El ser humano no tiene rival en el ámbito de la cognición. Después de todo, ninguna otra especie ha enviado sondas a otros planetas, ha producido vacunas para salvar vidas o ha creado poesía. Cómo se procesa la información en el cerebro humano para que esto sea posible es una cuestión que ha suscitado una fascinación infinita, aunque no haya respuestas definitivas.

Nuestra comprensión del funcionamiento del cerebro ha cambiado a lo largo de los años. Pero los modelos teóricos actuales describen el cerebro como un « sistema de tratamiento de la información distribuido .» Esto significa que tiene componentes distintos que están estrechamente conectados en red a través del cableado del cerebro. Para interactuar entre sí, las regiones intercambian información mediante un sistema de señales de entrada y salida.

Sin embargo, esto es sólo una pequeña parte de un panorama más complejo. En un estudio publicado la semana pasada en Neurociencia de la Naturaleza Utilizando pruebas de diferentes especies y múltiples disciplinas neurocientíficas, demostramos que no hay un solo tipo de procesamiento de la información en el cerebro . La forma de procesar la información también difiere entre los humanos y otros primates, lo que podría explicar por qué las capacidades cognitivas de nuestra especie son tan superiores.

Tomamos prestados conceptos de lo que se conoce como marco matemático de la teoría de la información -el estudio de la medición, el almacenamiento y la comunicación de la información digital, que es crucial para tecnologías como Internet y inteligencia artificial -para rastrear el modo en que el cerebro procesa la información. Descubrimos que diferentes regiones del cerebro utilizan, de hecho, diferentes estrategias para interactuar entre sí.

Algunas regiones del cerebro intercambian información con otras de forma muy estereotipada, utilizando la entrada y la salida. Esto garantiza que las señales se transmitan de forma reproducible y fiable. Este es el caso de las áreas especializadas en funciones sensoriales y motoras (como el procesamiento de información sonora, visual y de movimiento).

Por ejemplo, los ojos, que envían señales a la parte posterior del cerebro para su procesamiento. La mayor parte de la información que se envía está duplicada, ya que la proporciona cada ojo. La mitad de esta información, en otras palabras, no es necesaria. Así que llamamos a este tipo de procesamiento de información de entrada-salida «redundante».

Pero la redundancia proporciona solidez y fiabilidad; es lo que nos permite seguir viendo con un solo ojo. Esta capacidad es esencial para la supervivencia. De hecho, es tan crucial que las conexiones entre estas regiones cerebrales están anatómicamente cableadas en el cerebro, un poco como un teléfono fijo.

Sin embargo, no toda la información que proporcionan los ojos es redundante. La combinación de la información de ambos ojos permite al cerebro procesar la profundidad y la distancia entre los objetos. Esta es la base de muchos tipos de gafas 3D en el cine.

Este es un ejemplo de una forma fundamentalmente diferente de procesar la información, de una manera que es mayor que la suma de sus partes. Llamamos a este tipo de procesamiento de la información -cuando se integran señales complejas de diferentes redes cerebrales- «sinérgico».

El procesamiento sinérgico es más frecuente en las regiones cerebrales que apoyan una amplia gama de funciones cognitivas más complejas, como la atención, el aprendizaje, la memoria de trabajo y la cognición social y numérica. No está programado en el sentido de que puede cambiar en respuesta a nuestras experiencias, conectando diferentes redes de diferentes maneras. Esto facilita la combinación de información.

Estas zonas en las que se produce una gran sinergia -sobre todo en la parte delantera y media del córtex (la capa externa del cerebro)- integran diferentes fuentes de información de todo el cerebro. Por tanto, están más conectadas con el resto del cerebro que las regiones que se ocupan de la información sensorial primaria y del movimiento.

Las áreas de alta sinergia que favorecen la integración de la información también suelen tener muchas sinapsis, las conexiones microscópicas que permiten a las células nerviosas comunicarse.

¿Es la sinergia lo que nos hace especiales?

Queríamos saber si esta capacidad de acumular y construir información a través de redes complejas en el cerebro es diferente entre los seres humanos y otros primates, que son parientes cercanos del nuestro en términos evolutivos.

Para averiguarlo, examinamos datos de imágenes cerebrales y análisis genéticos de diferentes especies. Descubrimos que las interacciones sinérgicas representan una mayor proporción del flujo total de información en el cerebro humano que en el de los monos macacos. En cambio, los cerebros de ambas especies son iguales en cuanto a la proporción de información redundante.

Sin embargo, también nos fijamos específicamente en el córtex prefrontal, una zona de la parte frontal del cerebro que soporta un funcionamiento cognitivo más avanzado. En los macacos, el procesamiento de la información redundante es más frecuente en esta región, mientras que en los humanos es un área con mucha sinergia.

La corteza prefrontal también ha ha experimentado una importante expansión con la evolución . Cuando examinamos los datos de los cerebros de los chimpancés, descubrimos que cuanto más había aumentado el tamaño de una región del cerebro humano durante la evolución en relación con su homólogo en el chimpancé, más dependía esta región de la sinergia.

También hemos examinado análisis genéticos de donantes humanos. Esto demostró que las regiones del cerebro asociadas con el procesamiento de información sinérgica son más propensas a expresar genes que son exclusivamente humanos y están relacionados con el desarrollo y la función del cerebro, como la inteligencia.

Esto nos llevó a la conclusión de que el tejido cerebral humano adicional, adquirido como resultado de la evolución, puede estar dedicado principalmente a la sinergia. A su vez, es tentador especular que las ventajas de una mayor sinergia pueden, en parte, explicar las capacidades cognitivas adicionales de nuestra especie. La sinergia puede añadir una pieza importante al rompecabezas de la evolución del cerebro humano, que antes faltaba.

En última instancia, nuestro trabajo revela cómo el cerebro humano navega entre la fiabilidad y la integración de la información; necesitamos ambas. Y lo que es más importante, el marco que hemos desarrollado promete aportar nuevos conocimientos críticos a una amplia gama de cuestiones neurocientíficas, desde las relacionadas con la cognición general hasta los trastornos.La conversación

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