Cervell: manual de l'usuari

1.1. ESPECIFICACIONS TÈCNIQUES

1.2. VERSIÓ DEL SISTEMA

Aquest cervell és la versió 4.3.7 (G-3125)² d’un sistema nerviós acuradament evolucionat en centenars de milions d’anys de perfeccionaments genètics, per proporcionar-li una experiència completa de vida humana en aquest planeta.

Per a la guia de les actualitzacions (actualment no disponibles), consulti la secció “Versions futures”. [VERSIONS FUTURES, 223]

² La versió número 4.3.7 (G-3125) té la composició següent:

4 = invertebrats/vertebrats/mamífers/primats.

3 = homínids/australopitecs/Homo.

7 = Homo habilis / Homo ergaster / Homo erectus / Homo antecessor / Homo heidelbergensis / Homo sapiens / Homo sapiens sapiens.

G-3125 = nombre de generacions (estimació) des de l’adveniment del cervell d’home modern (Homo sapiens sapiens) fins al cervell de vostè.

2.0 COMPONENTS

Anatòmicament, el seu cervell es presenta com una sola cosa, però no ho és. Tot sovint és idealitzat com una xarxa de neurones, però això és una simplificació excessiva. Podríem dir, si de cas, que és una xarxa de xarxes de xarxes.

Cadascuna de les cèl·lules cerebrals [▸18], isoladament, podria ser vista com una microscòpica xarxa fonamental, governada per les instruccions genètiques que ella mateixa conté i operada per milions de canals iònics, bombes de sodi-potassi i altres artefactes químics que en regulen el potencial de membrana, és a dir, la diferència de voltatge entre l’exterior i l’interior. Però la realitat és que, tota sola, aquella unitat de càlcul isolada no serviria per a res. La neurona expressa tota la seva força en conjunció amb altres neurones.

No és casual que les informacions no es trobin a les cèl·lules cerebrals, sinó a les connexions entre elles, les sinapsis. [▸24]

Típicament una neurona pot tenir milers de connexions amb altres tantes neurones postsinàptiques. Les neurones adjacents s’organitzen en nuclis, les unitats funcionals —per exemple, només a l’hipotàlem, [▸51] que té la mida d’una ametlla, n’hi ha més de quinze, cadascun amb les seves feines específiques—, o bé s’encadenen per formar els circuits cerebrals que controlen funcions concretes del seu cervell, com el son o l’atenció. I així com moltes neurones formen un circuit, molts circuits uneixen les seves forces per produir resultats diversos com el llenguatge o l’empatia. És aquesta monumental xarxa de xarxes la que genera la consciència i la intel·ligència. [▸74]

El sistema no seria igual d’eficient si no fos per una altra xarxa paral·lela, amb la qual està íntimament intricada: la de les cèl·lules de neuròglia [▸34], que es dedica a nodrir, oxigenar i netejar les neurones i que, sobretot, regula la velocitat extraordinària dels axons —les autopistes neuronals de llarg recorregut [▸24]— i els recobreix amb un greix esblanqueït anomenat mielina, que, per dir-ho curt, amplifica el senyal. [▸37] El còrtex cerebral, que contràriament als nuclis està organitzat en sis estrats jeràrquics, deu la seva eficiència a la gran velocitat dels senyals a grans distàncies. Pensi només que la llargada total de les fibres mielíniques del seu cervell (començant per la matèria blanca que ajunta els dos hemisferis, el cos callós) és estimada aproximadament en cent cinquanta mil quilòmetres. Gairebé quatre vegades la circumferència de la Terra a l’equador.

Es podria afegir que, en aquesta xarxa de complexitat monstruosa, hi juguen en equip l’hemisferi dret i l’hemisferi esquerre (que regulen les parts oposades del cos), hi juguen en equip els quatre lòbuls i les diverses àrees funcionals del còrtex (que orquestren el pensament i les funcions executives) i també tots els altres components de la màquina cerebral, cadascun d’ells caracteritzat per la quantitat i la qualitat de les neurones que hostatja, cadascuna al seu lloc, amb la seva jerarquia i la seva missió. Dit altrament, la xarxa cerebral està formada per múltiples subxarxes.

La gran piràmide de Gizeh, La Gioconda, el Rèquiem de Mozart, els descobriments de la gravetat o de l’evolució natural són només alguns exemples de quines meravelles poden produir les neurones quan s’organitzen en la superxarxa de la ment humana.

2.1. NEURONES

Segons algunes estimacions, un ésser humà mascle de pes mitjà està compost per gairebé trenta-set bilions de cèl·lules. És a dir, tant si és una dama esvelta com un jovencell robust, per construir un exemplar humà com vostè s’han de menester un nombre exorbitant de maons biològics. I, de totes maneres, entre aquell garbuix de cèl·lules dels ossos i de la sang, del fetge i de la pell, n’hi ha un grup que se surt de la norma: el de les neurones.

Els maons del cervell tenen unes propietats sensacionals. Per començar, són elèctricament excitables i, en una intricada xarxa feta de centenars de bilions de connexions, es transmeten impulsos elèctrics i químics a centenars de quilòmetres per hora i en un arc temporal de pocs mil·lisegons.

Es calcula que en el seu encèfal n’hi ha vuitanta-sis mil milions,³ que l’acompanyen des del naixement fins a la mort: contràriament a totes les altres cèl·lules, la immensa majoria de les neurones sobreviu en tot el transcurs de la seva existència. [▸203] És la transmissió d’informacions electroquímiques a través d’una xarxa intricada de cèl·lules cerebrals allò que li permet, en aquest precís instant, llegir i comprendre. Aquesta xarxa és la que li consent la creació de records, idees, sentiments. I encara moltes més coses.

El cos central de les neurones, anomenat soma, té dimensions infinitesimals (el més petit té una amplada de 4 microns, 4 milionèsimes de metre) i tanmateix en alguns casos la cèl·lula es pot estendre per molts centímetres, és a dir, desenes de milers de vegades més lluny. Aquests prolongaments a llarga distància s’anomenen axons: cada neurona posseeix solament un axó, que, una mica com si fos un cable de transmissió, transporta la informació fora de la cèl·lula, cap a altres neurones. A la banda exactament oposada hi ha unes altres prolongacions, a una distància més breu, les dendrites: una neurona té múltiples dendrites d’una forma extremadament ramificada que, com si fossin cables receptors, intercepten les informacions i les transporten a dins de la cèl·lula.

Les neurones poden assumir moltes formes diverses —se’n compten més de dos-cents tipus—, però les divergències més significatives rauen en les funcions que desenvolupen a l’interior de la xarxa cerebral. Les neurones sensitives (anomenades també aferents, que “porten cap a dins”) porten els senyals que entren pels òrgans com els ulls i pels teixits com la pell cap al sistema nerviós central. Les neurones motores (o eferents, que “porten cap a fora”), en canvi, transporten senyals de tipus motor del sistema nerviós central als òrgans perifèrics, fins als dits dels peus, a través de l’espina dorsal. I les interneurones —és a dir, totes les altres— produeixen la meravella de la intel·ligència a través d’una xarxa de connexions monumentalment intricada.

Al cervell de l’Homo sapiens el nombre d’aquestes sinapsis és enorme. La sinapsi està composta pel terminal que transmet, el terminal que rep i l’espai infinitesimal entre tots dos, anomenat espai intersinàptic.

El llenguatge de les neurones és generat per un seguit de molècules diverses, els neurotransmissors, [▸27] que es posen en marxa quan ho ordena la cèl·lula. L’ordre arriba a través dels potencials d’acció, variacions de pocs mil·lisegons en la tensió elèctrica que travessa la cèl·lula, els quals desencadenen l’alliberament dels neurotransmissors (com la dopamina, la serotonina o la noradrenalina) cap a la cèl·lula receptora. Quan una neurona emet un potencial d’acció, “dispara” i envia un missatge a les neurones receptores que les incita al seu torn a disparar o bé les inhibeix al silenci.

A aquest sistema informatiu, ja prou complex, s’hi afegeixen les oscil·lacions neuronals, més conegudes com ones cerebrals. Es tracta d’un ritme regular a diverses freqüències (mesurades en hertzs, cicles per segon), que interessa diverses àrees del cervell segons els graus de vigília —des del son profund fins a l’excitació—, descobert als anys vint del segle passat gràcies a les primeres màquines per a l’encefalografia.

La xarxa neuronal disposa d’un sistema paral·lel de comunicació, la sinapsi elèctrica. Respecte de la química, és molt més ràpida, és digital (el senyal només és sí/no), està mancada d’axons a llarga distància i implica només neurones adjacents, tot sovint amb connexions soma-soma. Interessa només els nuclis, o grups de neurones organitzats en vies neuronals especialitzades, com si fossin unes altres tantes orquestres que toquen una partitura diferent. Seguint aquestes vies, les neurones estan connectades per les sinapsis químiques, però també per les elèctriques que coordinen l’activitat de l’orquestra, formada per milions de neurones músics. L’impuls elèctric, continu i sincronitzat, entre aquestes cèl·lules constitueix justament l’ona cerebral.

Ara queda clar que les ones cerebrals, inicialment estudiades per la seva estreta relació amb els mecanismes del son, [▸88] revesteixen un paper clau en la neurotransmissió i en les funcions cognitives i comportamentals. Com a mínim, perquè sincronitzen i donen el temps a cadascuna de les orquestres neuronals. Però potser encara fan més coses. El ritme de les ones cerebrals també podria estar lligat al misteri de la consciència, [▸125] però no n’hi ha proves conclusives.

2.1.1. Dendrites

És la selva més espessa i intricada que vostè hagi vist mai. Milers de milions d’arbres amb centenars de milers de milions de branques i bilions de fulles, tots connectats els uns amb els altres per tal de poder comunicar-se d’un racó a l’altre del bosc. És un bosc encantat. En part per la seva bellesa extraordinària, en part pels màgics resultats que produeix.

Les dendrites de la neurona, els terminals receptors de la cèl·lula nerviosa, recorden tant els arbres que en prenen el nom (en grec, dendron vol dir ‘arbre’). S’estenen en una explosió de branques i brancons que, segons el tipus de neurona, poden semblar un pi, una alzina, un baobab, una sequoia.

Després hi ha les fulles, que en el cas de les dendrites s’anomenen, curiosament, espines.⁴ Així com les fulles de l’arbre són els terminals receptors de la llum solar que engega la fotosíntesi, les dendrites i les seves espines són els terminals receptors de les informacions que arriben dels terminals transmissors d’altres neurones (no tots els tipus de neurones tenen dendrites amb espines).

I, com a tots els boscos, les ramificacions dels arbres i de les fulles neuronals no s’estan mai quietes. Fins a la darrera dècada no s’ha verificat el paper clau de les dendrites i de les seves espines en la plasticitat cerebral, és a dir, la capacitat del cervell de readaptar contínuament les connexions neuronals segons els inputs que rep. [▸71] L’aprenentatge i la memòria estan determinats per la força o la feblesa dels contactes sinàptics, així com pel creixement i l’adaptació de noves espines i noves dendrites. [▸157, 67]

La plasticitat del cervell no és una propietat abstracta: és el cervell que canvia físicament, amb el creixement de branques i fulles noves i amb la pèrdua de les que s’assequen. Passa a tots els boscos del món, tant si són cerebrals com vegetals.

2.1.2. Soma

El centre direccional de la neurona, anomenat soma, és el cos central de la cèl·lula, del qual es deriven les dendrites i l’axó. Genera l’energia necessària, fabrica les parts i les acobla. Externament és una membrana feta de greixos i de cadenes d’aminoàcids que protegeix la neurona de l’ambient extern. A l’interior hi ha una bateria de mecanismes especialitzats, començant pel nucli, que fa funcions tant d’arxiu com de fàbrica: conserva l’ADN, que conté totes les informacions per construir les proteïnes necessàries per a la supervivència, i fabrica l’ARN, amb el qual les sintetitza.

Els mitocondris, com qualsevol altra cèl·lula del cos, fan servir oxigen i glucosa per generar el combustible necessari, anomenat ATP (adenosinatrifosfat), però en quantitats pantagruèliques: no hi ha cap cèl·lula que tingui tanta gana com una neurona. [▸84]

2.1.3. Axó

Si, de dendrites receptores, en una neurona n’hi ha moltes, d’axó només n’hi ha un. Cada cèl·lula cerebral posseeix només una autopista per transmetre el senyal a les seves semblants.

Si les dendrites viuen als encontorns del soma cel·lular, en un radi de pocs microns, l’axó es pot estendre en una longitud de desenes de centímetres, que, a aquella escala, és una distància extraordinària.

Si les dendrites tendeixen a afuar-se, com fan les branques dels arbres, l’axó manté constant el seu diàmetre fins que no es divideix en tot de ramificacions transmissores, en connexió sinàptica amb nombroses altres neurones, anomenades terminals axònics.

Però entre els terminals receptors i transmissors de la neurona hi ha una altra diferència significativa: si el senyal químic que arriba a les dendrites pot ser intens o feble, o en qualsevol graduació intermèdia, el senyal elèctric que travessa l’axó hi és o no hi és, està encès o apagat. Des d’aquest punt de vista, es podria dir que les dendrites són enginys analògics, mentre que l’axó és fonamentalment digital.

La missió de l’axó no és tan sols la d’enviar la informació a gran distància, sinó també la d’enviar-la a gran velocitat: en casos extrems pot arribar als 720 quilòmetres per hora, 200 metres per segon. La velocitat depèn del diàmetre de l’axó i, sobretot, del gruix de la beina de mielina que l’aïlla d’interferències externes. Hi ha una relació directa entre la quantitat de mielina disponible i l’ús intensiu de l’axó. [▸157] Contràriament a les autopistes estatals, que es gasten amb el pas de molts automòbils, les autopistes neuronals es consoliden amb el pas de molts impulsos elèctrics.

Tot comença al turó axònic, el punt on el soma de la cèl·lula s’estreny per formar l’axó. Ve a ser com el centre de càlcul de tot el procés, allà on es fan les sumes i les restes: si el resultat supera un cert llindar elèctric, [▸27] indueix la neurona a disparar i deixar anar un potencial d’acció. És un esdeveniment durant el qual el potencial elèctric de la membrana cel·lular s’eleva durant uns pocs mil·lisegons, i de vegades amb una ràfega de desenes o centenars d’esdeveniments per segon.

La beina mielínica presenta unes interrupcions regulars, petitíssimes (anomenades nòduls de Ranvier), on l’axó queda exposat. En aquells nòduls, un sistema de canals fa entrar i sortir de la cèl·lula ions de sodi que amplifiquen el potencial d’acció, el qual, d’aquesta manera, salta literalment d’una beina mielínica a l’altra, a una velocitat que sense mielina no seria possible.

De fet, la mielina està fortament implicada en la intel·ligència humana. [▸157] I les nombroses patologies que inclouen la pèrdua de mielina, com l’esclerosi múltiple, deterioren la transmissió del potencial d’acció i, per tant, el funcionament correcte de la màquina cerebral.

Allò que dona color a l’anomenada matèria grisa del còrtex [▸56] és la forta concentració de cossos neuronals. El color de la matèria blanca, en canvi, és degut a la mielina. Els axons, que constitueixen la matèria blanca del cos callós, [▸54] és a dir, l’àrea de conjunció entre els dos hemisferis cerebrals, ocupen més espai que tots els somes, les dendrites i les espines junts.