Las neuronas se activan de forma mucho más errática de lo que pensaban los investigadores. ¿Qué implica esto para el funcionamiento del cerebro?
Publicado en: Nature artículo de noticias | 20 de mayo de 2026 | Por Diana Kwon
En neurociencia, es un dogma que ciertas células cerebrales responden de la misma manera ante el mismo estímulo. Por ejemplo, determinadas neuronas se activan siempre al ver formas y colores específicos; otras se activan al mover un brazo o la nariz. Según esta teoría, el cerebro necesita esta estabilidad para responder al mundo exterior de forma consistente.
Así pues, cuando la neurocientífica Laura Driscoll comenzó su investigación doctoral en la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, en 2012, su primera tarea fue establecer esta línea de base mediante el seguimiento de la actividad de neuronas individuales de ratones a lo largo del tiempo.
Para sorpresa de Driscoll, la línea base seguía cambiando. En el transcurso de varios días, muchas de las respuestas celulares se modificaron notablemente. Las neuronas que se activaban cuando un ratón se encontraba en una ubicación específica el primer día, apenas respondían en el mismo lugar después de unas semanas. «Desafió por completo todas nuestras expectativas», recuerda Driscoll, quien ahora trabaja en el Instituto Allen en Seattle, Washington. «Fue tan sorprendente que cambió por completo mi proyecto».
En 2017, ella y sus colegas publicaron hallazgos de ese proyecto que desafiaban los dogmas de la neurociencia. En un solo día, las neuronas de la corteza parietal, un centro para el procesamiento de información sensorial, se activaban de forma predecible en respuesta a estímulos específicos, como la posición del ratón en un laberinto virtual. Pero a lo largo de unas semanas, aunque la tarea de navegar por el laberinto seguía siendo la misma, estos patrones de actividad sufrieron una importante reorganización¹. Algunas neuronas dejaron de activarse en respuesta a estímulos que antes las habían activado; otras hicieron lo contrario. Sin embargo, en grupos de células, los patrones de actividad neuronal se mantuvieron más consistentes con el tiempo. Los resultados sugirieron que las neuronas individuales podrían no tener funciones fijas y que la respuesta de células individuales podría ser menos importante que la actividad de poblaciones enteras.
Cuando Driscoll publicó ese trabajo, ya existían varios artículos que describían observaciones similares en diferentes partes del cerebro del ratón. Sin embargo, muchos en la comunidad neurocientífica se mostraron escépticos: los investigadores cuestionaron si estos hallazgos podrían ser el resultado de una peculiaridad experimental, como un seguimiento impreciso de células individuales o cambios sutiles en el comportamiento de los animales que los experimentadores no habían tenido en cuenta.
Desde entonces, muchos más investigadores han aportado pruebas de que las neuronas modifican su respuesta a ciertos estímulos o comportamientos con el tiempo, un fenómeno que los neurocientíficos han denominado deriva representacional (véase «Cómo varía la actividad neuronal con el tiempo»). Se han encontrado pruebas de ello en diversas regiones cerebrales y mediante diferentes técnicas. En general, la comunidad científica está aceptando que la deriva es real, pero algunos científicos siguen sin estar convencidos, en parte debido a que algunos estudios no han logrado detectar este efecto.
Y los debates giran en torno a otras cuestiones, como: ¿cómo es capaz el cerebro de generar comportamientos estables cuando las representaciones neuronales están en constante cambio? ¿Qué propósito, si es que tiene alguno, cumple la deriva neuronal? ¿Y cómo se relaciona la deriva neuronal con la plasticidad, mediante la cual el cerebro modifica sus conexiones para aprender cosas nuevas?
Según los investigadores, comprender la deriva cognitiva podría tener implicaciones de gran alcance, desde descifrar cómo se forman y actualizan los recuerdos hasta servir de base para el diseño de interfaces cerebro-computadora y redes neuronales para herramientas de inteligencia artificial.
Cambios inesperados
La idea de que ciertas neuronas siempre se activan en respuesta a las mismas señales se remonta a descubrimientos trascendentales en este campo. En las décadas de 1950 y 1960, el dúo de neurocientíficos David Hubel y Torsten Wiesel propuso que las neuronas se activan preferentemente en respuesta a ciertos estímulos². Años más tarde, el neurocientífico John O’Keefe identificó las células de lugar, neuronas que se activan cuando los animales se encuentran en lugares específicos³.
Las representaciones estables también sentaron las bases de los principales modelos de memoria. Durante décadas, los neurocientíficos reunieron evidencia de los «engramas», cambios duraderos en las poblaciones de células cerebrales que se utilizan para almacenar y recordar experiencias pasadas⁴. Los estudios han demostrado que estimular neuronas específicas en el hipocampo puede reactivar los mismos recuerdos y que, por el contrario, inhibir esas células puede suprimirlos.
la memoria y el aprendizaje. Crédito: Dr. Chris Henstridge/Science Photo Library.
Pero, a principios de la década de 2000, comenzaron a surgir indicios de que la forma en que el cerebro representa la información podría ser más flexible de lo que los científicos habían creído, a medida que los investigadores pasaron de registrar la actividad celular en momentos puntuales a rastrearla durante períodos más largos. Para muchos, estos indicios fueron una sorpresa. Clifford Kentros, neurocientífico del Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas en Trondheim, Noruega, recuerda que cuando vio por primera vez cambios significativos en la actividad de las células del hipocampo del ratón, pensó que se trataba de un error experimental. Pero incluso en experimentos repetidos, esa inestabilidad no desapareció⁵. «La naturaleza te depara sorpresas», afirma. «El cerebro no funciona como uno espera».
Este hallazgo, como se demostró, no fue casualidad: unos años después, otros dos grupos informaron de cambios similares en las células de lugar del hipocampo en ratas y ratones. Con el tiempo, comenzaron a surgir pruebas de que este tipo de cambio también se produce en otras partes del cerebro.
Los primeros estudios suscitaron dudas sobre su metodología, como por ejemplo si los científicos podían estar seguros de que las células que registraban un día eran las mismas que las que registraban al día siguiente. Sin embargo, los avances en las tecnologías de imagen y registro mitigaron algunas de esas preocupaciones.
La deriva seguía apareciendo en más áreas, incluyendo lugares inesperados, como la corteza visual y la corteza olfativa. Por ejemplo, encontrar deriva representacional en la corteza piriforme⁶ , una región clave para el procesamiento de información olfativa, fue «completamente contrario a cómo nosotros y todos nuestros colegas habíamos pensado sobre esa corteza», dice Fink. Los científicos habían pensado que la actividad en las neuronas de esta región tendría que ser fija para que los animales pudieran identificar olores, pero Fink y sus colegas descubrieron que tales patrones de actividad eran casi completamente irreconocibles un mes después de las grabaciones originales.
A medida que se acumulaban las pruebas, algunos de los primeros escépticos de la deriva neuronal cambiaron de opinión. Simon Rumpel, neurocientífico de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (Alemania), afirma que inicialmente se oponía a la idea, ya que trastocaba por completo su concepción del cerebro. Sin embargo, añade, la evidencia a favor de la deriva neuronal acabó siendo demasiado contundente como para ignorarla.
¿Qué efecto tiene la deriva?
Si se produce una deriva representacional, ¿cuál es su función? ¿Es algo útil, fundamental para el funcionamiento del cerebro? ¿O es un fallo, algo con lo que el cerebro tiene que lidiar?
Una hipótesis es que la deriva representacional, al menos en el hipocampo, ayuda al cerebro a llevar la cuenta del tiempo. De hecho, años antes de que la palabra «deriva» se utilizara ampliamente, Jill Leutgeb, neurocientífica de la Universidad de California en San Diego, y sus colegas observaron cambios en la actividad de grupos de neuronas en el hipocampo a lo largo del tiempo y sugirieron que podrían codificar el paso del tiempo entre eventos7.
Otros han planteado ideas similares: Yaniv Ziv, neurocientífico del Instituto Weizmann de Ciencias en Rehovot, Israel, sugiere que la deriva es necesaria para la “marca temporal” de los eventos en la memoria a largo plazo. Y Denise Cai, neurocientífica de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, Nueva York, afirma que la deriva podría permitir al cerebro vincular recuerdos que se forman en un corto espacio de tiempo. Esta idea está respaldada por el trabajo de Cai y su equipo, quienes observaron la actividad de las neuronas en el hipocampo cuando se presentaban ratones a lugares distintos. Cuando los ratones visitaban dos lugares con pocas horas de diferencia, el mismo conjunto de neuronas codificaba ambos lugares en la memoria, pero cuando había una semana entre las visitas, los grupos de neuronas utilizados para codificar la memoria de cada lugar eran diferentes8.
Además de anclar los recuerdos en el tiempo, la deriva podría permitir que el cerebro los actualice con nueva información. «Tenemos experiencias a diario y debemos integrar lo que aprendemos con nuestro pasado», explica Cai. «Si siempre tenemos las mismas células actuando de la misma manera, no hay espacio en el cerebro para asimilar nueva información». Comprender los factores que controlan si se produce la deriva y en qué medida podría ayudar a los investigadores a entender cómo se alteran los recuerdos en los trastornos psiquiátricos y neurodegenerativos, así como a encontrar soluciones, afirma Cai.
La deriva neuronal parece producirse a ritmos diferentes en distintas regiones cerebrales; por ejemplo, se observa un mayor cambio en el hipocampo que en la corteza visual. Estas diferencias podrían reflejar la capacidad de cada región para integrar nueva información en los circuitos neuronales existentes. Por el contrario, algunos investigadores han propuesto que la deriva neuronal podría ser el resultado de cambios físicos aleatorios que ocurren en el cerebro, como la renovación de las sinapsis, junto con la plasticidad neuronal normal, en la que las conexiones entre neuronas se modifican a medida que los animales aprenden.
Más allá de las cuestiones funcionales, los neurocientíficos también se enfrentan al misterio de cómo el comportamiento y la percepción se mantienen estables si los códigos neuronales subyacentes están en constante cambio. Según Fink, existen dos ideas principales: quizás la población neuronal varía, pero contiene características estables, o tal vez el cerebro posee mecanismos que le permiten extraer una imagen estable a partir de representaciones cambiantes.
Es posible que el término “deriva” acabe siendo un término genérico para muchas cosas. “Probablemente existan numerosos mecanismos subyacentes”, afirma Christopher Harvey, neurocientífico de la Facultad de Medicina de Harvard en Boston, Massachusetts. “Quizás dentro de 10 o 20 años nos demos cuenta de que la deriva representacional es un término general, pero que en realidad engloba muchos procesos distintos”.
También existen razones prácticas para comprender la deriva representacional. Podría ayudar a los investigadores a mejorar el diseño de las interfaces cerebro-máquina, ya que estos dispositivos deberían tener en cuenta la deriva, especialmente si se implantan durante largos periodos. Asimismo, podría contribuir al desarrollo de mejores herramientas de IA. Un problema común de las redes neuronales artificiales es el “olvido catastrófico”, en el que un sistema pierde habilidades previamente aprendidas al recibir ejemplos que se desvían demasiado del conjunto de entrenamiento, explica Timothy O’Leary, neurocientífico computacional de la Universidad de Cambridge, Reino Unido. Comprender la deriva podría aportar información sobre cómo los cerebros evitan este problema y sugerir maneras de mitigarlo.
¿Representaciones cambiantes?
Si bien el concepto de deriva representacional está ganando terreno, todavía tiene sus críticos.
Algunos neurocientíficos que estudian animales distintos a los ratones no han encontrado evidencia de deriva. Michael Yartsev, neurocientífico de la Universidad de California, Berkeley, descubrió que en los murciélagos, la actividad de las neuronas del hipocampo se mantiene estable durante semanas mientras vuelan por una ruta familiar⁹. Los murciélagos tienen una «memoria espacial increíble», afirma Yartsev.
El equipo sí observó algunos cambios en los patrones de actividad neuronal, pero estos podrían explicarse por variaciones sutiles en las trayectorias de vuelo de los animales. Para Yartsev, estos hallazgos confirmaron sus sospechas: lo que otros reportaban como deriva podría ser «una ilusión resultante de no controlar adecuadamente el comportamiento», afirma Yartsev. O, añade, podría tratarse simplemente de un fenómeno exclusivo de ciertas especies.
Algunos investigadores han identificado áreas cerebrales que parecen ser resistentes a la deriva. En las partes del cerebro relacionadas con el movimiento, el fenómeno parece estar ausente, afirma Juan Gallego, neurocientífico del Centro Champalimaud para lo Desconocido en Lisboa. «En la corteza motora, observamos una relación estable entre la actividad neuronal y el comportamiento cuando se intenta mantener todo dentro de límites razonables», explica Gallego.
Algunos afirman que la ausencia de deriva en el sistema motor indica que los investigadores deben analizar con mayor detenimiento sus hallazgos en el resto del cerebro. Los investigadores han informado que fluctuaciones sutiles en el comportamiento, como la velocidad al correr, así como estados internos, como el grado de implicación del animal en una tarea, pueden influir en los patrones de respuesta neuronal a estímulos específicos. Esto sugiere que lo que los investigadores denominan deriva representacional podría ser consecuencia de esos cambios mínimos, en lugar de una modificación en la forma en que las poblaciones neuronales realizan funciones específicas, explica Gallego. «Para convencerme de que algo cambia en el cerebro mientras se realiza la misma acción, creo que debemos demostrar que todo lo que es interno y externo al animal permanece invariable».
Intentar controlar todos estos cambios sutiles no es tarea fácil. Sin embargo, algunos investigadores han ideado maneras de abordar el problema. En un estudio de 2019¹¹, Ziv y sus colegas desarrollaron un algoritmo de aprendizaje automático para mapear la estructura interna general de los patrones de actividad neuronal registrados en ratones. En un trabajo no publicado, descubrieron que, en el hipocampo del ratón, la deriva era detectable incluso teniendo en cuenta variables conductuales no observadas.
Según Harvey, uno de los mayores desafíos al abordar la bibliografía sobre la deriva marina es que los distintos laboratorios han utilizado métodos diferentes para estudiarla y distintas maneras de analizar sus datos. «A veces es como comparar peras con manzanas».
Para algunos, el descubrimiento de la deriva neuronal también amenaza un principio fundamental de la neurociencia: que las neuronas individuales que se activan en presencia de un objeto o comportamiento participan en esos procesos neuronales específicos. Sin embargo, este enfoque podría estar pasando por alto el panorama general, afirma Gallego. El cerebro se compone de poblaciones de neuronas que interactúan entre sí, y los investigadores deberían intentar comprender qué hace este conjunto, añade. Incluso si el cerebro en su conjunto realiza alguna función, eso no significa que haya una parte específica que la lleve a cabo, concluye.
Por ahora, esta es una de las muchas preguntas que quedan sin respuesta. Dado que la mayor parte del trabajo realizado hasta el momento sobre la deriva genética se ha llevado a cabo en ratones, ¿cómo se manifestaría en otros organismos? ¿Y en humanos? Por el momento, los investigadores no cuentan con métodos eficaces para extrapolar sus estudios en modelos animales, que implican el registro de la actividad de las mismas neuronas durante días y semanas, a los seres humanos, aunque algunos investigadores han utilizado técnicas de neuroimagen para estudiar la deriva genética en humanos.
Ziv compara la identificación de la deriva en neurociencia con el descubrimiento de la materia oscura en física: una revelación de que el universo es mucho más complejo de lo que los científicos habían imaginado. Esto también ha llevado a los neurocientíficos a reconsiderar cuidadosamente los métodos que utilizan para estudiar el cerebro. «Debemos ser conscientes de nuestras limitaciones», afirma Rumpel. «Siempre podemos ver solo aquello que nuestros métodos nos permiten ver».
Nature 653, 666-668 (2026).
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-026-01554-0
Referencias
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