¿Qué demonios es un Claustrum?

Dada su naturaleza subjetiva, la conciencia ya es un tema controvertido en el mundo de la ciencia del cerebro. Mientras que algunos neurocientíficos dudan de que la conciencia pueda incluso estudiarse, otros aún se esfuerzan por identificar partes del cerebro que apoyan la conciencia subjetiva. En una reunión de neurocientíficos el 15 de febrero en Bethesda, Maryland, un anuncio ha impulsado la búsqueda de volver a poner la conciencia en el centro de atención. Un equipo de neurocientíficos dirigido por Christof Koch ha identificado neuronas en una región cerebral relativamente oscura conocida como claustrum que envía fibras a lo largo de toda la corteza cerebral, mucho más allá de donde se espera que se proyecten. Una neurona mostrada en la presentación envolvió el cerebro como una "corona de espinas" con sus fibras colosales. Según Nature News, "Koch ve esto como una evidencia de que el claustrum podría estar coordinando entradas y salidas en todo el cerebro para crear conciencia".

La hipótesis de que una región del cerebro puede ocupar una posición privilegiada como el guardián central de la conciencia seguramente provocará el debate en una comunidad que a menudo es escéptica de casi cualquier teoría de la conciencia en primer lugar. Pero antes de explorar la plausibilidad de esta hipótesis, ¿qué diablos es un claustrum?

A diferencia de amigos familiares como la corteza cerebral, el cerebelo, la amígdala o la médula, el claustrum se siente como el vecino misterioso en su edificio de apartamentos que nunca ha conocido. Cuando hablamos del claustrum, nos referimos a una hoja extremadamente delgada de neuronas situada justo debajo del lóbulo insular de la corteza, el lóbulo oculto que solo puede ser visto por un cirujano si se separan otras partes de la corteza. La mayoría, si no todos, los mamíferos tienen claustrum. Pero, por extraño que parezca, nadie puede decir lo que hace el claustrum o por qué es importante. La espeluznante verdad es que ningún cirujano cerebral realmente puede decirle qué pasaría si él o ella retirara este manto de neuronas de mil milímetros de su cráneo.

Gray's Anatomy/Wikimedia Commons
El claustrum se muestra como una hoja azul debajo de la corteza.
Fuente: Grey's Anatomy / Wikimedia Commons

Esto es probable porque el claustrum tiene una forma muy extraña para manipular o lesionar fácilmente. Cada cerebro tiene dos claustras orientadas a lo largo de una línea que apunta desde el frente de la cabeza hacia la parte posterior. Como un panqueque descuidado cocinado apresuradamente en un viaje de campamento, el claustrum humano aparece como una hoja delgada y enrevesada. A diferencia de la amígdala en forma de nuez, una estructura pequeña y compacta cuyo borde simple podría coincidir fácilmente con el traicionero camino de la muerte del tejido después de un derrame cerebral, la extraña anatomía del claustrum significa que no puede lesionarse fácilmente sin dañar también muchas estructuras cerebrales vecinas. Por esta razón, los médicos aún tienen que conocer a un paciente cuya lesión o lesión claustral puede asociarse claramente con un déficit conductual o cognitivo. Además, los científicos no pueden lesionar fácilmente el claustrum de un animal sin dañar otras áreas del cerebro. Como resultado, ningún experimento hasta la fecha ha establecido claramente un rol funcional para la pieza de anatomía más curiosa del cerebro.

Otro hecho extraño sobre el claustrum es su escasez de diferentes tipos de células. En comparación con la rica variedad de neuronas que se encuentran en otras partes del cerebro, como la corteza, el claustrum presenta solo algunos tipos diferentes de neuronas. Dado este hecho, combinado con el angosto ancho del claustrum, uno podría sentirse tentado a descartar el claustrum como una región vestigial del cerebro, una estructura anatómica como el apéndice humano que ya no sirve para ningún propósito claro, continuamente reducido de generación en generación por los parsimoniosos manos de la selección natural.

Pero hay mucha evidencia de que la imagen de arriba es incorrecta. El claustrum del ratón transmite su importancia por la impactante amplitud de sus proyecciones que el equipo de Koch recientemente ha fotografiado. ¿Pero podría el claustrum humano seguir siendo vestigial? Esto también es poco probable. Un estudio de neuroimagen de humanos realizado por Jack Van Horn y sus colegas de la Universidad del Sur de California reveló que ninguna otra estructura cerebral de volumen comparable tiene tantas conexiones anatómicas con otras estructuras cerebrales. En otras palabras, el claustrum es como una pequeña estación de tren que, a pesar de su tamaño compacto, envía y recibe salidas y llegadas de un gran número de otras estaciones de tren. La conectividad extremadamente alta del claustrum sugiere que es engañosamente importante en una o más redes cerebrales. De hecho, la entrada sensorial de casi todas las regiones de la corteza llega al claustrum.

Gattass et al., Front. Syst. Neurosci., 07 May 2014 (Creative Commons license)
Las conexiones entre muchas otras regiones del cerebro y el claustrum se mapean aquí en color.
Fuente: Gattass et al., Front. Syst. Neurosci., 07 de mayo de 2014 (licencia de Creative Commons)

Dada esta imagen revisada del claustrum, muy diferente de un apéndice neuronal, una nueva falacia llama la atención. No es difícil imaginar el claustrum como una especie de centro de comando del cerebro, su interior forrado con monitores de televisión que muestran la actividad completa del cerebro, mientras que un hombre pequeño bebe limonada y presiona botones. Quizá seamos aún más atraídos hacia esta hipótesis cuestionable por un informe publicado de una mujer con electrodos insertados profundamente en su cerebro para tratar las convulsiones. La estimulación entregada por un electrodo entre el claustrum izquierdo y la corteza insular hizo que la mujer perdiera el conocimiento, que recuperó después de que la estimulación terminó. Dado que otros electrodos colocados cerca no tuvieron el mismo efecto, este informe de caso es lo más cercano que los científicos tienen a un estudio de lesión apropiado del claustrum.

Entonces, ¿el claustrum es un centro de comando figurativo? Un concepto similar fue concebido por el matemático y filósofo francés del siglo XVII Rene Descartes . Descartes imaginó que había un punto en el cerebro donde toda la información sensorial se cruza y un alma eterna se sienta y mira. De hecho, imaginaba que este lugar sería la glándula pineal, una pequeña glándula endocrina en el cerebro, dada su cómoda ubicación centralizada entre ambos hemisferios cerebrales. Por esta razón, las teorías modernas que enfatizan una parte del cerebro como centro de comando o alma a menudo se denominan teatros cartesianos . La metáfora de un pequeño hombre sentado dentro de un teatro en el cerebro y mirando una exhibición de todos sus contenidos es tentador, pero su lógica es circular. ¿Cómo mira este hombrecito la exhibición? ¿Dónde está su cerebro y cómo le da sentido al teatro que lo rodea?

Rene Descartes (Wikimedia Commons)
¿El cerebro tiene un centro de comando privilegiado? René Descartes creía que el cerebro y el alma interactúan en la glándula pineal.
Fuente: Rene Descartes (Wikimedia Commons)

Koch y su difunto colega Francis Crick , co-descubridor de la estructura de doble hélice del ADN, han comentado sobre esta visión del claustrum enfatizando que el claustrum es más probable que sea un director de orquesta que un centro de comando. Científicos como Crick y Koch que estudian la conciencia deben explicar por qué la conciencia se siente como una cosa. Por ejemplo, la forma, el color y el tamaño de una pelota de baloncesto se procesan en diferentes áreas del cerebro, a pesar del hecho de que todas estas características están integradas en un todo. Muchas teorías populares de la conciencia, como la Teoría de la Información Integrada de Giulio Tononi , enfatizan la necesidad de un cerebro que integre información a través de muchas estructuras o módulos para dar lugar a la conciencia. Tononi y otros a menudo señalan la coexistencia de conexiones anatómicas de largo alcance y de corto alcance dentro de la corteza cerebral como soporte de dicha integración. Desde este punto de vista, la responsabilidad de integrar información se distribuye a través de la corteza por una red de fibras diferentes. La conciencia se autoorganiza en el marco de esta teoría: no surgiendo de un lugar o módulo en particular, sino más bien, las interacciones entre muchos módulos cerebrales diferentes.

La idea de que una estructura como el claustrum desempeña un papel privilegiado como director de orquesta, sincronizando e integrando la actividad entre los hemisferios cerebrales, parece plantear un desafío sutil a la imagen prevaleciente del cerebro que enfatiza la autoorganización y la actividad distribuida. Sin embargo, incluso si este desafío tiene mérito, es importante hacer hincapié en que es probable que el claustrum sea meramente necesario y no suficiente para la conciencia. En otras palabras, la actividad distribuida de otras áreas del cerebro sigue siendo importante. El conductor puede ser necesario para la orquesta, pero, huelga decirlo, ¡todavía necesitamos la orquesta para tocar la música!

Por ahora, las teorías sobre la función del claustrum siguen siendo especulativas. Si bien ningún estudio hasta la fecha ha demostrado rigurosamente una función para este panqueque de forma extraña, un posible enfoque sería expresar proteínas especiales llamadas opsinas en el claustrum que activan la actividad neuronal cuando son estimuladas por la luz. De esta manera, los neurocientíficos podrían encender la luz láser en el claustrum para excitar o inhibir las neuronas claustrales, y así separar su relación causal con diferentes comportamientos. Esta técnica, llamada optogenética , requeriría que los científicos identifiquen primero una huella genética de los genes expresados ​​por las neuronas claustrales antes de que puedan ser elegidos para la expresión de opsina.

Incluso a la luz del reciente anuncio de Koch, la función de esta inusual estructura cerebral sigue siendo misteriosa. En el océano del cerebro, hay mucho territorio inexplorado aún por explorar. Para los jóvenes estudiantes que estudian el cerebro, muchas oportunidades para hacerse un nombre lo esperan. Después de todo, en lo que respecta a la función, todavía no sabemos qué diablos es un claustrum.

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Vea la charla de Koch en la reunión de la iniciativa BRAIN aquí (omita a 2:11:30).

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