En las últimas décadas, la neurociencia ha experimentado algunos avances sorprendentes y, sin embargo, una parte crítica del cerebro sigue siendo un misterio. Me refiero al cerebelo, llamado así por el latín que significa "pequeño cerebro", que está situado como un bollo en la parte posterior del cerebro. Este no es un descuido menor: el cerebelo contiene tres cuartas partes de todas las neuronas del cerebro, que están organizadas en una disposición casi cristalina, en contraste con la maraña de neuronas que se encuentra en otros lugares.

Artículos de enciclopedia y los libros de texto subrayan el hecho de que la función del cerebelo es controlar el movimiento del cuerpo. No hay duda de que el cerebelo tiene esta función. Pero los científicos ahora sospechan que esta visión de larga data es miope.

O eso aprendí en noviembre en Washington, DC, mientras asistía al Reunión anual de la Sociedad de Neurociencias, el mayor encuentro de neurocientíficos del mundo. Allí, un par de neurocientíficos organizaron una simposio sobre funciones recién descubiertas del cerebelo no relacionadas con el control motor. Nuevas técnicas experimentales están demostrando que además de controlar el movimiento, el cerebelo regula conductas complejas, interacciones sociales, agresión, memoria de trabajo, aprendizaje, emociones y más.

Una grieta en la sabiduría dominante

La conexión entre el cerebelo y el movimiento se conoce desde el siglo XIX. Los pacientes que sufrían traumatismos en la región del cerebro tenían dificultades evidentes con el equilibrio y el movimiento, lo que no dejaba lugar a dudas de que eran fundamentales para coordinar el movimiento. A lo largo de décadas, los neurocientíficos desarrollaron una comprensión detallada de cómo el circuito neuronal único del cerebelo controla la función motora. La explicación de cómo funciona el cerebelo parecía irrefutable.

Luego, en 1998, en la revista Cerebro, informaron los neurólogos discapacidades emocionales y cognitivas de amplio alcance en pacientes con daño al cerebelo. Por ejemplo, en 1991, una estudiante universitaria de 22 años se había caído mientras patinaba sobre hielo; Una tomografía computarizada reveló un tumor en su cerebelo. Después de que se lo extirparon quirúrgicamente, ella era una persona completamente diferente. La brillante estudiante universitaria había perdido su capacidad de escribir con soltura, hacer cálculos mentales, nombrar objetos comunes o copiar un diagrama simple. Su estado de ánimo se aplanó. Se escondió bajo las mantas y se comportó de manera inapropiada, desnudándose en los pasillos y hablando en lenguaje infantil. Sus interacciones sociales, incluido el reconocimiento de rostros familiares, también se vieron afectadas.

Este y otros casos similares desconcertaron a los autores. Se entendió que estas funciones cognitivas y emocionales de alto nivel residían en la corteza cerebral y el sistema límbico. "Aún no se ha establecido exactamente cuál es esa función del cerebelo y cómo la cumple el cerebelo", concluyeron.

A pesar de estas pistas de los estudios clínicos de que la sabiduría convencional iba por el camino equivocado, las principales autoridades todavía insistían en que la función del cerebelo era controlar el movimiento y nada más. “Es un poco triste porque han pasado 20 años [desde que se reportaron estos casos]”, dijo Diasynou Fioravante, neurofisiólogo de la Universidad de California, Davis, quien coorganizó el simposio de la conferencia.

Otros neurólogos siempre han notado déficits neuropsiquiátricos en sus pacientes, afirmó el neurocientífico estefanía rodolfo de la Facultad de Medicina Albert Einstein, quien coorganizó el simposio con Fioravante. Sin embargo, no había pruebas anatómicas sólidas de cómo el circuito neuronal único del cerebelo podría regular las funciones psicológicas y emocionales informadas, por lo que se pasaron por alto los informes clínicos.

Ahora, una mejor comprensión de los circuitos del cerebelo está demostrando que esos estudios de caso son correctos y la sabiduría dominante está equivocada.

Cableado de precisión

El patrón de cableado en el cerebelo está organizado y compactado con precisión para concentrar tres cuartas partes de las neuronas del cerebro en un lóbulo de 4 pulgadas. El tipo principal de neurona del cerebelo, llamada célula de Purkinje, se ramifica ampliamente como un coral en abanico, pero es aplanada y casi bidimensional. Las aspas del ventilador son las dendritas de la neurona, que reciben las señales entrantes. Estas neuronas planas están dispuestas en paralelo, como si millones de corales en abanico estuvieran apilados uno encima del otro formando un haz apretado. Miles de diminutas neuronas hacen pasar los axones (los cables de transmisión del cerebro para impulsos eléctricos) perpendicularmente a través de la pila de dendritas, como hilos en un telar. Cada axón se conecta con las dendritas de decenas de miles de células de Purkinje.

Este nivel de interconectividad otorga a los 50 mil millones de neuronas del cerebelo una asombrosa capacidad de integración. Este circuito, exclusivo del cerebelo, puede procesar enormes cantidades de datos entrantes de los sentidos para regular el movimiento corporal. El movimiento fluido de una bailarina saltando por el escenario requiere que el cerebelo procese rápidamente información de todos los sentidos mientras rastrea las posiciones cambiantes de las extremidades, mantiene el equilibrio y mapea el espacio a través del cual se mueve el cuerpo. El cerebelo utiliza esa información dinámica para controlar los músculos con una sincronización precisa y para hacerlo en el contexto social adecuado, impulsado por la emoción y la motivación.

Fioravante y Rudolph me dijeron que los neurocientíficos ahora se están dando cuenta de que el poderoso circuito neuronal del cerebelo que integra información para el movimiento del cuerpo también lo equipa para manejar procesos y comportamientos mentales complejos.

“Por ejemplo, ahora mismo”, explicó Rudolph mientras hablábamos antes de que comenzara el simposio, “tú haces preguntas y nosotros damos respuestas. Ese es un comportamiento complejo”. Necesitaba comprender mi discurso, formular una respuesta y luego usar los músculos para producir palabras. También tuvo que asimilar mi lenguaje corporal y otras señales sutiles. “Por ejemplo, ahora mismo estás asintiendo, así que de esto puedo concluir que estás escuchando e interesado”, dijo.

Antes no había apreciado plenamente la complejidad del control motor necesario para el habla. La fisicalidad incluye no sólo la intrincada gimnasia de la lengua y los labios (para producir sonido y ajustar el tono y el volumen), sino también la gesticación. Nuestras palabras están programadas para no hablar sobre la otra persona y están reguladas por el contexto social: infundidas con la emoción adecuada e impulsadas por la motivación, el pensamiento, la anticipación y el estado de ánimo.

Coordinar estas diversas funciones requiere aprovechar casi todo lo que hace el cerebro, desde la regulación del ritmo cardíaco y la presión arterial, realizada en regiones profundas del cerebro, hasta el procesamiento de información sensorial y emocional, realizado por el sistema límbico. También requiere involucrarse con las funciones cognitivas de más alto nivel de comprensión, inhibición y toma de decisiones en la corteza cerebral prefrontal.

Para que el cerebelo haga eso, tendría que tener conexiones que abarquen todo el cerebro. Hasta ahora, faltaban pruebas de ello, pero nuevas técnicas están descubriendo estas vías.

Un centro de información sensorial

Hace apenas unas décadas, cuando los neuroanatomistas mapearon el cerebro, no pudieron encontrar ninguna conexión directa desde el cerebelo con las regiones del cerebro que controlan las emociones y la cognición, como el sistema límbico y la corteza prefrontal. Eso les llevó a creer que el cerebelo estaba algo aislado y no involucrado en estas funciones cognitivas superiores. Pero así como los bandidos pueden evadir un rastreador cambiando de vehículo, las señales neuronales pueden saltar de una neurona a la siguiente. Esta acción encubierta desvió a los neuroanatomistas del rastro del cerebelo.

Nuevos métodos han permitido a los neuroanatomistas rastrear esas vías desde el cerebelo a través de puntos de retransmisión, siguiéndolas por todo el cerebro. Los investigadores pueden, por ejemplo, plantar virus de la rabia en neuronas para ver con precisión con qué otras neuronas entran en contacto. Han diseñado genéticamente proteínas fluorescentes para que destellan cuando se activa un impulso neuronal, de modo que puedan ver el flujo de tráfico en los circuitos neuronales. También pueden rastrear las huellas dejadas por el tráfico neuronal: la aparición de proteínas producidas cuando se activa una neurona puede ayudar a identificar todas las células que se comunican en una red neuronal cuando se realiza un comportamiento específico.

En el simposio, los investigadores compartieron una avalancha de nuevos y fascinantes hallazgos revelados por estos nuevos métodos que demuestran la evolución de su comprensión del cerebelo.

Jessica Verpeut de la Universidad Estatal de Arizona informaron datos que describen la intrincada y expansiva red de conexiones cerebelosas que se activan en todo el cerebro de los ratones cuando socializan o aprenden a sortear un laberinto.

Rudolph compartió experimentos que muestran que el comportamiento maternal, estudiado en ratones hembra que cuidaban a sus crías, se veía afectado por hormonas que actúan sobre el cerebelo, especialmente la hormona oxitocina, que promueve el vínculo materno. Cuando este mecanismo fue interrumpido experimentalmente, la madre ya no cuidó a sus cachorros.

Yi-Mei Yang de la Universidad de Minnesota demostró que cuando alteraba ciertas neuronas cerebelosas, los ratones perdían interés en relacionarse con ratones desconocidos introducidos en su jaula. Sin embargo, no tuvieron dificultades para interactuar y recordar nuevos objetos inanimados. Esto indicó un déficit en la memoria compleja de reconocimiento social, similar a lo que experimentan las personas autistas.

De hecho, el cerebelo suele ser más pequeño en las personas autistas y Alexandra Badura del Centro Médico de la Universidad Erasmus en Rotterdam presentaron nuevos datos que sugieren que el cerebelo está involucrado en el autismo porque es un centro de información sensorial, especialmente para señales relacionadas con contextos sociales.

Esta nueva investigación va más allá de los estudios con ratones. Andreas Thiéme del Hospital Universitario de Essen en Alemania presentó una nueva prueba clínica utilizada para diagnosticar con precisión los deterioros emocionales y cognitivos causados ​​por el daño cerebeloso.

Estos nuevos e innovadores estudios muestran que además de controlar el movimiento, el cerebelo regula el comportamiento social y emocional complejo. Para lograr esta influencia global, el cerebelo debe ser un centro de procesamiento de datos con conexiones en todo el cerebro. No es de extrañar que tenga tantas neuronas. Para lograr este comando y control de alto nivel por sí solo, debe ser, de hecho, un pequeño cerebro.