. D’aquesta manera, un bon model permet fer prediccions de com es comportarà el sistema real en determinades circumstàncies i deduir-ne algunes propietats. Els models són les metàfores de la ciència, ja que expressen d’una manera simple i comprensible una realitat complexa i poc abastable. Si la realitat és un territori, el model és el mapa. La ciència, per tant, no és equivalent a la realitat, sinó que tan sols n’és una representació, un model, una metàfora. Un dels models científics més famosos és el dels electrons girant al voltant del nucli atòmic. Malgrat que encara s’utilitza sovint, aquest model va fer aigües tan bon punt es va assolir la capacitat tecnològica d’estudiar la matèria a escala atòmica. De la mateixa manera, cada vegada és més evident que la modelització del cervell com un sistema modular en què cada regió du a terme una tasca específica és una visió amb limitacions importants. Tal com va fer la física quàntica per descriure l’àtom, potser ha arribat el torn de reformular la neurociència. Hi ha vegades que per fer avançar el coneixement cal llençar les eines que han perdut utilitat i fer-ne servir de noves que no hi tinguin res a veure.