¿Por qué el cerebro humano es tan complejo y asimétrico?

El cerebro especializa cada hemisferio en ciertas tareas para reducir la competencia por el espacio y el tiempo de actividad neuronal. De esta manera, puede procesar más información y resolver problemas más difíciles. Es una habilidad desarrollada por la complejidad cognitiva.

El cerebro humano es uno de los órganos más complejos y misteriosos de la naturaleza. A pesar de tener una forma casi simétrica, como la mayoría de los animales, algunas de sus funciones cognitivas están lateralizadas, es decir, se realizan preferentemente en uno de los dos hemisferios cerebrales.

Por ejemplo, el lenguaje suele estar localizado en el hemisferio izquierdo, mientras que el reconocimiento de caras se hace mejor con el derecho. ¿Qué ventaja evolutiva tiene esta asimetría cerebral? ¿Cómo surgió a lo largo de la historia de nuestra especie?

Un investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Luis F. Seoane, ha desarrollado una nueva teoría matemática que demuestra cómo la aparición de más complejidad cognitiva conlleva una presión evolutiva que favorece la lateralización cerebral. Su trabajo se publica en la revista Physical Review X.

Sistemas complejos

Seoane se basa en la ciencia de sistemas complejos, que estudia cómo las interacciones entre las partes de un sistema dan lugar a propiedades emergentes que no se pueden predecir a partir de las partes individuales.

Según esta perspectiva, la mente humana es una emergencia, es decir, una propiedad que surge de la interacción entre las neuronas del cerebro y alumbra así la complejidad cognitiva.

La complejidad cognitiva se define como la cantidad de información que puede procesar un sistema y se relaciona con el número y la diversidad de funciones mentales que puede realizar.

La herramienta desarrollada por Seoane permite estimar la complejidad cognitiva de un cerebro a partir de su estructura y su dinámica, así como analizar cómo cambia al romperse o restablecerse la simetría entre los hemisferios. De esta forma puede realizar cálculos sobre circuitos neuronales, determinar la presencia de simetrías y corroborar hipótesis experimentales.

Optimizar recursos

La teoría de Seoane explica que, para aumentar la complejidad cognitiva, el cerebro necesita optimizar el uso de sus recursos y evitar interferencias entre las distintas funciones mentales.

Una forma de lograrlo es especializar cada hemisferio en ciertas tareas, reduciendo así la competencia por el espacio y el tiempo neural. De esta manera, el cerebro puede procesar más información y resolver problemas más difíciles.

La teoría también predice que esta lateralización no es fija ni absoluta, sino que depende del contexto y del nivel de complejidad requerido.

Aplicaciones prácticas

En algunas situaciones, puede ser más conveniente usar ambos hemisferios de forma simétrica o incluso generar nuevas simetrías o asimetrías duplicando circuitos ya existentes.

Esta teoría no solo confirma una hipótesis ampliamente aceptada en la neurociencia, sino que también abre la puerta a aplicaciones prácticas en neuromedicina.

Por ejemplo, podría ayudar a evaluar cuál es el modo óptimo de trabajo para el cerebro en diferentes condiciones y si una configuración inadecuada puede afectar o causar patologías.

Rasgo evolutivo

La complejidad cognitiva es un rasgo que ha evolucionado a lo largo de la historia de la vida, en respuesta a las presiones ambientales y sociales que han favorecido la supervivencia y la reproducción de los organismos.

No es exclusiva de los humanos, sino que la complejidad cognitiva se ha observado en diferentes especies animales, como los primates, los cetáceos, los elefantes, los cuervos o las abejas.

Sin embargo, los humanos han alcanzado un nivel de complejidad cognitiva sin precedentes en la naturaleza, que les ha permitido desarrollar capacidades únicas como el lenguaje, la cultura, la cooperación o la creatividad.

Lateralidad funcional

La lateralidad es una habilidad de la complejidad cognitiva que se refiere a la preferencia por usar un lado del cuerpo más que el otro, como la mano, el ojo o el pie.

La lateralidad se relaciona con la distribución de funciones entre los dos hemisferios cerebrales, que tienen especializaciones distintas para procesar la información.

Por ejemplo, el hemisferio izquierdo suele estar más involucrado en el lenguaje, la lógica y el razonamiento matemático, mientras que el hemisferio derecho se encarga más de la percepción espacial, la creatividad y la emoción.

La lateralidad influye en el desarrollo de otras funciones cognitivas, como la memoria, la atención, la concentración, el aprendizaje o la resolución de problemas.

Eficiencia cerebral

También favorece la organización y la eficiencia del cerebro, al evitar interferencias y aprovechar mejor los recursos. Una lateralidad mal definida o cruzada puede provocar dificultades en el rendimiento cognitivo, como confusión, lentitud, errores o trastornos del aprendizaje.

La lateralidad se desarrolla desde el nacimiento hasta los 6 o 7 años de edad, y se puede estimular mediante ejercicios y actividades que favorezcan la coordinación motora, la orientación espacial y temporal, el equilibrio y la integración sensorial.

También se puede evaluar mediante pruebas específicas que midan el predominio lateral de cada parte del cuerpo y su relación con las funciones cognitivas.

La nueva herramienta matemática desarrollada por Seoane representa un paso importante para un mejor conocimiento de estos procesos cerebrales y para el desarrollo de tratamientos que mejoren las habilidades que potencian la complejidad cognitiva.

Referencia

Optimality Pressures toward Lateralization of Complex Brain Functions. Luís F. Seoane. Phys. Rev. X 13, 031028; 13 September 2023. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevX.13.031028