Cómo controla el cerebro el gasto energético

Neurociencias. Matemáticos y neurocientíficos han elaborado un complejo modelo matemático que predice y confirma la forma en que el cerebro realiza demandas de sus neuronas y planea los movimientos con estrategias que alcancen el máximo en el ahorro.

La naturaleza aborrece el despilfarro de energía. De hecho, millones y millones de años de evolución han dado como resultado conexiones neuronales predispuestas al ahorro de gastos y un cerebro que ha organizado su trabajo de forma efectiva y con la meta final de guardar tanta energía como sea necesaria. No debemos olvidar que durante millones de años, los homínidos no sabían cuándo obtendrían el próximo alimento, todo esto cambió con la llegada de los asentamientos agricultores, pero antes, lo principal era ahorrar para los momentos secos en el futuro.

Sin embargo, en los diez mil años que llevamos en asentamientos, el ser humano ha evolucionado más rápido que nunca gracias al desarrollo cultural. La cultura humana, un elemento básico para la especie, es tan importante, que muchos científicos aseguran que ya ha reemplazado a la selección natural y es el impulso que mueve la evolución moderna.

De todas formas, el producto final continúa sorprendiéndonos con sus estrategias para mantenernos en alerta y con vida. En esta ocasión, investigadores en la Universidad de Borgoña, en Francia, han conseguido visualizar la forma en que nuestro órgano gris y blanco ahorra energía. Por ejemplo, si la orden es alcanzar un objeto, el cerebro prepara comandos neuronales que son enviados a músculos esenciales en una estrategia que le permite disminuir el gasto de energía en realizar la orden. El experimento fue publicado en el diario científico “Plos de biología computacional” por matemáticos y neurocientíficos.

“Iniciamos nuestros experimentos basados en la filosofía de que el cerebro es el controlador máximo, un órgano que se ha desarrollado para controlar y organizar todas sus funciones con la menor energía necesaria. En la mayoría de los estudios, hemos visto que el cerebro realiza sus órdenes a priori, precisamente con la intención de ahorrar, no obstante, todos los modelos que hemos obtenido fracasan a la hora de explicar cómo la interacción con el medio es integrada en este modelo de optimización”, explicó el doctor Bastien Berret, uno de los autores del experimento.

Los investigadores elaboraron complejos modelos matemáticos para averiguar cómo el cerebro utiliza la fuerza de la gravedad para optimizar el gasto de energía en los músculos al mover los brazos. “El cerebro usa esas pequeñas pausas de músculos inactivos para equilibrar el gasto, así como una madre controla el presupuesto de la casa activando y desactivando consumos”, explicaron los investigadores.

El problema de la gravedad

Estamos limitados por las propiedades físicas de nuestro planeta, más aún, del Universo que habitamos. Hemos evolucionado sobre el planeta Tierra y sus propiedades confinan las posibilidades de todas las especies. Una de estas propiedades es la gravedad. Esta fuerza actúa contra nuestros movimientos, necesitamos de más fuerza para ponernos de pie o levantar cualquier cosa del suelo, la gravedad actúa también contra nuestros cuerpos y nos encorva con la vejez. Necesitamos de más energía para contrarrestar ese impulso que nos restringe. La actividad de un músculo es muy distinta cuando subimos el brazo que cuando lo bajamos, pero los investigadores observaron que el cerebro es capaz de usar la gravedad en formas que puedan ayudarlo a ahorrar energía en vez de gastar más para luchar contra su fuerza.

Para la disfunción muscular

Comprender cómo el cerebro controla, organiza y manipula los músculos del cuerpo beneficia todos los estudios sobre funcionamiento motor. Los autores explican que el órgano planifica todos sus movimientos integrando factores biológicos y ambientales. El cerebro se beneficia de la gravedad, como poner un carro en neutro cuando baja para ahorrar gasolina, usa esos momentos de pausa para recargar y guardar. “Este conocimiento puede ayudar a las personas en rehabilitación por problemas motores. Este experimento también confirma que las matemáticas, que sólo eran usadas como una forma de organizar los objetos a nuestro alrededor, ahora también es capaz de descubrir propiedades de los organismos vivos”, explicaron los investigadores en Plos.


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