Neurociencias

El cerebro tiene un modo de bajo consumo para momentos críticos

Reduce la resolución de las imágenes visuales para mantener la actividad cognitiva

El cerebro tiene un modo de bajo consumo para momentos críticos
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Eduardo Martínez de la Fe

El cerebro, al igual que los ordenadores, dispone de un modo de bajo consumo de energía en el que reduce al mínimo su actividad hasta que pueda recargarse de nuevo y recuperar su funcionalidad cognitiva. Ese recurso informático nunca fue, propiamente hablando, un invento humano.

Una investigación de la Universidad de Edimburgo (Escocia), liderada por la neurocientífica Nathalie Rochefort, ha descubierto una estrategia de ahorro de energía en los sistemas visuales de los ratones, similar al modo de bajo consumo que emplean los ordenadores cuando tienen la batería a punto de agotarse.

Observó que, cuando a los ratones se les privaba de comida durante semanas, el tiempo suficiente para que perdieran entre un 15% y un 20% de su peso, las neuronas en la corteza visual reducían hasta un 29% la cantidad de adenosín trifosfato (ATP) utilizada en sus sinapsis o conexiones neuronales.

El ATP es un nucleótido fundamental en la obtención de energía celular que actúa como la gasolina de las neuronas: sin este nucleótido no pueden transmitir información sináptica.

Cuando reduce los niveles de ATP, el cerebro pierde capacidad visual y por ello reduce la resolución de las imágenes que procesa. De esta forma, mantiene su actividad básica, que la prioriza sobre la percepción del entorno: en momentos críticos, mejor ver mal que morir.

El descubrimiento podría tener implicaciones importantes para comprender cómo la desnutrición o incluso algunas formas de dieta pueden afectar a las percepciones del mundo de las personas, destaca al respecto la revista Quanta.

Hambre y cerebro

Este descubrimiento refuerza investigaciones previas, que confirman que el hambre puede cambiar el procesamiento neuronal y sesgar nuestra atención con la finalidad de ayudarnos a encontrar comida más rápidamente.

También se ha comprobado en moscas que, en momentos críticos, estimular los recuerdos (y forzar al cerebro a una actividad), precipita la muerte de los insectos, mientras que hacerles olvidar alarga sus vidas.

El nuevo experimento ha llevado estas investigaciones previas a niveles más complejos: mientras las moscas y mosquitos pueden tener unas 200.000 neuronas, los cerebros de los ratones llegan a 100 millones de células nerviosas.

El experimento desarrollado en ratones, a los que deliberadamente se les habían reducido los niveles habituales de energía, mostró el mecanismo cerebral que se pone en marcha en esos momentos de dificultad.

Menos voltaje

Lo que hace el cerebro en esos casos es, por un lado, reducir el voltaje de las conexiones neuronales para ahorrar energía, pero manteniendo las tasas de activación en el proceso de la información visual.

Eso significa que mantiene la conexión visual con el entorno, pero que reduce la calidad de la imagen para ahorrar energía y conservar durante más tiempo la actividad neuronal necesaria para procesar la percepción visual.

Este extremo fue confirmado por los investigadores en un experimento en el que se sometió a una prueba de percepción visual, tanto a ratones con hambre, como a ratones que no padecían escasez de energía. Los que tienen hambre veían peor.

También apreciaron un hecho significativo: el cerebro empieza a ahorrar energía y a reducir la resolución de la percepción visual antes incluso de que los síntomas del hambre aparezcan: se anticipa a lo que va a pasar para asegurar por encima de todo la actividad neuronal, aunque sea de peor calidad.

Sin embargo, al igual que pasa también con ordenadores y demás dispositivos electrónicos, desde que se recuperan los niveles de energía, el cerebro suspende el modo bajo consumo y ofrece una panorámica perfecta del entorno.

Conclusiones extrapolables

Los investigadores suponen que esta constatación, que se ha observado en las neuronas corticales visuales, puede hipotéticamente extrapolarse a otras áreas de la corteza, como la especializada en el olfato, y que incluso puede ser extensiva a todos los sentidos.

Asumiendo que la restricción de alimentos afecta a la función cerebral, podría pensarse asimismo que perturba los procesos de aprendizaje y de memoria.

También suscita dudas sobre si otros estados fisiológicos desencadenan procesos parecidos en el cerebro: por ejemplo, diferentes niveles de hormonas, ¿pueden alteran la percepción visual y hacer que dos individuos vean cosas diferentes de un mismo objeto? Eso significaría que se alteran las imágenes mentales de la realidad, algo que este experimento no ha investigado.

¿Invento humano?

No hay respuestas todavía a estas preguntas. Cuestión aparte sería extrapolar estos resultados a niveles humanos, cuyos cerebros son todavía mucho más complejos que los de los ratones: tienen unos 100.000 millones de neuronas.

La impresión es que el modo bajo consumo es extensivo a los humanos y otros mamíferos porque es un mecanismo fundamental para las neuronas, independientemente de la especie a la que pertenezcan, concluye Quanta. 

Eso significa que la idea de reducir el consumo de los ordenadores con poca batería, en realidad, nunca fue una ocurrencia propiamente humana. Estaba en el cerebro del que lo inventó. Es la paradoja epistemológica de esta investigación.

Referencia

Neocortex saves energy by reducing coding precision during food scarcity. Zahid Padamsey et al. Neuron, November 05, 2021. DOI:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.10.024

 

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