Un estudio revela que el cerebro inicia su actividad antes de recibir estímulos sensoriales

Un equipo internacional de científicos, encabezado por investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz, ha identificado que la actividad eléctrica en el cerebro humano comienza antes de cualquier experiencia sensorial y sigue patrones estructurados, lo que apunta a una especie de configuración inicial en el desarrollo cerebral. Los hallazgos, obtenidos mediante el uso de organoides cerebrales (pequeñas réplicas tridimensionales de tejido cerebral humano cultivadas en laboratorio), han sido publicados recientemente en la revista Nature Neuroscience.

Tal Sharf, ingeniero en la Escuela de Ingeniería Baskin y autor principal del estudio, subraya que las células cerebrales muestran una notable capacidad de interacción incluso en las etapas más tempranas de su formación: «Estas células claramente interactúan entre sí y forman circuitos que se autoensamblan antes de que podamos experimentar algo del mundo exterior».

Este descubrimiento tiene implicaciones significativas para el estudio de los trastornos del neurodesarrollo, así como para evaluar el impacto de agentes contaminantes, como pesticidas o microplásticos, sobre el cerebro en formación.

El cerebro humano, comparable en su funcionamiento a un ordenador, opera mediante impulsos eléctricos emitidos por las neuronas. Sin embargo, uno de los grandes enigmas científicos ha sido determinar cuándo comienza esta actividad y cómo se organiza el cerebro en las fases iniciales del desarrollo, dado que todo este proceso ocurre durante la gestación.

Los organoides, desarrollados a partir de células madre humanas, representan una herramienta valiosa para observar directamente estas primeras etapas. Para el estudio, los científicos indujeron la formación de tejido cerebral y emplearon microchips especializados para registrar la actividad eléctrica del mismo. De este modo, pudieron monitorizar cómo se genera, desde la nada, una red neuronal capaz de sentar las bases del pensamiento y de la percepción sensorial.

Los resultados fueron reveladores: incluso antes de que el cerebro sea capaz de recibir estímulos complejos como imágenes o sonidos, sus células ya inician de manera espontánea una actividad eléctrica organizada, caracterizada por patrones que preceden al desarrollo de las funciones sensoriales y cognitivas.

Décadas de investigación en neurociencia han permitido constatar que las neuronas se activan según patrones que responden a una lógica interna, más allá de la simple aleatoriedad. Esta estructura, a menudo referida como «modo predeterminado», sirve de plataforma básica desde la cual se van refinando las respuestas sensoriales a medida que se produce la exposición al entorno. Así, el cerebro ya dispone de un esquema básico de funcionamiento antes de empezar a procesar los estímulos externos.

En su análisis de los organoides, Sharf y sus colegas observaron que los primeros patrones de activación neuronal guardan una asombrosa semejanza con este modo predeterminado del cerebro adulto. A pesar de no haber estado nunca expuestos a estímulos, estos tejidos ya presentan un complejo repertorio de secuencias temporales que podrían refinarse posteriormente para interpretar datos sensoriales específicos.

Esto sugiere la existencia de una programación genética inherente que rige la arquitectura neural desde sus fases más tempranas. En palabras de Sharf, «estos sistemas intrínsecamente autoorganizados podrían servir como base para construir una representación del mundo que nos rodea». Además, señala que «el hecho de que podamos verlos en estas etapas tempranas sugiere que la evolución ha encontrado una manera de que el sistema nervioso central pueda construir un mapa que nos permita navegar y relacionarnos con el entorno».