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¿Qué Diablos es un Claustro?

Artículo original: What the Heck is a Claustrum?, Joel Frolich

Traducido por Diana Vela Escalera

Editado por Flavio Cupe Carbajal, Lucía de Vega Giráldez, Paloma Gómez Contreras, Iman Karrok El Ouarmany,  Judith Moreno Del Castillo, Camilla Quarchioni,  Jorge Luis Robalino Sánchez,  Ana Santa María González

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Dada su naturaleza subjetiva, la conciencia ya es un tema polémico en el mundo de la ciencia del cerebro. Mientras que algunos neurocientíficos dudan que la conciencia pueda siquiera estudiarse, otros todavía se esfuerzan en identificar partes del cerebro que apoyan la conciencia subjetiva. En una reunión de neurocientíficos celebrada el 15 de febrero en Bethesda (Maryland), un anuncio ha vuelto a poner de actualidad la búsqueda de la comprensión de la conciencia. Un equipo de neurocientíficos dirigido por Christof Koch ha identificado neuronas en una región cerebral conocida como claustro que envía fibras a toda la corteza cerebral, mucho más allá de donde se espera que se proyecten. Una neurona que se mostró en la presentación envolvió el cerebro como una “corona de espinas” con sus fibras colosales. Según Nature News, “Koch ve esto como evidencia de que el claustro podría coordinar entradas y salidas a través de todo el cerebro para crear conciencia.”

La hipótesis de que una región del cerebro pueda ocupar una posición privilegiada como guardián central de la conciencia suscitará sin duda el debate en una comunidad que suele resistirse a casi cualquier teoría de la conciencia. Pero antes de que exploremos la plausibilidad de la hipótesis, ¿qué diablos es un claustro?

“… ningún neurocirujano te puede realmente decir lo que pasaría si te quitaran la capa de neuronas de milímetros de espesor de tu cráneo.”

A diferencia de vecinos conocidos como la corteza cerebral, el cerebelo, la amígdala o la médula, el claustro sería ese vecino misterioso de tu bloque de apartamentos al que nunca has conocido. Cuando hablamos del claustro, nos referimos a una capa extremadamente delgada de neuronas que se sitúa justo debajo del lóbulo insular de la corteza, el lóbulo oculto que sólo puede ser visto por un cirujano si separa las otras partes de la corteza. La mayoría de los mamíferos, si no todos, tienen un claustro. Sin embargo, por extraño que parezca, nadie puede decir con certeza qué es lo que hace el claustro o por qué es importante. La aterradora verdad es que ningún neurocirujano realmente puede decirte qué pasaría si te quitara la capa de neuronas de milímetros de espesor de tu cráneo.
Probablemente, esto se debe a que el claustro tiene una forma demasiado extraña para ser manipulado o lesionado fácilmente. Cada cerebro tiene dos claustros orientados a lo largo de una línea que apunta desde el frente de la cabeza hacia atrás. Algo así como una tortita hecha a toda prisa en un viaje de camping, el claustro humano aparece como una lámina fina y enrevesada. Esto es diferente de la amígdala, que es una estructura pequeña y compacta. El borde simple de la amígdala podría coincidir fácilmente con el traicionero camino de la muerte tisular tras un ictus: de la extraña anatomía del claustro se deduce que no se puede lesionar fácilmente sin dañar también muchas estructuras cerebrales vecinas. Por este motivo, los médicos aún no han conocido a ningún paciente con una lesión o herida claustral que pueda asociarse claramente con un déficit conductual o cognitivo. Es más, los científicos no pueden fácilmente lesionar el claustro de un animal sin dañar otras áreas del cerebro. Como resultado, hasta la fecha, ningún experimento ha establecido un papel funcional para la pieza más curiosa de la anatomía del cerebro.
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Otro hecho extraño sobre el claustro es su escasez de diferentes tipos de células. En comparación con la abundante variedad de neuronas que se encuentran en otras áreas del cerebro, como la corteza, el claustro presenta sólo una pequeña cantidad diversa de neuronas. Teniendo en cuenta este hecho, combinado con la escasísima anchura del claustro, uno podría sentirse tentado a descartar el claustro como una región cerebral vestigial, una estructura anatómica como el apéndice humano que ya no sirve a ningún propósito claro, continuamente reducido generación tras generación por las parsimoniosas manos de la selección natural.

“… ninguna otra estructura cerebral de volumen comparable tiene tantas conexiones anatómicas con otras estructuras cerebrales.”

Pero hay mucha evidencia de que la imagen de arriba es incorrecta. El claustro del ratón transmite su importancia por la impactante amplitud de su proyección, que el equipo de Koch imaginó recientemente. Pero ¿podría ser todavía vestigial el claustro humano? Esto también es poco probable. Un estudio de neuroimagen en humanos realizado por Jack Van Horn y sus compañeros de trabajo en 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 claustro es como una estación de tren pequeñita que, a pesar de su tamaño compacto, manda y recibe salidas y llegadas de una gran cantidad de otras estaciones de tren. La conectividad extremadamente alta del claustro sugiere que es falsamente importante en uno o más redes neuronales. De hecho, la información sensorial de casi todas las regiones de la corteza llegan al claustro.
Dada esta imagen revisada del claustro —que está muy lejos de ser un apéndice neural— surge una nueva falacia. No es difícil de imaginar el claustro como un centro de comando del cerebro, con su interior repleto de monitores de televisión que muestra toda la actividad del cerebro, mientras un hombrecito bebe limonada y aprieta botones. Tal vez seamos más llamados a esta hipótesis cuestionable con un informe publicado sobre una mujer que tuvo electrodos insertados profundamente en su cerebro para tratar las convulsiones. La estimulación administrada por un electrodo entre el claustro izquierdo y la corteza insular provocó que la mujer perdiera su conciencia, la cual recuperó una vez que la estimulación fue finalizada. Dado que cuando otros electrodos colocados cerca no tuvieron el mismo efecto, este informe de caso se hizo la cosa más cercana que los científicos tienen de un estudio adecuado de las lesiones del claustro.
Entonces, ¿es el claustro un centro de comando figurativo? Un concepto similar fue concebido por el matemático y filósofo francés del siglo XVII, René Descartes. Descartes imaginó que había un punto en el cerebro donde toda la información sensorial cruzaba y un alma eterna se sentaba y observaba. De hecho, él imaginó que la ubicación era la glándula pineal —una pequeña glándula endocrina en el cerebro— dado su cómoda y ubicación centralizada entre ambos hemisferios cerebrales. Por esta razón, las teorías modernas que enfatizan una parte del cerebro como centro de comando o el alma a menudo se denominan como Teatros Cartesianos. La metáfora de un hombrecito sentado dentro de un teatro en el cerebro y observando una exhibición de todo su contenido es tentadora, pero su lógica es circular. ¿Cómo mira este hombrecito la pantalla? ¿Dónde está su cerebro? ¿Cómo le da sentido al teatro que lo rodea?
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¿Tiene el cerebro un centro de comando privilegiado? René Descartes creía que el cerebro y el alma interactuaban en la glándula pineal.
Koch y su difunto compañero de trabajo, Francis Crick, codescubridor de la estructura de doble hélice del ADN, han comentado esta perspectiva del claustro. Ellos enfatizaron que el claustro 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 sola cosa. Por ejemplo, la forma, el color y el tamaño de una pelota de baloncesto se procesan en diferentes áreas del cerebro, a pesar 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 integra información a través de muchas estructuras o módulos que dan lugar a la conciencia. Tononi y otros apuntan a menudo hacia la coexistencia de conexiones anatómicas tanto de largo como de corto alcance dentro de la corteza cerebral como apoyo a dicha integración. En esta perspectiva, la responsabilidad de la integración de información se distribuye a lo largo de la corteza mediante una red de diferentes fibras. La conciencia se autoorganiza en el marco de esta teoría: no surge de cualquier solo lugar o módulo, sino más bien de las interacciones entre muchos diferentes módulos cerebrales.
Una idea implica que una estructura como el claustro sirve un papel privilegiado como conductor de orquesta, sincronizando e integrando actividad entre hemisferios cerebrales. Esta idea parece plantear un desafío sutil a la imagen predominante del cerebro, donde se enfatiza la auto-organización y la actividad distribuida. Sin embargo, incluso si el desafío tiene mérito, es importante subrayar que el claustro es probablemente simplemente necesario y no significativo para la conciencia. En otras palabras, la actividad distribuida desde otras áreas del cerebro todavía importa inmensamente. El conductor tal vez sea necesario para que la orquesta actúe, ¡pero no hace falta decir que necesitamos a la orquesta para tocar la música!
Por ahora, las teorías sobre la función del claustro siguen siendo especulativas. Aunque ningún estudio hasta la fecha ha demostrado rigurosamente una función para esta estructura cerebral inusual, un posible enfoque sería expresar proteínas especiales llamadas opsinas en el claustro. Estas proteínas desencadenan la actividad neuronal cuando son estimuladas por la luz. De esta manera, los neurocientíficos podrían iluminar el claustro con luz láser para excitar o inhibir las neuronas claustrales, lo que podría desentrañar su relación causal con diferentes comportamientos. Esta técnica, llamada optogenética, requeriría que los científicos identificaran primero una huella genética de los genes (expresados por las neuronas claustrales) antes de que puedan ser el objetivo de la expresión de opsina.
Incluso ante el anuncio reciente de Koch, la función de esta estructura cerebral inusual sigue siendo un misterio. En el océano del cerebro, hay mucho territorio inexplorado por descubrir. A los jóvenes que estudian el cerebro les esperan muchas oportunidades de hacerse un nombre. Al fin y al cabo, en lo que respecta a la función, todavía no sabemos qué demonios es un claustro.
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Escucha la charla en inglés de Koch en la reunión de la iniciativa BRAIN aquí (pasa hasta las 2:11:30).

Este artículo también fue presentado in Psychology Today.
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Escrito por Joel Frolich
Ilustrado por Jooyeun Lee y imágenes adaptadas de Wikimedia Commons
Traducido por Diana Vela Escalera
Editado por Flavio Cupe Carbajal, Lucía de Vega Giráldez, Paloma Gómez Contreras, Iman Karrok El Ouarmany,  Judith Moreno Del Castillo, Camilla Quarchioni,  Jorge Luis Robalino Sánchez,  Ana Santa María González
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Claustrum_Cover_Knowing-NeuronsReferencias

Reardon, S. (2017). A giant neuron found wrapped around entire mouse brain. Nature News, Retrieved on February 26, 2017 from http://www.nature.com/news/a-giant-neuron-found-wrapped-around-entire-mouse-brain-1.21539#/ref-link-1

Torgerson, C. M., Irimia, A., Goh, S. Y., & Van Horn, J. D. (2015). The DTI connectivity of the human claustrum. Human brain mapping, 36(3), 827-838.

Crick, F. C., & Koch, C. (2005). What is the function of the claustrum?. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 360(1458), 1271-1279

Dennett, D. C. (1993). Consciousness explained. Penguin UK.

Author

  • Joel Frohlich

    Joel Frohlich es un postdoctorado que estudia la consciencia en el laboratorio de Martin Monti en UCLA. Está interesado en utilizar la actividad cerebral registrada con la electroencefalografía para inferir cuándo una persona está consciente. Joel obtuvo su doctorado de UCLA en el 2018 estudiando marcadores electroencefalográficos de trastornos del neurodesarrollo en el laboratorio de Shafali Jeste. También puede visitar el blog de Joel: Conciencia, autoorganización y neurociencia en Psychology Today. Para

Joel Frohlich

Joel Frohlich es un postdoctorado que estudia la consciencia en el laboratorio de Martin Monti en UCLA. Está interesado en utilizar la actividad cerebral registrada con la electroencefalografía para inferir cuándo una persona está consciente. Joel obtuvo su doctorado de UCLA en el 2018 estudiando marcadores electroencefalográficos de trastornos del neurodesarrollo en el laboratorio de Shafali Jeste. También puede visitar el blog de Joel: Conciencia, autoorganización y neurociencia en Psychology Today. Para