Neurobilogía de Redes Corticales

Este capítulo trata sobre cómo se ha desarrollado el sistema cognitivo; todas sus partes y los procesos involucrados para el funcionamiento del mismo. Habla acerca de la corteza y la neocorteza, y toca temas importantes como son los axones, dendritas y la sinapsis.

En la era Mesozoica, un grupo de reptiles desarrolló una estructura neural laminar en el área del telencéfalo. Esta estructura mamífera no fue la única que desarrollaron, pero sin duda la más importante, ya que se convertiría en la neocorteza de los mamíferos más adelante. No está claro cómo se originó, pero definitivamente ha sido de gran ayuda a los mamíferos a adaptarse a través de los años, a comunicarse mejor y a vivir muchos años más.

Se han realizado estudios comparativos para estudiar más a fondo el desarrollo de la neocorteza en el cerebro de específicos organismos. Se ha descubierto la neocortezalización: que al evolucionar, el tamaño y peso de la misma incrementa significativamente en las especies mamíferas. Sin embargo, las demás estructuras mantienen un tamaño proporcional al tamaño del cerebro. Este crecimiento se da tanto en grosor como en la superficie, ya que la densidad de las células decrece. Se da gracias a la multiplicación de unidades columnares radiales.

También se ha descubierto que un cerebro mamífero ya evolucionado posee mapas corticales más específicos, con áreas especializadas para guiar un proceso más organizado y preciso. Aspectos importantes como la proliferación de las áreas sensitivas corticales no han sido estudiados por completo, pero su investigación está en proceso. Sin embargo, hipótesis muestran que la corteza de asociación ha estado involucrada en provocar el surgimiento de áreas sensitivas y motoras.

La conectividad neocortical es un tema de importancia y ha sido estudiado más a fondo por los expertos. Mientras el grosor de la corteza incrementa y la densidad celular disminuye, se da una extensión o elongación de las dendritas. Esto se ha descubierto mediante el método de Golgi de tinción de estructuras específicas, y se ha llegado a la conclusión de la siguiente secuencia:
Formación de una capa plexiforme primordial debajo de la superficie cortical.
Formación de la placa cortical
Migración hace afuera de la zona ventricular hacia la capa superior de la placa cortical.
Descenso relativo de células hacia una parte de la corteza más profunda.
Proliferación de capas corticales

Al finalizar este proceso, las primeras células que llegaron se acomodan en las capas más profundas y las células nuevas permanecen en las capas de la superficie. La continuidad del proceso hace que el grosor de la placa cortical incremente. Es por esto que las dendritas se ven obligadas a estirarse para poder comunicarse con las células de capas distintas y lejanas a ellas.
Los datos explicados anteriormente han sido una prueba específica de la evolución de la corteza en el cerebro y de cómo se ha desarrollado la habilidad de comunicación entre células para formar un sistema cognitivo exitoso. Sin embargo, otra prueba de la evolución de los mamíferos se ve reflejada en la sustancia blanca, incluyendo el cuerpo calloso. Estudios realizados en insectívoros y primates indican que se ha expandido aceleradamente conforme han pasado los años.

Pasko Rakic ha realizado estudios acerca de la empriogenesis y procesos similares. La neocorteza surge de una capa germinal de células primordiales en la pared ventricular del tubo neural. La capa de proliferación tiene un “mapa” para guiar a través de fibras y axones terminales a cada célula a su respectivo lugar dentro del sistema. Este proceso requiere tiempo para finalizarse adecuadamente, ya que algunas células toman distintos caminos, a veces más largos y complejos, para llegar a su destino final.

Durante el segundo trimestre de gestación, el organismo ya ha completado su proceso de generación de neuronas. Sin embargo, durante el resto de la gestación y después del nacimiento todavía siguen creciendo algunas de ellas y migrando a sus lugares asignados. Cada neurona desarrolla axones y dendritas lo suficientemente largos y fuertes para hacer sinapsis con las otras. Después de haber terminado de organizarse, la neocorteza crece aún más, formando pliegues y cisuras.

La corteza pasa por períodos de exceso de neuronas y carencia, ya que la muerte neuronal es un hecho que no se detiene. Changeux y Danchin propusieron una hipótesis basada en la sinapsis para explicar ambos procesos de las neuronas. Algunos axones forman vainas de mielina durante un período de meses o incluso años. Las dendritas, por otro lado, continúan su crecimiento después del nacimiento del bebé, pero más tarde se internan en un proceso contrario y su tamaño disminuye en la etapa de la adultez.

En el cerebro existen sustancias químicas que influyen en el proceso discutido anteriormente, ya que cumplen funciones específicas dependiendo su liberación y retención. La hormona de crecimiento, tiroxina, promueve y protege el desarrollo normal de la corteza cerebral. Las neurotrofinas son substancias encargadas del crecimiento y protege la corteza visual, a la vez que sus propiedades son esenciales para el desarrollo de la plasticidad cerebral. Son liberadas desde las dendritas cuando un estímulo visual, por ejemplo, o alguna otra experiencia las activa.


La neocorteza forma relaciones con otras estructuras durante su proceso de desarrollo y madurez. Por ejemplo: axones del tálamo guían a las neuronas durante la migración. Estas relaciones corticales han generado una controversia en la ciencia:
- Flesching concluye que las áreas corticales siguen un orden cronológico para pasar el proceso de mielinización, y depende de este orden que las funciones específicas de cada área se desarrollen por completo.
- Otra idea afirma que el proceso de mielinización de los axones no es algo esencial para el funcionamiento de las estructuras en desarrollo.
- Este criterio elimina la posibilidad de un desarrollo en orden cronológico, al plantear la idea de que la sinaptogenesis y sinapsis ocurren al mismo tiempo en todas las regiones o áreas de la neocorteza
- Estudios realizados han descubierto que la corteza primaria auditiva se desarrolla sinápticamente más rápido que la corteza prefrontal de asociación.
Se ha concluido que la madurez cortical sí se da en un orden, de la primaria sensitiva hacia las áreas motoras de asociación, y que las modificaciones sinápticas y de mielinización se continúan dando hasta la pubertad del ser humano.

Se han elaborado estudios intensivos tanto en primates como en humanos. Sin embargo, ha sido más sencillo descubrir características esenciales acerca de la transmisión química y los neurotransmisores en el cerebro de un primate que en el de un ser humano. Pero gracias a estos estudios ha sido posible investigar el plan de desarrollo de la neocorteza y cómo esta se ve afectada por la interacción con el mundo exterior y de qué manera se da el proceso de selección entre neuronas y conexiones sinápticas, el cual funciona con las bases del Darwinismo. También se han encontrado pruebas para comprobar y comprender completamente la plasticidad, ya que la sustitución de funciones entre estructuras corticales sí es posible y es llevada a cabo en la vida de una persona.


Para determinar que la neocorteza está completamente formada desde el punto de vista físico, debemos saber que ésta está constituido por una gran cantidad de neuronas agrupadas en columnas de forma horizontal que a su vez cubren toda la corteza dorsal de los dos hemisferios del cerebro. Esta corteza dorsal está clasificada por áreas que les llamaron “citoarquitectura”, pueden diferir en tamaño, y forma. Las neuronas forman redes, y dependiendo el tamaño es éstas va a ser en nivel de complejidad de la acción que se está realizando.

Debemos recordar que para el funcionamiento de la neorcorteza se van a ir formando, agrupando y creciendo las representaciones cognitivas según la experiencia. Es por esto que decimos que el funcionamiento es subjetivo, ya que depende de cada persona y de cómo va a ir agrupando lo estímulos, no se ha llegado a un estudio específico que logre descubrir el enlace entre las redes cognitivas y lo que aprendemos por medio de la experiencia. Sin embargo se han establecido dos teorías que aún cuando tienen rasgos que difieren, se concluye que son esenciales la una con la otra para un funcionamiento estable.
- Seleccionismo: Habla que en nuestra corteza se encuentra lo innato y lo aprendido, quienes van organizar de forma de selección o eliminación las conexiones neurales que se dan principalmente por medio de los axones.
Está inspirado como ya se dijo en la evolución y la inmunología. Esta teoría es respaldada por la teoría de Edelman, la cual dice que la selección se basa en el ambiente, formando así una nueva red de neuronas quienes crearán un mapa. Éste será capaz de clasificar acciones más complejas como la percepción, memoria y comportamiento.
- Constructivista: Ésta dice que todo tipo de representación se basa solamente en la experiencia y en la evidencia del desarrollo cortical en función a la influencia que causa en nosotros el ambiente.

Los seleccionistas y constructivistas han llegado al acuerdo que la principal función de la sinapsis es la conectividad cognitiva de neuronas. Hay muchas personas que están en contra de este acuerdo, ya que dicen que la sinapsis no es la única forma de contacto entre neuronas.

Se han hecho varios experimentos para demostrar la experiencia sensorial en relación al crecimiento de los mapas corticales:
- Retraso del crecimiento por privación sensorial: Según la densidad que se va a dar en las columnas de dendritas, va a depender el tamaño de éstas.
- Expansión y proliferación por estimulación sensorial: Para que el tamaño y el crecimiento de las dendritas sea estable, va a depender del ambiente sensorial.

Hebb ofrece una teoría muy relevante en los modelos de representaciones cognitivas. Decía que la fuerza de la sinapsis iba a incrementar según la transmisión de impulsos que se dan entre ellos. Hebb divide su teoría en dos características fundamentales:
- Correlación y asociación de las estructuras cerebrales
- Relación que se da de las entradas en la estructura cerebral
Debemos saber que toda estructura de la sinapsis es creada por la genética.

Después que mencionamos cómo está constituida la neocorteza tanto física como funcional, es necesario hablar de partes que son esenciales (sistema límbico) en la formación de éste. Uno es el hipocampo, éste es la corteza vieja quien tiene toda la adquisición a la memoria tanto declarativa como motora. Las conexiones que se dan en el hipocampo son limitadas a las áreas de asociación y sólo se extienden al lóbulo frontal.

La amígdala contiene todo lo relacionado con las emociones también relacionado con la memoria, por ejemplo cuando entramos a una tienda y huele a la loción del novio, entonces de forma inconsciente nos sentimos felices y llenos de amor. La neocorteza es el destino final de muchos transmisores que se originan en el tronco cerebral como:
- Serotonina: transmisor que facilita el aprendizaje.
- GABA: es un neurotransmisor inhibitorio, de suma importancia para la cognición como la atención.
- Acetilcolina: transmisor para la memoria
- Glutamato: Neurotransmisor excitatorio.

La estructura de la corteza primaria y motora se considera como parte de la memoria, debido a que contienen información que ha sido guardad desde la evolución y que puede ser utilizada por el organismo para poderse adaptar el ambiente externo.

Hay una comunicación por medio de fibras convergentes, divergentes y recurrentes, de forma ascendente como descendente entre áreas corticales, la corteza occipital visual estriada hasta llegar al lóbulo frontal. Las redes cognitivas se organizan por auto-asociación. A medida que la señal va subiendo jerárquicamente la relación de redes de aleja más del mundo exterior.
Existen tres características importantes de las redes corticales:
- Están colocadas horizontalmente.
- La estructura de conexiones entre las redes se da en función paralela.
- Tienen un propiedad emergente.