Te pegas en el codo y tu brazo da un tirón antes de que decidas nada. Te tomas un café a las cuatro de la tarde y a medianoche sigues despierto. Un golpe en la cabeza cambia la memoria o el carácter de una persona. Alguien deja una medicina y su ánimo cambia. En cada caso pasó algo en un tejido y pasó algo en la experiencia, y las dos cosas no se pueden separar.
La psicobiología (o psicología biológica) es la materia donde los psicólogos se topan con ese hecho. Su trabajo no es explicar la mente señalando el cerebro. Es averiguar qué hace el tejido, en qué unidades y a qué velocidad y, con la misma importancia, cuáles de las historias populares sobre "la hormona del amor" o "la parte del cerebro del miedo" son demasiado simples para ser ciertas.
El cerebro humano tiene unos 86 mil millones de neuronas, según un recuento cuidadoso de 2009 que reemplazó la cifra redonda de "100 mil millones", además de aproximadamente igual número de células de apoyo. Una neurona es una célula que reúne señales de entrada y, cuando llegan suficientes, envía un breve pulso eléctrico por su fibra. En reposo su interior está unos 70 milivoltios por debajo del exterior. Si las entradas lo suben a cerca de −55 mV, el umbral, se abren canales, entra sodio y el voltaje salta a unos +30 mV durante cerca de un milisegundo antes de volver a su valor. Ese pulso es el potencial de acción. Alan Hodgkin y Andrew Huxley descubrieron su mecanismo en 1952 en el axón gigante de un calamar y compartieron por ello un Nobel en 1963.
Dos hechos importan más que los detalles. Primero, es todo o nada: una neurona no puede disparar un pulso débil. Una entrada más fuerte no produce un pulso más grande, sino pulsos más frecuentes. La frecuencia es el mensaje. Segundo, el pulso viaja por la fibra, y la mielina, una capa grasa que la envuelve, hace que la señal salte, de modo que las fibras más rápidas alcanzan unos 100 metros por segundo, frente a cerca de un metro por segundo en las finas y sin envoltura.
Un modelo de manual, no una célula real: constante de tiempo de 20 ms, reposo −70 mV, umbral −55 mV, periodo refractario de 2 ms. La entrada es el voltaje por encima del reposo que alcanzaría la célula si nunca se disparara.
Por debajo de 15 mV de entrada no pasa nada, por mucho que esperes. Con 20 mV la célula se dispara unas 34 veces por segundo; con 40, casi 90. El tamaño de cada pulso es idéntico. Es el truco de codificación del cerebro: no más fuerte, sino más rápido.
Las neuronas no se tocan. Las separa una brecha de unos 20 nanómetros, la sinapsis, y la señal la cruza como química. Que las neuronas son células independientes, y no una red continua, lo defendió Santiago Ramón y Cajal con las tinciones de Camillo Golgi; ambos compartieron el Nobel de Fisiología o Medicina de 1906 "por sus trabajos sobre la estructura del sistema nervioso", y Golgi seguía creyendo en la red continua. Otto Loewi mostró en 1921, con dos corazones de rana, que un nervio libera una sustancia y no solo una corriente. Cuando llega un pulso, la célula libera un neurotransmisor, que se une a receptores de la célula siguiente y la empuja a dispararse (excitación) o a no hacerlo (inhibición). Después se limpia lo sobrante: se recapta (recaptación) o se descompone. En el cerebro, el glutamato es el principal transmisor excitador y el GABA el principal inhibidor.
La psicología popular convierte cada transmisor en un estado de ánimo: la dopamina es el placer, la serotonina la felicidad, la oxitocina el amor. La verdad es más enredada. Las neuronas de dopamina se disparan con fuerza ante recompensas y señales inesperadas, una señal de "mejor de lo esperado", y por eso importan para aprender y desear, no solo para disfrutar. La mayor parte de la serotonina del cuerpo está en el intestino, no en el cerebro. La oxitocina sí afecta la conducta social, pero los resultados de aplicarla por la nariz han sido inconsistentes, y muchos hallazgos tempranos se redujeron al crecer las muestras. Un transmisor cumple muchos papeles en circuitos distintos; una conducta usa muchos transmisores.
Un modelo de juguete en unidades arbitrarias: cada pulso suma una unidad; la brecha se limpia a un ritmo de 10 + 50 × recaptación por segundo.
Con recaptación completa, una neurona a 10 Hz mantiene la brecha en unas 0.16 unidades; si bloqueas el 80% de la recaptación, el nivel se triplica a 0.5. Eso es, a grandes rasgos, lo que hacen en horas fármacos como los ISRS (inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina). Sin embargo, su efecto sobre el ánimo tarda semanas, y la frase "la depresión es un desequilibrio químico" es una simplificación que los propios psiquiatras evitan. Una revisión de 2022 argumentó que no hay evidencia consistente de que una serotonina baja cause depresión; otros respondieron que esa nunca fue la afirmación habitual y que los fármacos siguen superando al placebo en promedio (una gran comparación de 2018 entre 21 antidepresivos encontró que todos superaban al placebo, con efectos medios modestos). Lo que sí se puede decir: los transmisores importan, la historia no es de una sola sustancia, y nadie debería cambiar un medicamento por un diagrama. Habla con quien te lo recetó.
Las hormonas son la versión lenta. Las glándulas las liberan a la sangre y actúan en minutos o días: el cortisol, de una cadena llamada eje HPA (hipotálamo-hipófisis-suprarrenal), prepara al cuerpo para las exigencias; la adrenalina actúa en segundos. Un impulso nervioso llega a tu pie en unas centésimas de segundo; una hormona tarda minutos. Dos sistemas, dos escalas de tiempo.
Dónde ocurren las cosas en el cerebro es una de las preguntas más antiguas. En 1848, el capataz ferroviario Phineas Gage sobrevivió a una barra de hierro que le atravesó la parte frontal del cráneo, y los relatos dicen que su conducta cambió (los detalles se exageraron al contarse). En 1861 Paul Broca examinó a un hombre que entendía el habla pero casi solo podía decir una sílaba; el daño estaba en el lóbulo frontal izquierdo. En 1953 unos cirujanos extirparon partes de los lóbulos temporales de Henry Molaison para tratar su epilepsia; ya no pudo formar recuerdos duraderos de acontecimientos nuevos, pero sí pudo aprender una destreza motora nueva. Casos así muestran que algunas funciones dependen de ciertos tejidos.
No concluyas que cada parte tiene un solo trabajo. Las funciones son redes: dañar un lugar puede romper una habilidad que comparten muchos lugares. Tres mitos que conviene soltar. No usamos el 10% del cerebro; las imágenes muestran actividad en todo él, y el cerebro, que pesa cerca del 2% del cuerpo, usa alrededor de una quinta parte de la energía en reposo. Las personas "de cerebro izquierdo" y "de cerebro derecho" no existen; un análisis de 2013 con más de 1,000 escáneres no halló dominancia en toda la persona, aunque las dos mitades se especializan un poco (el lenguaje suele estar a la izquierda). Y el reparto de neuronas es desigual: el cerebelo, metido bajo la parte de atrás del cerebro y a menudo pensado solo para la coordinación, contiene cerca del 80% de las neuronas.
Una caricatura, no un atlas. Elige una región o toca su círculo. Los déficits son resúmenes de manual de casos famosos y varían de persona a persona.
Un escáner del cerebro no es una fotografía del pensamiento. La resonancia magnética (RM) muestra la estructura. La RMf (resonancia funcional) mide la señal de oxígeno en sangre (BOLD): las neuronas activas consumen oxígeno, el flujo de sangre sube unos segundos después y el escáner ve el cambio. Es por tanto indirecta, lenta (segundos) y borrosa (milímetros), mientras que el EEG capta los ritmos eléctricos del cerebro en milisegundos pero no puede decir con precisión de dónde vienen. Ninguna muestra un pensamiento, y ninguna muestra causa. Para eso hace falta una lesión, un fármaco o una estimulación cerebral.
La advertencia clásica es un salmón muerto del Atlántico. En 2009, Craig Bennett y colegas pusieron uno en un escáner, le "mostraron" fotografías de personas y encontraron vóxeles (píxeles en 3D) que se iluminaban, porque con decenas de miles de vóxeles, cada uno puesto a prueba con p < .05, algunos pasan por azar. Lo usaron para defender las correcciones por comparaciones múltiples, y ganó un premio Ig Nobel en 2012. Dos trampas relacionadas: la "inferencia inversa" (la amígdala estuvo activa, luego la persona sintió miedo: se activa en muchos estados) y las muestras diminutas. Un estudio de 2022 de Scott Marek y colegas halló que vincular escáneres con conducta en la población general requiere miles de personas, no las decenas típicas de estudios anteriores.
Todos los vóxeles son puro ruido. La cuadrícula muestra 2,000 de ellos; la lectura cuenta todos. La corrección de Bonferroni divide el umbral entre el número de pruebas.
Con 50,000 vóxeles y p < .05 esperas 2,500 falsas "activaciones". Sin corregir, un escáner de nada encuentra un cerebro trabajando. Si corriges el umbral para 50,000 pruebas, la probabilidad de cualquier falsa alarma queda cerca de 5%. Los estudios modernos corrigen, comparten datos y replican; aun así, un titular antiguo del tipo "esta región se ilumina cuando…" merece la misma sospecha que cualquier estudio pequeño (véase Métodos de investigación en psicología, 34/20).
Dormir no es que el cerebro se apague. A lo largo de una noche cicla más o menos cada 90 minutos por etapas más ligeras y más profundas y por el sueño REM, descubierto en 1953 por Eugene Aserinsky y Nathaniel Kleitman, en el que el cerebro está muy activo y ocurren la mayoría de los sueños vívidos. Un consenso de expertos de 2015 recomendó que los adultos duerman regularmente al menos siete horas; las necesidades varían entre personas y a lo largo de la vida, y ninguna cifra única es la "correcta" para todos.
El cuadro estándar, propuesto por Alexander Borbély en 1982, es el modelo de dos procesos. El proceso S es una presión de sueño que sube cuanto más tiempo llevas despierto y baja mientras duermes (la adenosina es una candidata importante para parte de ella, y por eso la cafeína, que bloquea la adenosina, retrasa el sueño sin eliminar la deuda). El proceso C es el reloj circadiano, regulado sobre todo por una región diminuta llamada núcleo supraquiasmático y por la luz, que te mantiene más alerta a unas horas que a otras. Sientes sueño cuando S es alto y C es bajo. El desfase horario (jet lag) y el trabajo por turnos son C y S desacompasados.
Modelo esquemático según Borbély, con tiempo de subida de 18.2 h y de bajada de 4.2 h como en los primeros ajustes en humanos, escala de 0 a 1. La curva circadiana es una onda simple con su máximo a las 18:00. Es ilustrativo, no una predicción para ninguna persona.
Con 8 horas de sueño y acostándote a las 23:00, la presión al despertar baja a cerca de 0.09 de la escala y termina el día cerca de 0.62. Si recortas el sueño a 5 horas, el nivel de la mañana solo baja a unos 0.22: empiezas cada día con deuda sobrante, y no se borra sola durante la noche.
En 1949, Donald Hebb propuso que cuando una célula ayuda repetidamente a disparar a otra, la conexión entre ellas se fortalece. La frase "las células que se disparan juntas se conectan juntas" es una paráfrasis posterior. El efecto, llamado potenciación a largo plazo, lo demostraron en el hipocampo de conejo Tim Bliss y Terje Lømo en 1973. Es el modelo principal del aprendizaje: la experiencia cambia la fuerza de las conexiones, no el número de células.
La entrada A ya activa a la célula. La entrada B es demasiado débil por sí sola. Preséntalas juntas y mira crecer la conexión de B.
Regla: cuando la célula se dispara, el peso w de cada entrada activa crece 0.2 × (1 − w). La célula se dispara cuando la suma de los pesos activos llega a 0.5. Es una caricatura de la regla de Hebb, no un modelo de célula.
Después de tres emparejamientos, B por sí sola cruza el umbral. El cerebro adulto sigue siendo plástico de maneras mucho más amplias: en un estudio del año 2000, los taxistas de Londres que habían aprobado el exigente examen de calles tenían más grande la parte posterior del hipocampo que los controles, en proporción a sus años de conducir. Pero la afirmación de que siguen formándose neuronas nuevas en el humano adulto es discutida. Dos artículos de 2018, uno que halló casi ninguna célula nueva en el hipocampo adulto y otro que halló muchas, siguen en debate. Lo sólido es que el cerebro cambia con el uso durante toda la vida, más en la juventud, y menos de lo que sugiere la palabra popular "recablear".
La mente funciona con células que se señalan por su frecuencia de disparo, sustancias químicas que cruzan una brecha, hormonas que viajan despacio y conexiones que cambian con el uso. Es una imagen poderosa y limitada: los eslóganes sobre una sola sustancia o una sola región del cerebro, y las afirmaciones fuertes basadas en escáneres pequeños, merecen el mismo escepticismo que cualquier hallazgo psicológico.
Prueba esto: esta semana, fíjate en un cambio de ánimo (tras dormir mal, un café tarde o una comida saltada) y piensa en las dos capas: lo que hace el tejido y lo que sientes. Ninguna explica sola a la otra.
Fuentes. Potencial de acción y modelo de integración y disparo con fuga: texto estándar (Kalat; Bear y otros); Hodgkin y Huxley (1952), Nobel 1963. Cajal y Golgi: Nobel de Fisiología o Medicina 1906, "por sus trabajos sobre la estructura del sistema nervioso" (nobelprize.org). Número de neuronas: Azevedo y otros, Journal of Comparative Neurology (2009): unos 86 mil millones de neuronas, cerca del 80% en el cerebelo. Loewi (1921). Error de predicción de la recompensa: Schultz, Dayan y Montague, Science (1997). Antidepresivos: Cipriani y otros, The Lancet (2018); Moncrieff y otros, Molecular Psychiatry (2022), con réplicas publicadas. Gage (1848), Broca (1861), Molaison (1953, Scoville y Milner). Cerebro izquierdo y derecho: Nielsen y otros, PLoS ONE (2013). Salmón muerto: Bennett y otros (2009); Ig Nobel 2012. Marek y otros, Nature (2022). REM: Aserinsky y Kleitman (1953). Duración del sueño: Watson y otros, declaración de consenso, Sleep (2015). Modelo de dos procesos: Borbély (1982); Daan, Beersma y Borbély (1984). Hebb (1949); Bliss y Lømo (1973). Maguire y otros, PNAS (2000). Neurogénesis adulta: Sorrells y otros y Boldrini y otros, ambos de 2018. Los números simulados son modelos de juguete calculados en vivo. Esto es descriptivo, no consejo médico. Si estás pasando por un mal momento, un médico o una línea de ayuda de tu país pueden ayudarte; findahelpline.com lista líneas por país. Adaptada de la pieza en inglés Biological Psychology (35/20).