Los científicos han utilizado un nuevo método para medir con precisión la cantidad de información que el cerebro puede almacenar, y ello podría ayudar a avanzar en nuestra comprensión del aprendizaje.
© koto feja/Getty ImagesLa cantidad de información que puede almacenar el cerebro es mayor de lo que se pensaba, según sugiere una nueva investigación.
Al igual que en el caso de los ordenadores, la memoria del cerebro se mide en «bits», y el número de bits que puede almacenar depende de las conexiones entre sus neuronas, conocidas como sinapsis. Históricamente, los científicos pensaban que las sinapsis tenían un número bastante limitado de tamaños y potencias, lo que a su vez limitaba la capacidad de almacenamiento del cerebro. Sin embargo, esta teoría se ha cuestionado en los últimos años, y el nuevo estudio respalda la idea de que el cerebro puede almacenar unas 10 veces más de lo que se pensaba.
En el nuevo estudio, los investigadores desarrollaron un método muy preciso para evaluar la fuerza de las conexiones entre neuronas en parte del cerebro de una rata. Estas sinapsis constituyen la base del aprendizaje y la memoria, ya que las células cerebrales se comunican en estos puntos y así almacenan y comparten información.
Al comprender mejor cómo se fortalecen y debilitan las sinapsis, y en qué medida, los científicos cuantificaron con mayor precisión cuánta información pueden almacenar estas conexiones. El análisis, publicado el 23 de abril en la revista Neural Computation, demuestra cómo este nuevo método podría no sólo aumentar nuestra comprensión del aprendizaje, sino también del envejecimiento y las enfermedades que erosionan las conexiones en el cerebro.
Jai Yu, profesor adjunto de neurofisiología en la Universidad de Chicago que no participó en la investigación, explicó a Live Science en un correo electrónico que «estos métodos llegan al corazón de la capacidad de procesamiento de información de los circuitos neuronales». «Poder estimar cuánta información puede representarse potencialmente es un paso importante para comprender la capacidad del cerebro para realizar cálculos complejos».
En el cerebro humano hay más de 100 billones de sinapsis entre neuronas. A través de estas sinapsis se lanzan mensajeros químicos que facilitan la transferencia de información a través del cerebro. A medida que aprendemos, aumenta la transferencia de información a través de sinapsis específicas. Este «fortalecimiento» de las sinapsis nos permite retener la nueva información. En general, las sinapsis se refuerzan o debilitan en función de la actividad de las neuronas que las componen, un fenómeno denominado plasticidad sináptica.
© Westend61/Getty ImagesLas sinapsis facilitan la comunicación de información entre neuronas
Los científicos pueden medir la fuerza de las sinapsis observando sus características físicas. Además, los mensajes enviados por una neurona a veces activan un par de sinapsis, y los científicos pueden utilizar estos pares para estudiar la precisión de la plasticidad sináptica. En otras palabras, dado el mismo mensaje, ¿se fortalece o debilita cada sinapsis del par exactamente de la misma manera?
Medir la precisión de la plasticidad sináptica ha resultado difícil en el pasado, al igual que medir cuánta información puede almacenar una sinapsis determinada. El nuevo estudio cambia esta situación.
Para medir la fuerza y la plasticidad sinápticas, el equipo utilizó la teoría de la información, una forma matemática de entender cómo se transmite la información a través de un sistema. Este enfoque también permite a los científicos cuantificar cuánta información puede transmitirse a través de las sinapsis, teniendo en cuenta al mismo tiempo el «ruido de fondo» del cerebro.
Esta información transmitida se mide en bits, de modo que una sinapsis con un mayor número de bits puede almacenar más información que otra con menos bits, según explicó a Live Science Terrence Sejnowski, coautor principal del estudio y jefe del Laboratorio de Neurobiología Computacional del Instituto Salk de Estudios Biológicos, en un correo electrónico. Un bit corresponde a una sinapsis que envía transmisiones a dos intensidades, mientras que dos bits permiten cuatro intensidades, y así sucesivamente.
El equipo analizó pares de sinapsis de un hipocampo de rata, una región del cerebro que desempeña un papel fundamental en el aprendizaje y la formación de la memoria. Estos pares de sinapsis eran vecinos y se activaban en respuesta al mismo tipo y cantidad de señales cerebrales. El equipo determinó que, dada la misma entrada, estos pares se reforzaban o debilitaban exactamente en la misma medida, lo que sugiere que el cerebro es muy preciso a la hora de ajustar la fuerza de una sinapsis determinada.
El análisis sugiere que las sinapsis del hipocampo pueden almacenar entre 4,1 y 4,6 bits de información. Los investigadores habían llegado a una conclusión similar en un estudio anterior sobre el cerebro de ratas, pero en aquella ocasión habían calculado los datos con un método menos preciso. El nuevo estudio ayuda a confirmar lo que muchos neurocientíficos suponen ahora: que las sinapsis transportan mucho más de un bit cada una, según declaró por correo electrónico a Live Science Kevin Fox, profesor de neurociencia de la Universidad de Cardiff (Reino Unido) que no participó en la investigación.
Los resultados se basan en una zona muy pequeña del hipocampo de rata, por lo que no está claro cómo se aplicarían a un cerebro completo de rata o humano. Según Yu, sería interesante determinar cómo varía esta capacidad de almacenamiento de información en el cerebro y entre especies.
En el futuro, el método del equipo podría utilizarse también para comparar la capacidad de almacenamiento de distintas zonas del cerebro, según Fox. También podría utilizarse para estudiar una única zona del cerebro cuando está sana y cuando está enferma.
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