¡Sorpresa! El cerebro puede almacenar diez veces más datos de lo que se creía

Y ahora esa ventaja se ha vuelto, si cabe, aún mayor tras el trabajo dirigido por investigadores del Laboratorio de Neurobiología Computacional del Instituto Salk de Ciencias Biológicas en La Jolla, California, que han descubierto que, sorprendentemente, el cerebro es capaz de almacenar cerca de diez veces más información de lo que se creía. El estudio se ha publicado en 'Neural Computation'.

Del mismo modo que en las computadoras, la capacidad de almacenamiento de memoria del cerebro se mide en bits, y la cantidad de bits posibles depende a su vez del número de conexiones entre las neuronas, esto es, de las sinapsis. Históricamente, los científicos han pensado que las sinapsis tienen un número bastante limitado de tamaños y potencias, algo que a su vez limitaba la capacidad de almacenamiento del cerebro. Sin embargo, esa teoría está siendo cuestionada desde hace varios años, y el nuevo estudio parece haberle 'dado la puntilla', ya que respalda la idea de que el cerebro puede contener aproximadamente 10 veces más información de lo que se creía.

En su artículo, los investigadores explican el desarrollo de un método muy preciso para evaluar la fuerza de las conexiones entre las neuronas en parte del cerebro de una rata. Estas sinapsis son la base del aprendizaje y la memoria, ya que es precisamente ahí, en esos puntos de conexión donde las células cerebrales se comunican para almacenar y compartir información.

Para entender mejor cómo se fortalecen o debilitan las sinapsis, los investigadores trataron de averiguar con la mayor exactitud cuánta información son capaces de almacenar estas conexiones. Y lo lograron con su nuevo método, que además promete no sólo aumentar nuestra comprensión del aprendizaje, sino también del envejecimiento y las enfermedades que erosionan las conexiones en el cerebro.

En el cerebro humano existen más de 100 billones de sinapsis entre neuronas. A través de ellas, circulan una serie de 'mensajeros químicos' que facilitan la transferencia de información y su circulación por todo el cerebro. Después, y 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, es decir, aprender. En general, las sinapsis se fortalecen o debilitan en respuesta a cómo de activas son las neuronas que las constituyen, un fenómeno llamado plasticidad sináptica.

Sin embargo, muy a nuestro pesar sabemos que a medida que envejecemos o desarrollamos enfermedades neurológicas, como el Alzheimer, nuestras sinapsis se vuelven menos activas y, por lo tanto, se debilitan, lo que reduce tanto el rendimiento cognitivo como nuestra capacidad para almacenar y recuperar recuerdos.

¿Pero cómo se mide la 'fuerza' de las sinapsis? Los científicos pueden hacerlo observando sus características físicas. Los mensajes enviados por una neurona a veces activan un par de sinapsis en vez de una sola, de modo que los investigadores pueden utilizar estos pares para estudiar la precisión de la plasticidad sináptica. En otras palabras, dado el mismo mensaje, cada sinapsis del par no se fortalece o debilita exactamente de la misma manera.

Medir la precisión de la plasticidad sináptica ha resultado difícil en el pasado, igual que medir cuánta información es capaz de almacenar una sinapsis determinada. Pero la nueva técnica ha cambiado eso por completo.

Para medir la fuerza y la plasticidad sinápticas, los autores del estudio aprovecharon la teoría de la información, una forma matemática de comprender cómo se transmite la información a través de un sistema. Este enfoque también les permitió determinar cuánta información se puede transmitir a través de las sinapsis, teniendo en cuenta también el 'ruido de fondo' del cerebro.

La información transmitida se mide en bits, de modo que una sinapsis con una mayor cantidad de bits implica que puede almacenar más información que una con menos bits. Un bit corresponde a una sinapsis que envía transmisiones con dos intensidades, mientras que dos bits permiten cuatro intensidades, y así sucesivamente.

De este modo, el equipo analizó pares de sinapsis del hipocampo de una rata, una región del cerebro que desempeña un papel importante en el aprendizaje y la formación de la memoria. Los pares de sinapsis eran vecinos y se activaban en respuesta al mismo tipo y cantidad de señales cerebrales. El estudio determinó que, dada la misma información, estos pares se fortalecieron o debilitaron exactamente en la misma cantidad, lo que sugiere que el cerebro es muy preciso al ajustar la fuerza de una sinapsis determinada.

El resultado es que las sinapsis en el hipocampo son capaces de almacenar entre 4,1 y 4,6 bits de información. Los investigadores habían llegado a una conclusión similar en un estudio anterior del cerebro de rata, pero entonces utilizaron un método menos preciso. El nuevo estudio, por lo tanto, ayuda a confirmar lo que muchos neurocientíficos ya suponían: que las sinapsis transportan mucho más de un bit de información cada una, como se pensaba hasta ahora.

Hay que tener en cuenta que estos hallazgos se basan en los resultados del análisis de un área muy pequeña del cerebro de una rata, por lo que aún no está claro de qué forma podrían amplificarse con el estudio de un cerebro humano, o por lo menos de un cerebro de rata completo. De hecho, es muy posible que la capacidad de almacenamiento de información en el cerebro sea distinta de especie a especie, o que tampoco sea la misma en un área cerebral que en otra.