Читать книгу: «Cervell: manual de l'usuari»

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.

2.1.4. Sinapsis

Després de les dendrites, el soma i l’axó, s’arriba finalment a la terminació de la neurona: la sinapsi. És el punt de conjunció entre els terminals axònics d’una neurona (presinàptica) i les branques, les fulles o el cos d’una altra neurona (postsinàptica). Però el cas singular és que no es tracta d’un autèntic contacte entre totes dues. De fet, el tercer component de la sinapsi és la distància infinitesimal (entre 20 i 40 milmilionèsimes de metre) que hi ha entremig, la fenedura sinàptica o espai sinàptic. És allà on s’encén la meravella encantada del bosc neuronal: el punt exacte on les cèl·lules de la intel·ligència dialoguen i fan servir el diccionari de la química.

El terminal de l’axó conserva els neurotransmissors en petites esferes anomenades vesícules. Seguint l’ordre del potencial d’acció, les vesícules deixen anar els neurotransmissors, que travessen l’espai sinàptic i entren en contacte amb els receptors de la segona neurona, i contribueixen d’aquesta manera a disparar un senyal, tant si és excitador com inhibidor. És només una baula de la meravellosa cadena de senyals que travessa el seu encèfal milions de vegades per segon, per tal de permetre-li recordar el passat, projectar el futur i moure les cames en el present.

Si fer una estimació del nombre mitjà de neurones existents en un cervell humà ha estat possible d’alguna manera, [▸18] calcular el nombre de les sinapsis sembla una empresa inabastable. No tan sols perquè són molt més petites que una neurona, o perquè s’enreden de manera inextricable en aquell bosc, sinó també perquè el seu nombre disminueix al llarg de la vida.

Una neurona pot estar connectada a desenes de milers d’altres neurones, fins i tot de zones remotes del cervell. La neurona piramidal, la cèl·lula més freqüent del còrtex cerebral, la part més distintiva del cervell sapiens, té entre cinc mil i cinquanta mil connexions receptores, o postsinàptiques. La cèl·lula de Purkinje, un altre tipus de neurona, en pot tenir fins a cent mil. Segons algunes estimacions, en un cervell adult jove el total ronda els cent cinquanta bilions de sinapsis.

De totes maneres, la qüestió central no és tant aquesta com la força explosiva de la xarxa, la seva matemàtica exponencial.

Agafem una hipotètica neurona estàndard, que dialoga sinàpticament “només” amb un miler d’altres neurones. Cadascuna d’aquestes està connectada potencialment amb unes altres mil, de manera que en el segon pas —al cap de pocs millisegons—la informació arriba a un milió de cèl·lules (1.000 x 1.000). Al tercer pas, si absurdament estiguessin totes connectades amb unes altres mil, el total arribaria als mil milions (1.000 x 1.000 x 1.000). Aquest càlcul no té sentit perquè, entre els diversos tipus de cèl·lules, entre els diversos nuclis i vies neuronals, tot és força més complex. Però dona una idea de com n’és, de potent, tot el mecanisme. Es diu que en János Szentágothai, el llegendari anatomista hongarès, havia calculat que entre qualsevol neurona hi havia només “sis graus de separació”, ben bé com es descriu en la pel·lícula del mateix títol sobre els vincles estrets que hi ha entre els humans. Però sis graus són el cas límit. Normalment la separació entre neurones és encara inferior i dialoguen d’una banda a l’altra del cervell amb una velocitat desaforada. Una cèl·lula pot disparar cada pocs segons, però també pot fer-ho dues-centes vegades per segon.

Les sinapsis també són objecte de plasticitat cerebral. Considerades en un temps fixes i estables, avui sabem que les connexions sinàptiques poden ser més o menys fortes, és a dir, més o menys capaces d’influenciar el comportament de les neurones receptores. Tot depèn de quan es fa servir una sinapsi: com més vegades s’encén, més potent i estable serà la connexió entre dues cèl·lules cerebrals. [▸11] Aquest fenomen, anomenat potenciació a llarg termini o LTP (long-term potentiation), té importants conseqüències pràctiques en els sistemes de l’aprenentatge [▸157] i de la memòria. [▸67] I, en el vessant oposat, també en els processos d’habituació i dependència. [▸186]

2.2. NEUROTRANSMISSORS

El cervell parla la llengua dels neurotransmissors. En qualsevol moment, tant si vostè està llegint un llibre com contemplant un panorama, una tempesta química travessa constantment el seu encèfal. Sense repòs, milions de molècules microscòpiques abandonen les vesícules d’una neurona, travessen l’espai sinàptic i es combinen amb els receptors d’una altra neurona, cadascuna d’elles transportant el seu missatge químic. El cervell fa servir els neurotransmissors per dir al cor que bategui, als pulmons que respirin, a l’estómac que digereixi. Però aquestes molècules també serveixen per impartir l’ordre de dormir o de parar atenció, d’aprendre o d’oblidar, d’excitar-se o de relaxar-se. En fi, sí, tot —incloent-hi els matisos més racionals i més inconscients del comportament humà— és mediat per un exèrcit de neurotransmissors i per la complicada manera com interactuen. Se n’han comptat més de cent, però no es pot descartar que encara en quedin per descobrir.

Els missatges sinàptics poden ser en mesura variable excitadors o inhibidors, segons quins siguin els neurotransmissors que parteixen d’una neurona, i segons els receptors que els capturen a la neurona adjacent. Però aquesta neurona pot estar connectada a molts milers d’altres neurones a través d’unes altres tantes sinapsis, i rebre, per tant, al mateix temps l’impuls de centenars o milers d’aquestes. Els missatges excitadors o inhibidors són “sumats” a l’interior de la cèl·lula, que, gràcies a un sofisticat sistema de bombes que regula l’accés o la sortida d’ions de sodi i de potassi, manté la membrana a un potencial elèctric estable “de repòs” de –70 mil·livolts. Els neurotransmissors excitadors contribueixen a tornar positiu el voltatge de la membrana envoltant, mentre que els inhibidors empenyen en sentit negatiu. Si el resultat net supera un cert voltatge (habitualment els –30 mil·livolts), la cèl·lula nerviosa dispara i engega el potencial d’acció, l’impuls elèctric que recorre l’axó per ordenar que es deixi anar una altra ràfega de neurotransmissors. En canvi, si no el supera, tot s’atura allà.

Però les matemàtiques de la neurotransmissió van molt més enllà dels còmputs sobre el voltatge, perquè les molècules missatgeres fan les seves feines respectives en combinació o en oposició l’una amb les altres. El ventall de possibilitats és tan vast que inclou el raonament, el record o l’emoció. L’investigador suec Hugo Lövheim ha proposat una classificació dels efectes encreuats de la serotonina, la dopamina i la noradrenalina. Segons el seu model, la disponibilitat de nivells alts o baixos d’aquestes tres molècules determina emocions bàsiques. La ràbia, a tall d’exemple, comporta nivells alts de dopamina i de noradrenalina, i nivells baixos de serotonina.

A: nivell alt B: nivell baix

Òbviament, la realitat és força més complexa, encara que només sigui per la interacció mútua de tota una paleta de moltes altres molècules missatgeres. I per un detall gens insignificant: no és segur que hi hagi sempre cartutxos preparats als carregadors de les metralladores sinàptiques, a les vesícules.

La disponibilitat de neurotransmissors no és infinita. Després d’unir-se al receptor postsinàptic, són ràpidament desactivats i reciclats: o bé reconduïts a les vesícules per tal de recarregar-les (allò que s’anomena recaptació, o reuptake en anglès), o bé eliminats, destruïts. Per això, el seu cervell podria ser víctima d’un escàs proveïment d’algunes molècules. Una mala nutrició, [▸84] un fort estrès, [▸190] fàrmacs, drogues, alcohol, però també predisposicions genètiques [▸195] influeixen sobre les reserves de neurotransmissors i comprometen d’aquesta manera el funcionament òptim de la màquina cerebral.

Alguns neurotransmissors, com la dopamina, la serotonina, l’acetilcolina i la noradrenalina, funcionen també com a neuromoduladors. Si comparéssim la neurotransmissió amb un làser que colpís amb precisió les neurones postsinàptiques, la neuromodulació seria com un esprai. Només cal que unes quantes neurones segreguin els neuromoduladors per implicar-ne moltes altres en àrees més extenses i modular-ne justament l’activitat. Finalment, hormones com la testosterona i el cortisol poden influenciar la neurotransmissió i participar en la ja intensa activitat sinàptica.

GABA

La seva feina és inhibir. L’àcid gamma-aminobutíric, més conegut com GABA, és el principal factor inhibitori de les sinapsis. A dosis elevades, relaxa i afavoreix la concentració. A dosis modestes, indueix ansietat. No és estrany que els fàrmacs que incrementen la disponibilitat del GABA tinguin efectes relaxants, anticonvulsius i ansiolítics.

Glutamat

El neurotransmissor excitador per definició i també el més difós, en quantitats altes és fortament tòxic per a les neurones. És fonamental en els processos cognitius, com la memòria i l’aprenentatge, però també ajuda a regular el desenvolupament cerebral.

Adrenalina

Coneguda també com epinefrina, és la neurohormona del “lluita o fuig”, que es produeix en cas d’estrès. Associada en primer lloc a la por i l’estat d’alerta, fa augmentar el flux sanguini als músculs i el d’oxigen als pulmons, justament per donar un cop de mà en la lluita o en la fugida. És al mateix temps una hormona produïda per les glàndules suprarenals i un neurotransmissor.

Noradrenalina

Coneguda també com norepinefrina, és un neurotransmissor excitador. Regula l’atenció i la resposta del “lluita o fuig”, fa augmentar el batec cardíac i, per tant, el flux de sang als músculs. A nivells alts provoca ansietat, mentre que dosis baixes de noradrenalina estan associades a l’escassa capacitat de concentració i als trastorns del son.

Serotonina

Contribueix a les sensacions de benestar, en compensar —en qualitat de neurotransmissor inhibitori— una eventualment excessiva activitat excitadora de les neurones. Regula el dolor, la digestió i, juntament amb la melatonina, els mecanismes del son. Baixos nivells de serotonina estan associats a la depressió i l’ansietat, fins al punt que nombrosos antidepressius actuen augmentant-ne la disponibilitat. [g195] Per via natural, la serotonina es produeix amb l’exercici físic i amb l’exposició a la llum solar.

Dopamina

És la superestrella dels neurotransmissors. Si gaudeix de bona fama és potser perquè es tracta de la molècula connectada amb el sistema de la recompensa i amb la percepció del plaer. [g138] Excitadora però amb potencialitats inhibidores, està implicada en els mecanismes d’habituació i dependència, [g186] tot i que seria erroni reduir-la només a la “molècula del plaer”. A la llum de descobriments recents, podríem dir que és el neurotransmissor del voler. És indispensable en funcions estratègiques, com la capacitat d’atenció i el control dels moviments. La distribució de les neurones dotades de receptors de dopamina i dels corresponents circuits cerebrals ha portat a la identificació d’un sistema dopaminèrgic amb vuit “vies” que distribueixen la molècula amb efectes neuromoduladors. Les tres més importants —la via mesolímbica, la mesocortical i la nigroestriatal— parteixen totes del mesencèfal [g45] i condueixen als plans alts del cervell.

Acetilcolina

És el neurotransmissor més abundant al cos humà. En el sistema nerviós perifèric serveix per estimular el moviment muscular, però en el sistema nerviós central contribueix a l’excitació i a la recompensa, a més de desenvolupar una funció important en l’aprenentatge [g157] i en la plasticitat neuronal. Com que també és un neuromodulador, l’acetilcolina és present en el líquid cerebroespinal [g38] i per això produeix efectes en àrees neuronals molt diverses.

Oxitocina

Per augmentar la disponibilitat d’oxitocina en el nostre cervell només cal que ens besem, ens abracem o que fem sexe. Alternativament també es pot alletar, i un flux d’aquesta hormona que fa de neurotransmissor irrigarà tant el cervell de la mare com el del nadó. Dit altrament, per produir l’oxitocina de forma natural hem de ser dos. Anomenada la “molècula dels lligams”, perquè produeix una sensació de benestar que estimula la construcció de vincles sentimentals o filials, es considera que té un paper en tot un ventall de funcions fisiològiques: des de l’erecció fins a la gravidesa, des de la contracció uterina fins a la producció de llet, des dels vincles socials fins a l’estrès. La presència o la manca d’oxitocina tenen efecte sobre la disponibilitat envers els altres i l’estabilitat psicològica. L’oxitocina sintètica, disponible comercialment en alguns països en forma de gas per inhalar, és usada com a substància recreativa.

Vasopressina

Hormona, neurotransmissor i neuromodulador, la vasopressina està composta per nou aminoàcids. A més de desenvolupar tasques més prosaiques, com ara fer d’antidiürètic i de vasoconstrictor, en el cervell humà aquesta molècula té una funció estratègica: la continuïtat de l’espècie. La vasopressina intervé en els mecanismes del comportament social, en l’impuls sexual i en el vincle de parella. És cèlebre el cas del Microtus ochrogaster, una mena d’hàmster marcadament monògam (una raresa entre els mamífers) que viu a l’Oest Mitjà americà: si se’l priva de la vasopressina, també ell acaba divorciant-se.

Testosterona, estradiol, progesterona

Així com el sistema nerviós central fa servir els neurotransmissors per enviar els seus missatges, el sistema endocrí fa servir les hormones. Les anomenades hormones sexuals, com la testosterona (masculina) —a la imatge de dalt—, l’estradiol i la progesterona (femenines), tenen un paper decisiu tant en el desenvolupament embrional del cervell com en les diferències, petites però sensibles, de l’encèfal adult en els dos models disponibles. [g173] Homes i dones produeixen testosterona o progesterona, però en proporcions radicalment diferents.

Cortisol

El cortisol tampoc és un neurotransmissor en sentit estricte, però tot i així és una molècula capaç d’influenciar sensiblement la màquina cerebral. Producte de les glàndules suprarenals (seguint ordres de l’hipotàlem [g51]) com a part del complex mecanisme de resposta al perill prolongat, [g115] el cortisol s’anomena també “hormona de l’estrès”. [g190] Si els nivells de cortisol es mantenen alts per un llarg període, es registren danys als hipocamps [g50] i un índex més ràpid d’envelliment cerebral. El cortisol interfereix en el procés de l’aprenentatge. [g157]

Endorfines

En parlem en plural perquè les endorfines són tota una categoria d’opiacis (“morfines endògenes”, és a dir, produïdes a l’interior del cos) que inhibeixen els senyals del dolor, l’alleugen i poden oferir una sensació de benestar, d’eufòria i tot. S’alliberen durant l’exercici físic [g91] i l’activitat sexual, però també en cas de dolor. Alguns aliments, com la xocolata, estimulen l’alliberament d’endorfines.

2.3. CÈL·LULES DE NEURÒGLIA

Li podem garantir que el seu cervell no està farcit de cola. Però és això el què han cregut els científics durant gairebé un segle.

Les neurones, les cèl·lules de la intel·ligència, representen només una part de la massa cerebral. La resta està formada per una altra categoria de cèl·lules, anomenades glia o neuròglia (del grec γλοία, ‘cola’). Descrites per primera vegada a la darreria del segle XIX, han estat considerades molt temps com una mena de bastides que sostenien les neurones-superstar. Però la perspectiva va canviar radicalment a partir dels anys vuitanta, gràcies a Albert Einstein.

El físic més gran de tots els temps no s’ocupava de neurociències. I, tanmateix, hi va fer una aportació involuntària post mortem. El 1955, mentre fa l’autòpsia del cadàver d’Einstein, a un metge de l’hospital de Princeton, un tal Thomas Stoltz Harvey, se li acut sostraure el cervell del geni. L’estrany furt —justificat en nom de la recerca científica— li costarà una pila de maldecaps.

Malgrat tot, no sembla que l’encèfal d’Einstein tingués res d’especial. Fins al cap de trenta anys, la professora Marian Diamond, de la Universitat de Berkeley, no va aconseguir assenyalar un tret peculiar en una de les quatre mostres diverses: a l’àrea del lòbul parietal, on es localitzen el raonament matemàtic, el coneixement espacial i l’atenció, les cèl·lules de neuròglia d’Einstein eren molt més nombroses del normal. El descobriment, com passa sovint, va ser discutit i parcialment retractat. Però amb aquell indici n’hi va haver prou per obrir de bat a bat la porta a un alluvió de recerques i descobertes que, de fet, tot just ha començat.

Avui sabem que les cèl·lules de neuròglia acompleixen diverses tasques. És veritat, com temps enrere es pensava, que fan de mur de contenció: envolten les neurones i les mantenen al seu lloc. Però també s’ocupen de la intendència: nodreixen i oxigenen les neurones. Fan d’electricista, perquè construeixen la beina mielínica que regula la transmissió del potencial d’acció al llarg dels axons. I certament passen l’escombra, ja que mantenen a distància els agents patògens i fagociten les neurones que ja no són actives.

Un ventall extraordinari de funcions diverses, sense les quals el cervell humà no marxaria com cal. Ja en el curs de l’embriogènesi —quan el cervell emprèn la fase d’autoacoblament dins la placenta—, les cèl·lules glials regulen la migració de les neurones i produeixen les molècules que determinen la ramificació de dendrites i axons. Estudis recents atribueixen a les neuròglies la capacitat de comunicar-se entre elles per via química. Al contrari que les neurones, són capaces de mitosi, és a dir, de dividir-se i de reproduir-se.

Moltes fonts sostenen que les cèl·lules de neuròglia són entre cinc i deu vegades més nombroses que les neurones. Però un estudi recent ha dissipat aquest mite i defensa que la relació és més aviat d’equivalència. Segons aquest complex mètode de càlcul (discutit com sempre per alguns), en el conjunt del cervell hi ha vuitanta-sis mil milions de neurones i vuitanta-quatre mil siscents milions de cèl·lules de neuròglia. Però amb diferències significatives entre les diverses àrees de l’encèfal. Les cèl·lules glials al còrtex cerebral, la part del cervell que més clarament divideix els Homines sapientes de les altres espècies, són quasi quatre vegades més nombroses que les neurones. I en la matèria blanca del còrtex, on es troben la majoria dels axons mielinats, les neuròglies són veritablement deu vegades més nombroses que les neurones. Sense voler incomodar el pobre encèfal d’Albert Einstein, és evident que les cèl·lules glials tenen un paper actiu en la generació de la intel·ligència.

Fatalment, la seva importància és encara més apreciable quan les coses van pel pedregar: poden produir massa citocines, que danyen les neurones en el mal d’Alzheimer; el seu mal funcionament té un paper en el Parkinson i en l’esclerosi múltiple, i sembla existir un lligam entre la depressió i les seves dimensions i densitat. En general, es podria dir que la primera funció de les cèl·lules de neuròglia és la de mantenir l’homeòstasi, l’estat d’equilibri fisicoquímic d’un organisme. Dit altrament, preservar l’stato quo.

2.3.1. Cèl·lules de micròglia

Són petites, però mengen molt. És per això que les de micròglia entren en la categoria de les cèl·lules macròfagues. El cervell està substancialment aïllat de la resta del món gràcies a la barrera hematoencefàlica [▸38], que no deixa passar els agents infectius de grans dimensions. Però si alguna cosa estranya aconsegueix travessar-la, les micròglies —distribuïdes per tot l’encèfal, però també per la medul·la espinal— es llancen a l’atac per destruir els invasors i atenuar la inflamació que han provocat.

Més petites que totes les altres cèl·lules glials, s’ocupen constantment de mantenir controlat l’ambient que envolta les neurones i la seva salut, així com la de les altres cèl·lules glials i dels vasos sanguinis.

2.3.2. Astròcits

Les estrelles del cel, és sabut, són només enormes pilotes rodones compostes de gas. I, tanmateix, en moltíssimes cultures, són dibuixades amb cinc, sis o set punxes, a causa de la difracció òptica produïda per l’atmosfera o —més simplement— de l’astigmatisme de l’observador. Per la vaga semblança que tenen amb les estrelles de punxes reben el seu nom els astròcits, les cèl·lules glials més difuses.

En el microcosmos encefàlic, on el nombre de neurones no és gaire allunyat del de les estrelles de la galàxia, els astròcits són com un univers paral·lel. I, malgrat que fins fa 25 anys només eren considerats una estructura de suport, avui és impossible subestimar-ne la importància.

Les cèl·lules (almenys la majoria) amb forma d’estrella mantenen lligat el cervell i contribueixen a la complexa estructura de la massa cerebral. S’ocupen després de mantenir l’homeòstasi. Emmagatzemen i distribueixen l’energia. Defensen l’encèfal d’atacs moleculars externs. Reciclen els neurotransmissors. Embolcallen les sinapsis i controlen que el sistema de transmissions funcioni regularment. I la llista podria continuar.

2.3.3. Oligodendròcits

Tots els apassionats de la hi-fi, com antigament s’anomenava la música reproduïda en “alta fidelitat”, saben que els cables que connecten el plat amb l’amplificador i l’amplificador amb els altaveus han d’estar ben aïllats: per transmetre fidelment les freqüències i per no rebre interferències. Sembla que ho sàpiguen bé, també, els oligodendròcits (del grec, ‘cèl·lules amb poques branques’), la feina dels quals és justament aquesta: aïllar els axons de manera que el sistema de transmissió dels impulsos elèctrics funcioni correctament.

No és pas poca cosa. Cada oligodendròcit es pot connectar tranquil·lament amb una cinquantena de neurones diferents i revesteix els axons amb una beina feta de molts estrats de mielina —una barreja de greixos i proteïnes que va canviar el curs de l’evolució—, embolicats l’un damunt de l’altre. Si avui dia vostè pot apreciar una velocitat de transmissió dels impulsos elèctrics neuronals de fins a 200 metres per segon és perquè la beina mielínica produïda pels oligodendròcits permet als axons tenir unes prestacions autènticament d’alta fidelitat.

2.4. ALTRES COMPONENTS

A més de les neurones, de les cèl·lules de neuròglia i del complicadíssim microcosmos molecular que les fa funcionar, el seu cervell està moblat físicament amb uns altres dos aparells fonamentals per a la seva supervivència, els quals, no pas per atzar, tenen a veure amb la sang, amb l’aigua i amb els respectius sistemes hidràulics.

2.4.1. Barrera hematoencefàlica

Molt abans que els éssers humans inventessin els filtres per als aquaris, els filtres per a l’aire condicionat i fins i tot els cigarrets amb filtre, l’Evolució ja havia dotat el cervell de vostès amb un enginyós sistema de filtratge anomenat barrera hematoencefàlica.

Les cèl·lules endotelials del sistema nerviós central tenen unes juntures més estretes que només permeten a certes molècules travessar-les i arribar al cervell transportades pel corrent hemàtic. Hi tenen accés lliure l’aigua, que hidrata el cervell; la glucosa, que el nodreix; els aminoàcids, que l’aprovisionen de matèries primeres, i poca cosa més. El pas, en canvi, està barrat a totes les molècules indesitjables, en particular toxines i bacteris.

Gràcies al filtre que vostè porta de fàbrica, les infeccions del cervell són un cas infreqüent. Però la pega és que, en cas d’infecció, la barrera hematoencefàlica tampoc permet el pas dels fàrmacs fets de grans molècules ni de la immensa majoria d’aquells que estan fets de molècules petites. La recerca està provant de desenvolupar fàrmacs nanomoleculars (de l’ordre de les milmilionèsimes de metre) capaços de travessar el filtre cerebral.

2.4.2. Líquid cerebroespinal

El cervell flota. Un líquid especialitzat, transparent i incolor, compost en bona part d’aigua, li fa de coixí per tal que no resulti esclafat pel seu propi pes.

S’ha calculat que l’encèfal, amb els seus gairebé 1.350 grams, quan flota en el líquid cerebroespinal té una massa corresponent a 25 grams. En compensació, aquest fluid serveix per a unes altres quatre funcions, més que vitals.

Protegeix, però només parcialment, el cervell en cas de topades (cap futbolista hauria rematat de cap les velles pilotes de cuir si hagués sabut què hi havia realment dins la caixa craniana). Fa la neteja de la casa en qualitat de principal component del sistema glimfàtic, anomenat així perquè s’assembla al limfàtic, però és regulat per les cèl·lules glials.

A més, gràcies als seus mecanismes de regulació, tot i que el cervell produeix cada dia si fa no fa mig litre de líquid cerebroespinal (anomenat així perquè també es troba a l’espina dorsal), un recanvi constant fa que només entre 120 i 160 mil·lilitres es trobin circulant alhora entre el cervell i la medul·la. Sense aquesta funcionalitat de sèrie, la pressió cranial seria insostenible per a la circulació sanguínia, que faria una isquèmia.

El líquid —contingut per les meninges, les membranes que embolcallen l’encèfal— és produït en el sistema ventricular, un complex de quatre cavitats cerebrals interconnectades, i descarregat a la sang. En virtut d’aquest circuit d’intercanvi, manté també l’estabilitat química de la màquina cerebral flotant.

³ Molts llibres fan constar la xifra de cent mil milions de neurones com a nombre aproximat. Segons un estudi del 2009 (Federico Azevedo, Suzana Herculan-Houzel i altres, Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human brain an isometrically scaled-up primate brain), són un 14% menys.

⁴ Observades al microscopi electrònic, les espines realment s’assemblen a les fulles, cosa que no passava amb els microscopis òptics usats pels pioners de la neurociència.

3.0 TOPOGRAFIA

No arriba a fer 525 milions d’anys, però poc n’hi falta, van aparèixer en aquest planeta els primers animals vertebrats. És a dir, aquelles formes de vida que exhibeixen una espina dorsal que s’estén per tot el cos i que, sobretot, desenvolupen un procés d’encefalització que concentrarà —en els milions d’anys que seguiran— les funcions cerebrals a la regió anterior, al cap.

El cervell, que al llarg de la interminable línia del temps de la prehistòria es va fent cada vegada més gran, complex i eficient, es presenta dividit en dos hemisferis quasi simètrics —lligats pel centre pel cos callós, un feix de fibres nervioses—, però el funcionament del qual, en realitat, és asimètric: les àrees cerebrals vinculades amb el llenguatge, per exemple, es troben gairebé sempre a l’hemisferi esquerre d’aquells que són dretans (95%), però una mica més rarament a l’hemisferi esquerre d’aquells que són esquerrans.

La topografia cerebral té molt a veure amb l’Evolució. L’encèfal humà ha heretat, en el curs d’aquesta història infinita i meravellosa, l’estructura dels cervells que l’han precedit.

La teoria del triune brain (el cervell triun), proposada pel neurocientífic nord-americà Paul MacLean als anys seixanta, presenta aspectes que han quedat obsolets, però té l’avantatge de fer fàcilment comprensibles els orígens ancestrals de la màquina més complicada del món. Per la resta, està demostrat que l’Evolució ha trobat preferible afegir extensions i milloraments a l’estructura cerebral en lloc de refer-ho tot de cap i de nou. Encara que hagi trigat centenars de milions d’anys.

Bé, al soterrani del seu cervell hi ha la part d’origen rèptil, la més antiga i petita de totes tres, que controla les funcions vitals: de la respiració al batec cardíac, de la temperatura corporal a allò que generalment anomenem instint, incloent-hi comportaments ancestrals lligats a la territorialitat. Són les operacions de base d’un cervell, actives sense necessitat del pensament o de la voluntat.

A la planta hi ha el cervell que es va desenvolupar sobretot amb l’adveniment dels mamífers, anomenat sistema límbic. Té un paper clau en les emocions, en la motivació, en el comportament i en la memòria a llarg termini, sovint de manera inconscient. Són les estructures cerebrals que han afavorit la sociabilitat típicament mamífera, així com la reciprocitat o la capacitat de sentir afecte.

A les golfes, finalment, hi ha el còrtex cerebral: sis estrats de matèria grisa —particularment desenvolupats en els primats, en els homínids i molt espectacularment en l’home— que embolcallen l’encèfal i que gestionen la consciència, el pensament, el llenguatge i totes aquelles coses que diferencien un ésser humà, com la predicció i la programació d’esdeveniments futurs. [▸63]

Òbviament, totes tres regions del cervell han continuat evolucionant durant milions d’anys, seguint les branques genealògiques del món animal. No estan segellades i separades les unes de les altres, com si fossin tres nines d’una matrioixca, sinó estretament relacionades per una xarxa intricada d’autopistes neuronals.

Vostè no té un cervell reptilià, sinó, més aviat, algunes estructures cerebrals que tenen origen en un llunyaníssim avantpassat comú amb els rèptils. Els cervells no són tres en un sentit literal, sinó un de sol.

3.1. CERVELL “RÈPTIL”

L’avantpassat més llunyà del seu cervell es remunta a fa uns cinc-cents milions d’anys, i va aparèixer sota l’aigua. Un cervell primordial compost per uns quants centenars de neurones primitives. Amb el pas dels anys —milions d’anys—, la complexitat d’aquest encèfal va créixer, paral·lelament a la complexitat dels animals submarins que l’hostatjaven. Quan algunes espècies van sortir de l’aigua per colonitzar la terra, on per sobreviure calia respondre a una complexitat encara més gran, ara fa uns 250 milions d’anys, va evolucionar allò que podríem anomenar el cervell rèptil. Instal·lat a bord d’espècies amfíbies cada vegada més sofisticades, es va convertir en una dotació de tots els cervells venidors: el seu disseny de base es troba tant en els moderns rèptils com en els moderns mamífers, incloent-hi l’Homo sapiens. Òbviament, amb les enormes diferències acumulades en milions d’anys d’evolució.

La part més antiga i interna del seu cervell està formada pel cerebel i el tronc de l’encèfal, i controla les funcions vitals com el batec cardíac, l’equilibri, la respiració o la temperatura corporal.

És un component d’altíssima confiança de la màquina cerebral, capaç de funcionar 24 hores al dia en modalitat completament automàtica i sense demanar cap implicació per part de l’usuari. De fet, ningú no s’oblida mai de respirar. És veritat que el remot origen genètic fa del cervell “rèptil” la part més primitiva, rebel i indisciplinada del seu cervell. En compensació, la interminable progressió evolutiva ha involucrat radicalment tots els components de la màquina cerebral humana i l’ha transformat en un altre engranatge fonamental de la seva mateixa intel·ligència.

3.1.1. Tronc de l’encèfal

Observat des de la base, el cervell comença amb una espècie de cable, de conducte —un “nervoducte”, com si diguéssim—, que el connecta amb la resta del cos. El tronc de l’encèfal, anomenat en anglès, amb més gràcia, brainstem (‘tija cerebral’), és tan bàsic per a les funcions cerebrals i la seva sorprenent història evolutiva que, entre altres coses, contribueix a regular la respiració, el batec cardíac, el son i la gana.

Totes les informacions que circulen del cos al cervell, i viceversa, passen pel tronc de l’encèfal. En el primer cas ho fan a través de les rutes sensorials per on viatgen les informacions del dolor, la temperatura, el tacte i l’autopercepció, és a dir, de la percepció del propi cos. [▸98] En el segon cas, seguint els feixos d’axons que s’originen a les neurones motrius del tronc encefàlic i s’acaben en sinapsis a la medul·la espinal, on es propaguen les informacions que regulen el moviment.

Però la cosa no s’acaba aquí. Dels tres components principals del tronc de l’encèfal (bulb raquidi, pont i mesencèfal), n’emergeixen deu de les dotze parelles de nervis cranials, és a dir, els nervis que neixen directament al cervell, i a tots dos hemisferis, dedicats al control motor i sensorial de la cara, els ulls i les vísceres.

El tronc està travessat tot ell per la formació reticular, una col·lecció d’un centenar de xarxes neuronals que manté l’estat de vigília enviant al còrtex una seqüència de senyals a intervals regulars. Quan la seqüència es frena, s’indueix la somnolència. La formació reticular desenvolupa un paper cabdal en els mecanismes de l’atenció. [▸153] Així, si hi afegim que, a més de ser responsable del funcionament del sistema cardiocirculatori i del respiratori, contribueix al desenvolupament del coneixement i de l’autoconeixement —i, per tant, de la consciència—, s’entén que el tronc encefàlic sigui a la base de tot. En tots els sentits.

Bulb raquidi o medul·la oblonga

Sense no es pot viure. De manera involuntària —és a dir, sense ni la més mínima determinació per part del propietari legítim—, el bulb raquidi orquestra els fonaments basilars de l’existència, com la respiració, el batec cardíac i la pressió sanguínia. És l’oficial de connexió entre l’espina dorsal i el cervell pròpiament dit.

Com a part del tronc encefàlic, serveix per transmetre els missatges neuronals entre el sistema nerviós central i el perifèric. En aquest últim té un paper crucial en el sistema nerviós autònom, en el qual regula les funcions respiratòries, cardíaques i vasomotores, així com nombrosos reflexos automàtics, respostes involuntàries a un nombre variable d’estímuls (se n’han comptat 45). Entre aquests, la tos, l’esternut, el vòmit i el badall.

Pont

Pujant pel tronc encefàlic, entre la medul·la i el mesencèfal, hi ha el pont. Anomenat també protuberància, o pons (en llatí), o pont de Varolio (en memòria de Constanzo Varolio, l’anatomista italià del segle XVI que va ser el primer que el va descriure), té una forma lleugerament inflada.

El pont relliga diverses àrees del cervell i gestiona el flux vital de comunicació entre el còrtex cerebral i el cerebel. Travessat per quatre parelles de nervis cranials, sosté funcions sensorials com l’oïda, el gust, el tacte i l’equilibri, però també desenvolupa funcions motrius com la masticació o el moviment dels ulls. Atès que el son REM s’origina aquí, el pont té un paper cabdal fins i tot en els somnis.

Mesencèfal

Amb una llargada de tot just 2 centímetres, el mesencèfal és el tram final del tronc de l’encèfal, però també el més petit. I, tanmateix, té un pedigrí embrional de molt de respecte.

Si fa no fa, el vint-i-vuitè dia de desenvolupament, el tub neural es diferencia en tres vesícules que es preparen per convertir-se en un cervell. S’anomenen romboencèfal, mesencèfal i proencèfal. Al cap de poques setmanes, el primer es diferenciarà en metencèfal (que esdevindrà més tard el pont i el cerebel) i mielencèfal (el bulb raquidi). L’últim, en canvi, es dividirà en telencèfal (còrtex cerebral) i diencèfal (hipotàlem, tàlem i més coses). El mesencèfal, que és al mig, continua sent el mesencèfal. En anglès, les tres divisions embrionàries són anomenades de manera eloqüent hindbrain (cervell posterior), midbrain (cervell mitjà) i forebrain (cervell de davant).

A causa d’aquesta seva posició estratègica, el mesencèfal és travessat per segments de matèria blanca que connecten el pont amb el tàlem —tant com dir el cervell “rèptil” amb el sistema límbic— en totes dues direccions. A més a més, allotja en el seu interior diversos nuclis de matèria grisa, tant sensorials com motors, que gestionen la regulació de la vigília i del dolor, l’oïda i el moviment del cap i els ulls.

Per simplificar, es pot dividir en tres parts: el tecte o làmina quadrigeminada, el tegment i els peduncles. Els dos primers estan separats de l’aqüeducte central (per on transita el líquid cerebroespinal [▸38]), mentre que els peduncles estan dividits per la doble substància negra, una de les principals fonts de dopamina.

Substància negra

S’anomena d’aquesta manera perquè està densament poblada per neurones enfosquides per la melanina, el mateix pigment que produeix el bronzejat. En aquest cas, de substàncies negres, n’hi ha dues. Cadascuna d’elles es divideix al seu torn en dues parts, amb funcions del tot diferents: la pars compacta està poblada de neurones dopaminèrgiques que es projecten en l’estriat, mentre que la pars reticulata està composta sobretot per neurones GABA-èrgiques [▸29] connectades amb nombroses estructures diverses.

Àrea tegmental ventral

Sense allunyar-nos gaire, allà on s’acaba el mesencèfal hi ha una petitíssima estructura neuronal estratègicament connectada a molts angles diversos del cervell, des del tronc de l’encèfal fins al còrtex prefrontal. Part fonamental del sistema dopaminèrgic i, per tant, del sistema de la recompensa, [▸138] l’àrea tegmental ventral (coneguda també amb les sigles VTA) té a veure funcionalment amb la motivació, [▸150] l’aprenentatge [▸157] i, en una categoria ben diferent, amb l’orgasme. [▸128] Però també està lligada a la toxicodependència i a algunes patologies mentals greus.

3.1.2. Cerebel

El nom és un diminutiu, el cerebel, o cervellet, s’anomena així a causa de les seves dimensions i del seu aspecte. No gaire més gros que una pilota de golf, sembla gairebé un encèfal a petita escala —també amb dos hemisferis, però sense les circumvolucions de l’escorça— allotjat al soterrani posterior del seu cervell, sota els lòbuls temporals, connectat directament amb la medul·la espinal, i que transmet les ordres del cervell (encara que siguin involuntàries) a la resta del cos.

El cerebel és part de l’equipament cerebral de tots els vertebrats, de rèptils, peixos, ocells i mamífers. Des de fa algun segle sabem que serveix per al control motor, l’equilibri i la coordinació dels moviments, perquè hem vist què passa quan és físicament malmès. Però en la versió Homo sapiens, l’Evolució sembla haver-hi afegit funcions, i d’importància. És més, segons alguns estudis recents, aquesta antiga part del cervell té un paper de cap manera diminutiu.

En primer lloc, serveix per a l’aprenentatge motor, sobretot quan es tracta d’aprendre a realitzar moviments sofisticats, com una mitja volea de revés en un camp de tennis, o l’execució de les fugues de Bach sobre el teclat d’un piano. Amb això n’hi hauria prou per classificar el cerebel com a patrimoni de la humanitat. És cert que, si el comparem amb el còrtex cerebral —la part exterior, dominant, gairebé hipertròfica de l’encèfal humà—, gairebé semblaria un accessori o bé, justament, el vestigi d’un remot passat evolutiu. Al capdavall, representa tot just un 10% del volum cerebral total. Fins que no descobrim que està poblat per gairebé 69.000 milions de neurones, contra els poc més de 20.000 del còrtex. El secret rau en el fet que gairebé 46.000 milions d’aquestes són cèl·lules granulars, de les neurones més petites que hi ha.

El paper del cerebel no es pot menystenir. El seu intercanvi informatiu constant amb el còrtex cerebral, gairebé com si treballessin en tàndem, sembla assignar-li un paper en les funcions cognitives, a més de les motrius per a les quals originalment havia evolucionat.

3.2. CERVELL “MAMÍFER”

A sobre del tronc encefàlic i a sota del còrtex hi ha el sistema límbic, format per un gran nombre d’estructures petites o en forma de circumvolució, interconnectades entre elles. Ja present in nuce en els invertebrats, amb l’evolució de l’encèfal mamífer es va eixamplar i va esdevenir prominent.

A partir d’aquí, el cervell es desdobla. En el sentit que totes les estructures es troben replicades en l’hemisferi esquerre i en l’hemisferi dret, de vegades amb funcions parcialment diferents. Per cada tàlem, amígdala o hipocamp, n’hi ha un altre d’especular. L’excepció és l’hipotàlem.

Avui sabem que el sistema límbic, considerat durant molt de temps com el “cervell emocional”, és un objecte d’una realitat molt més complexa. D’aquí, al cor del cervell, depenen en gran part experiències emocionals com la por o l’amor, però també funcions centrals com l’aprenentatge, la motivació i la memòria.

Si vostè troba plaer en el menjar o en el sexe és gràcies al sistema límbic. És culpa del sistema límbic si experimenta una depressió o una manca de motivació. Si l’estrès crònic perilla de causar-li una hipertensió arterial, això ho fa el sistema límbic. I, sempre a tall d’exemple, és també el sistema límbic aquell que li permet —amb raó o sense— engegar algú a pastar fang.

3.2.1. Tàlems

El riu d’informacions que constantment inunda el seu cervell ha de menester un sistema prou eficient per distribuir, en temps real, les dades que cal computar per les respectives àrees del còrtex. El centre de distribució s’anomena tàlem i està format per dues estructures simètriques de la mida d’una nou però amb una forma una mica més allargada, col·locades gairebé al centre del cervell i unides entre si per una minúscula tira de matèria grisa. La seva tasca és tan extremament vital que un dany seriós a l’estructura talàmica produeix un coma irreversible. Amb l’excepció de l’olfacte [▸99], tots els sistemes sensorials [▸98] passen per aquí, incloent-hi l’autopercepció i les informacions provinents de l’òrgan dels sentits més gran de tot el cos humà: la pell.

Per posar un exemple, la imatge rebuda per la retina de l’ull dret és transferida al tàlem esquerre, que al seu torn l’envia al lòbul occipital esquerre, [▸62] és a dir, la parcel·la del còrtex dedicada a la vista. Però el tàlem no es limita a fer de carter, perquè al seu torn rep les informacions que retornen del lòbul occipital. Aquest mecanisme és replicat en totes les altres àrees del còrtex que s’ocupen de calcular les informacions sensorials i motrius. El resultat és un imponent circuit tancat tàlems-còrtex-tàlems que regula l’estat de vigília i d’atenció, considerat un component de la “màgica” xarxa cerebral que produeix la consciència. [▸125]

3.2.2. Amígdales

La tasca de les dues amígdales és trobar —amb un marge de mil·lisegons— les respostes que cal donar a les emocions que arriben, i després memoritzar-les. Dins l’ample ventall de les emocions disponibles, tanmateix, la seva autèntica especialitat és la por, una experiència tan important per a la supervivència que per gestionar-la va evolucionar un circuit específic que hi està dedicat. [▸115]

Les dues amígdales —recloses lateralment pels lòbuls temporals de la dreta i l’esquerra— treballen i memoritzen en tàndem, però sembla que també tenen alguna inclinació personal. Especialitzada en la por i en les sensacions negatives (com es pot comprovar estimulant-la elèctricament) la de la dreta, una mica més oberta a les sensacions positives la de l’esquerra, probablement implicada en el sistema de la recompensa. Cada amígdala rep informacions de les neurones dedicades a la vista, a l’olfacte, a l’oïda o al dolor, i reexpedeix ordres executives a l’aparell motor o el sistema circulatori. En cas de perill, per exemple, ordena simultàniament al cos que s’immobilitzi, al cor que bategui més fort i a les hormones de l’estrès que facin la seva feina. [▸190]

Les amígdales —que deuen el seu nom d’origen grec a la vaga similitud que tenen amb una ametlla— s’ocupen també de gestionar els records de la por, inclosos els reflexos condicionats que hi tenen a veure. [▸63] Una rata a la qual li han extirpat les amígdales no té cap intenció de fugir en veure un gat. A més a més, les amígdales participen en el procés de consolidació de tots els records a llarg termini. [▸67]

De totes maneres, gràcies a les noves tecnologies per a la “fotografia” cerebral, [▸224] comença a quedar clar que un funcionament defectuós de les amígdales —ja sigui per qüestions genètiques o per qualsevol entrebanc de la neurotransmissió— pot estar vinculat a l’ansietat, l’autisme, la depressió, les fòbies i l’estrès posttraumàtic. [▸179] Com queda clar en aquest últim cas, el trauma d’una guerra o d’una violència sexual canvia físicament les amígdales en el termini de poc temps. És probablement l’estructura cerebral sexualment més dimòrfica que hi ha, és a dir, aquella en la qual es diferencia més el cervell de tipus masculí del de tipus femení. [▸173]

3.2.3. Hipocamps

Després del còrtex frontal, els hipocamps són probablement la part menys coneguda i més científicament controvertida del cervell. Perquè ens en fem una idea, The hippocampus book, un volum de neurociència editat per Oxford University Press, fa cinc dits de gruix: 840 pàgines. Amb una silueta que recorda vagament un cavallet de mar —d’aquí el nom que li va assignar, al segle xvi, l’anatomista bolonyès Giulio Cesare Aranzi—, els hipocamps estan col·locats, en tots dos hemisferis, entre els tàlems i els lòbuls temporals del còrtex. En síntesi extrema, tenen a veure amb la memòria i amb l’espai.

Són responsables de la instal·lació de les memòries episòdiques, és a dir, del record de les experiències personals. [▸67] Tenen un paper en la memòria semàntica, que pot incloure nocions banals o complexes regles socials. En fi, són instruments de la consolidació de la memòria, tant de curt com de llarg termini. Està demostrat que un eventual dany als hipocamps fa impossible la formació de records nous, tot i deixar intactes els antics (emmagatzemats un dia en el cervell) i preservant la memòria implícita, és a dir, la capacitat d’aprendre noves habilitats manuals (organitzada un dia en el cervell).

Els hipocamps són modulats pels sistemes neurotransmissors de la serotonina, la dopamina i la noradrenalina. [▸27] Però els científics han observat que són travessats per unes misterioses ones d’impulsos elèctrics cada 6-10 segons, aquelles que s’anomenen ones theta (amb una freqüència compresa entre els 6 i els 10 hertzs). [▸21] Segons estudis recents fets a la Universitat de Berkeley, sembla que les diverses freqüències theta serveixen al seu torn per transmetre informacions, com es comprova a través dels elèctrodes implantats al cervell d’una rata que prova de navegar per dins un laberint.

De fet, la navegació és l’altre aspecte clau dels hipocamps, com demostra el famós estudi sobre el cervell dels taxistes de Londres, els quals, per obtenir la llicència, han d’haver memoritzat el mapa de l’enorme ciutat, i es retroben màgicament amb la part posterior dels hipocamps engruixida.

Aquestes dues peces clau del sistema límbic contenen una elevada quantitat de receptors de cortisol, [▸33] que les fan particularment vulnerables a l’estrès de llarg termini. Està demostrat que els hipocamps de persones afectades per l’estrès posttraumàtic resulten parcialment atrofiats. [▸190] Així mateix, semblen tenir un lligam amb la depressió greu i l’esquizofrènia. [▸197]

3.2.4. Hipotàlem

Tot i ser tan petit, s’ocupa d’una tasca colossal: assegurar la supervivència. L’hipotàlem, una estructura de 4 grams, amb un gruix de 4 mil·límetres i enterrada al mig de l’encèfal, recull les més variades informacions que arriben del cos. I, quan cal, mou les lleves químiques i neuronals per garantir el manteniment de l’homeòstasi, és a dir, l’adequat equilibri dels recursos vitals.

L’hipotàlem viu al bell mig del cervell, allà on es troben els dos hemisferis, situat a baix, davant dels dos tàlems. Té una estructura dreta i esquerra però, contràriament als tàlems, es presenta com una sola cosa i com a tal és considerat.

A través dels seus nombrosos nuclis, les unitats operatives que el componen, controla, entre altres coses, la temperatura corporal, mesura l’assumpció d’aigua i de menjar a través de la set i la gana, dirigeix aquell flux fisiològic constant anomenat ritme circadiari [▸111] i regula el comportament sexual.

El minúscul hipotàlem és tan potent perquè, a més del seu arsenal neuronal, manté sota control la hipòfisi (o glàndula pituïtària), la reina del sistema endocrí, que viu en un veïnat molt immediat. La hipòfisi produeix vuit hormones fonamentals per a la homeòstasi, dues de les quals sintetitzades per l’hipotàlem en persona. Van des de l’estratègica hormona del creixement (que estimula la reproducció i la regeneració cel·lular) fins a l’hormona de l’alliberament de la corticotropina (que serveix per contrastar l’estrès). Van des de l’oxitocina i la vasopressina (dos neurotransmissors necessaris per a l’enamorament) fins a la prolactina (que regula l’alletament) i la gonadotropina (que dirigeix el desenvolupament sexual).

Resumint, que l’hipotàlem no és simplement l’encarregat de la supervivència, sinó de la completa continuïtat de l’espècie.

3.2.5. Ganglis basals

Al cor dels dos hemisferis cerebrals hi ha una autèntica col·lecció de nuclis de matèria grisa —cadascun amb la seva pròpia configuració anatòmica i neuroquímica— ben connectats tant amb els pisos alts del còrtex com amb la planta baixa del tronc de l’encèfal. Estan associats amb el moviment voluntari i automàtic, amb el moviment dels ulls, però també amb les emocions i cognicions.⁵

Putamen

Són estructures arrodonides de notables dimensions que es troben damunt dels tàlems i que estan implicades en el complex mecanisme del moviment. No és casual que el putamen estigui vinculat amb les malalties degeneratives com el Parkinson, que colpeix el sistema motor.

Nucli caudat

A tots dos hemisferis, s’origina del putamen i l’embolcalla amb una mena d’espiral que es va aprimant de mica en mica. Implicat també en el sistema motor i en el Parkinson, desenvolupa funcions cognitives (aprenentatge, memòria, llenguatge) i psicològiques: exàmens fets amb la ressonància magnètica funcional demostren que el nucli caudat “s’encén” a la vista de la persona estimada, però també davant de la bellesa en general. Juntament amb el putamen, constitueix l’estriat dorsal.

Nucli accumbens

En aquest cas també seria just dir-ho en plural, perquè d’aquestes estructures arrodonides n’hi ha una a cada hemisferi. Tenen un paper en el sistema de la recompensa, [▸138] i són un component vital de l’anomenada via mesolímbica, que transporta la dopamina [▸30] des de l’àrea tegmental. [▸46] De fet, estan implicats en els casos de dependència. Val a dir que, en temps més recents, s’ha descobert que el nucli accumbens és actiu també en la repulsió, el contrari de la recompensa. Té un paper en la impulsivitat i en l’efecte placebo. [▸182] Juntament amb el tubercle olfactori, constitueix l’anomenat estriat ventral.

Estriat

Els estriats ventral i dorsal (la suma dels components descrits més amunt) formen l’estriat, conjuntament associat al reforç de l’aprenentatge i altres funcions cognitives, però també a la recompensa i el seu mateix eventual reforçament més enllà del llindar de la dependència. En general, l’estriat s’activa quan vostè té una experiència plaent, o simplement se l’espera. [▸63]

Globus pàl·lid

Rep informacions de l’estriat i les envia a la substància negra. Té un paper cabdal en els moviments voluntaris.

Subtàlem

Rep els inputs de l’estriat i contribueix a modular el moviment.

3.2.6. Circumvolucions cingulars

Som al mig, entre el cervell mamífer i el primat. Les circumvolucions cingulars —estructures oblongues que a tots dos hemisferis embolcallen el cos callós [▸55]— formen part de l’escorça cerebral, però, com que són considerades parts integrants del sistema límbic, les incloem aquí.

Des del punt de vista de l’arquitectura cerebral, podem dir que l’escorça cingular és com si fos l’àtic de l’aparell límbic. En rebre informacions tant de dalt (del còrtex) com de baix (dels tàlems), [▸49] les circumvolucions cingulars estan implicades en les emocions, [▸114] en l’aprenentatge [▸157] i en la memòria. [▸67] No és casualitat que desenvolupin una llarga llista de papers literalment vitals.

La part anterior està implicada tant en funcions de base (com la pressió i els batecs del cor) com en funcions complexes (com el control emocional, [▸168] la predicció [▸63] i la presa de decisions [▸165]). La posterior, en canvi, és una peça clau de la xarxa neuronal per defecte (default mode network, DMN), [▸162] però també té a veure amb la recuperació dels records i amb la consciència. [▸125]

3.3. CERVELL “PRIMAT”

La construcció dels pisos alts del cervell va començar en els mamífers fa centenars de milions d’anys. El telencèfal (com s’anomena l’última secció del cervell en forma embrionària [▸45]) va evolucionar progressivament en el còrtex cerebral, el component més potent i sofisticat de l’encèfal de rates, gats, micos i els homes que avui viuen. Rèptils i ocells posseeixen el pal·li, que alguns anomenen còrtex, però que no és un còrtex.

En el transcurs d’eres geològiques senceres, el còrtex es va anar desenvolupant i va distingir, entre els primats, els homínids. El gènere Homo va aparèixer fa uns 2 milions d’anys, i el còrtex dels Homines sapientes d’ara fa 200.000 anys —l’única espècie que ha quedat, després de l’extinció dels neandertals— va esdevenir enorme, gairebé hipertròfic respecte de la resta. Es considera que hi van contribuir enormement la destresa manual del polze oposable i les capacitats predatòries de la visió frontal i estereoscòpica, així com les oportunitats socials ofertes per un llenguatge primitiu. El còrtex es va anar desenvolupant fins que, fa uns 50.000 anys, van aparèixer la cultura i el comportament de l’ésser humà “modern”, l’Homo sapiens sapiens. Perquè se’n faci una idea, el còrtex representa quasi el 90% del pes de tot el seu cervell.

Els focs artificials del cervell s’encenen aquí. És aquí on el garbuix informatiu que plou des dels perifèrics connectats, com la pell o els ulls, és elaborat i catalogat. És aquí on neixen i es radiquen els nous records, classificats després i associats als coneixements ja acumulats. És gràcies a la vistosa potència de càlcul del còrtex que vostè està en condicions de reflexionar, imaginar, comparar, decidir i canviar d’idea.

El còrtex cerebral és el triomf de la matèria grisa, és a dir, la típica densificació cerebral que empaqueta neurones, cèl·lules glials i capil·lars, amb aquell color grisenc-rosat observat pels primers anatomistes de la història. El gris es distingeix bé de la matèria blanca que es troba aquí i allà en el cervell, però en particular a sota de l’escorça, on es troba el cos callós, centenars de milions d’axons que connecten els dos hemisferis corticals entre si amb la típica empremta cromàtica de la blanca mielina. [▸24, 37]

Present exclusivament a l’encèfal dels mamífers placentats, el cos callós és part integrant i irrenunciable dels mecanismes cerebrals més complexos, com la intel·ligència i la consciència, perquè posa l’accelerador als dos hemisferis del còrtex.

3.3.1. Còrtex cerebral

Si vostè agafés unes tovalles de dos metres quadrats, les estengués damunt la taula i després les estrenyés cap al centre, com per fer-les entrar dins un gerro o una capsa, obtindria una cosa tortuosa i arrugada, molt semblant al còrtex cerebral. Això justament ha fet l’Evolució. Per incrementar l’espai disponible dins una caixa craniana, d’altra banda cada vegada més grossa, ha organitzat la matèria grisa del neocòrtex —la part més estesa i evolutivament més jove del seu cervell— en forma de circumvolucions.

Les valls, per definir les parts còncaves de les tovalles, s’anomenen solcs. Les muntanyes, és a dir, les parts convexes, s’anome nen girs. Les cissures, en canvi, són solcs més fondos que distingeixen els quatre lòbuls de l’escorça, batejats al seu torn com l’os corresponent del crani: el lòbul frontal al davant (seu del pensament abstracte, del raonament, però també de la sociabilitat i de la personalitat), el lòbul temporal al costat (oïda, comprensió, llenguatge, aprenentatge), el lòbul parietal a sobre del clatell (tacte, gust, temperatura) i el lòbul occipital al darrere del clatell (vista).

Hi ha finalment una gran divisió al mig, anomenada cissura interhemisfèrica, que separa la prominent escorça en dos hemisferis. Per això els lòbuls són sempre dobles.

Durant un temps es va creure que els dos hemisferis desenvolupaven tasques fonamentalment diferents i que cada usuari tenia un hemisferi dominant, preferit, com si diguéssim. Així va néixer la llegenda: hi ha qui té un “cervell esquerrà” i que per tant és destre en matemàtiques i lògica, i qui té un “cervell dretà” i és més creatiu i propens a les arts. Això no és veritat. [▸198]

De fet, en cas d’hemisferectomia (l’ablació quirúrgica, o la desactivació d’un hemisferi, executada en casos de rares síndromes epilèptiques) tot sovint el cervell i els processos cognitius reprenen amb el temps el seu funcionament, sobretot si el pacient és un nen, capaç per definició d’exhibir plenament la plasticitat cerebral. [▸71] Hi ha en el món un petit nombre d’usuaris com vostè que viuen més o menys normalment només amb un hemisferi.

Això no vol dir que els dos hemisferis no posseeixin les seves respectives peculiaritats, allò que els neurocientífics anomenen lateralització. Els exemples més famosos i consolidats són els de l’àrea de Broca (producció del llenguatge) i l’àrea de Wernicke (comprensió del llenguatge), que es troben normalment a l’hemisferi esquerre, però que són al dret en el cas d’alguns esquerrans. Sense oblidar que les dades que arriben dels perifèrics sensorials afecten tots dos hemisferis, però amb una modalitat invertida: les informacions de l’ull dret són processades pel lòbul occipital esquerre, o el tacte de la mà esquerra és calculat pel lòbul parietal dret.

Les “tovalles” del còrtex cerebral tenen un gruix d’entre 2 i 4,5 mil·límetres. I, tanmateix, aquella matèria grisa, tan prima i llefiscosa, està formada per la meravella de sis estrats neuronals, cadascun dels quals posseeix una característica estructural pròpia, ja sigui pels diversos tipus de neurones que conté, ja sigui per les connexions amb altres zones del còrtex o amb zones subcorticals, és a dir, de sota del còrtex.

L’escorça cerebral és la cosa més complexa del cervell, que al seu torn és la cosa més complexa que coneixem. I, tanmateix, mentre el progrés tecnològic permet a la ciència escrutar cada vegada millor dins els mecanismes cerebrals, ja tenim proves que no hi ha en el món dos còrtexs iguals ni que funcionin exactament de la mateixa manera.

És un fet extraordinari, perquè només una minúscula variació del 0,1% del genoma determina les diferències entre un aborigen d’Austràlia i un inuit de Groenlàndia, que són, per tant, genèticament quasi idèntics. I, en canvi, el 100% dels cervells sapiens són únics al món.