Molts científics i filòsofs han assegurat al llarg del temps que “som el nostre cervell”. Si això fos cert, seríem 86.000.000.000 de neurones, més o menys el número que tenim cadascú de nosaltres. És una xifra descomunal. Però encara hi hem de sumar les connexions sinàptiques. Cadascuna de les neurones està connectada amb altres neurones, amb un valor que oscil·la entre 1.000 i 10.000. Si comptem la xifra més conservadora, resulta que tenim vuitanta-sis milions de milions de connexions sinàptiques. Si les connexions neuronals siguin el factor més important de la cognició, l’aprenentatge i la memòria, seríem aquest enorme nombre de connexions neuronals.
Han passat uns quants anys des del model de Paul D. MacLean dels tres cervells en un. Als anys seixanta, MacLean va oferir una nova perspectiva sobre l’organització i la funció cerebral. Va observar que, fisiològicament, el cervell tenia tres estructures diferents, ben segur desenvolupades en moments diferents de l’evolució humana. La primera estructura, la més interna, és l’anomenat cervell instintiu o reptilià, similar en aspecte al d’un rèptil, que hauria aparegut amb els primers vertebrats. La segona és el sistema límbic, que hauria aparegut amb els mamífers. I la tercera és el neocòrtex, que es desenvolupa amb els humans. El model determinava diferents funcions. Així, el cervell instintiu tindria les funcions més bàsiques, com la respiració, la regulació de la temperatura, el somni, la reproducció i l’instint de territorialitat, com té qualsevol vertebrat. El cervell límbic regularia les emocions, la memòria i els comportaments instintius, com té qualsevol mamífer. I el neocòrtex tindria les regulacions cognitives complexes, com el raonament, la presa de decisions, la percepció conscient, el llenguatge, la creativitat i la imaginació, més pròpies dels humans.
Se sap que hi ha especialitzacions de determinades parts del cervell. Això es constata quan es comparen xifres de neurones de diferents espècies. Els elefants tenen més neurones que nosaltres (257 mil milions enfront a 86), però els guanyem en capacitats cognitives complexes. Resulta que la majoria de les seves neurones es troben en el cerebel, mentre que el còrtex cerebral, que és més rellevant per a les funcions cognitives complexes, té al voltant de 5,6 mil milions de neurones. Això és notablement menys que les neurones en el còrtex cerebral humà.
Un ximpanzé té una distribució més equilibrada en comparació amb els elefants, amb un còrtex cerebral que té una densitat significativa de neurones, similar a la dels humans en termes de concentració relativa, però amb un nombre total menor. 6,2 mil milions de neurones. Una altra variable a considerar és el volum o el pes. S’ha verificat que no sempre es relaciona amb nombre de neurones; el d’un dofí pesa més (1,6 kg enfront de 1,4) i té menys neurones (14 mil milions enfront de 86).
Avui en dia, la neurociència moderna ha superat el model de tres cervells, amb àrees molt especialitzades, oferint una visió més integrada i complexa de com les diferents regions del cervell col·laboren per produir comportaments i funcions cognitives.
Probablement pel fet que la majoria de les funcions cerebrals depenen de la interacció entre múltiples àrees del cervell, en els darrers anys s’està treballant per obtenir el mapa complet de les connexions neuronals en un cervell. A aquest mapa se l’ha batejat com a connectoma. Descriu tant la macroestructura (les grans vies de connexió entre diferents regions cerebrals) com la microestructura (les connexions sinàptiques entre neurones individuals). La investigació busca comprendre com aquestes connexions suporten les funcions cerebrals i com poden canviar amb l’aprenentatge, l’experiència, o les malalties.
Fins ara, només s’ha pogut obtenir el connectoma d’un petit nematode, elCaenorhabditis elegans. Aquest cuc té 302 neurones en total, amb unes 7.000 connexions sinàptiques. Tot i les xifres modestes, ha proporcionat una base sòlida per a la investigació neurocientífica, facilitant la comprensió de com les connexions neuronals suporten les funcions del sistema nerviós en organismes més complexos. La cosa es complica quan passem a vuitanta-sis mil milions.
A banda de les dimensions, també es complica en tractar-se d’una xarxa neuronal dinàmica. Com que les connexions neuronals no són estàtiques, és molt difícil capturar un mapa fix.
Els mètodes per fer el mapa varien des de tècniques no invasives que permeten l’estudi de connexions en cervells vius, com la ressonància magnètica de difusió (detecta canvis associats a la difusió de molècules d’aigua dins de les fibres nervioses), la ressonància magnètica funcional (detecta canvis en el flux sanguini) i l’electroencefalografia (detecta canvis en l’activitat elèctrica), fins a tècniques d’alta resolució com la microscòpia electrònica, que proporcionen una visió detallada però només de mostres fixades.
Hi ha una iniciativa de recerca científica, la Human Connectome Project, finançada per la NIH Blueprint for Neuroscience Research, una col·laboració de diferents instituts de salut dels Estats Units, destinada a crear el connectoma humà. Per un costat, permetria estudiar com les connexions neuronals varien entre individus i la seva relació amb les diferències en el comportament, la personalitat i les capacitats cognitives. Per altre, investigar com les alteracions en el connectoma poden estar associades amb diverses malalties neurològiques i psiquiàtriques com l’Alzheimer, l’esquizofrènia, l’autisme o el TDAH, i trobar-ne una cura.