Por qué cada hemisferio cerebral se conecta con el lado opuesto del cuerpo, según un estudio

¿Por qué el lado derecho del cerebro es responsable del lado izquierdo del cuerpo y viceversa? Una nueva investigación estudió los principales circuitos organizados contralateralmente que se encuentran en los cerebros de los vertebrados actuales y propone una nueva hipótesis sobre su evolución.

La organización contralateral del cerebro, por la cual cada hemisferio controla y recibe información del lado opuesto del cuerpo, podría haberse originado en la óptica de los ojos de los primeros vertebrados, según un estudio. Los neurocientíficos Daniel Wang y Martin Wessendorf, de la Universidad de Minnesota, Estados Unidos, propusieron que esa arquitectura visual preexistente condicionó después los circuitos del tacto, la audición y el movimiento.

La hipótesis no atribuyó cada cruce anatómico a una adaptación independiente para mover las extremidades o procesar sensaciones. El trabajo, publicado en Frontiers in Neuroanatomy, situó esta disposición en peces sin mandíbula del Cámbrico, hace entre 538 y 486 millones de años.

La historia evolutiva comienza con la información sensorial proveniente del aparato visual. La lente esférica del ojo invierte físicamente la imagen antes de que llegue a la retina. La luz procedente del campo visual derecho incide sobre la mitad izquierda de cada retina, mientras que la del campo izquierdo llega al lado derecho.

Para procesar eficientemente estos datos sensoriales invertidos, los primeros vertebrados desarrollaron el quiasma óptico, la intersección anatómica donde los axones de las células ganglionares de la retina cruzan la línea media. De ese modo, los estímulos del lado derecho del entorno se dirigieron al lado izquierdo del cerebro, y a la inversa.

Las señales visuales llegan principalmente al tectum óptico, una región antigua del mesencéfalo, una parte del encéfalo, que en los mamíferos se denomina colículo superior. Esta estructura, presente en todos los linajes vivos de vertebrados, construye un mapa espacial del entorno opuesto y coordina respuestas rápidas ante depredadores, presas o amenazas.

Las capas celulares profundas del tectum también reciben estímulos táctiles y auditivos. La investigación indicó que esas señales se alinean con las coordenadas visuales, por lo que un objeto visto, oído o percibido mediante el contacto queda situado dentro de un mismo sistema de referencia cerebral.

Las extremidades adaptadas a un plano cerebral previo

Los circuitos motores y sensoriales que aparecieron con los tetrápodos terrestres, el linaje que abarca anfibios, reptiles, aves y mamíferos, podrían haberse ajustado a ese mapa visual ya consolidado. Wang y Wessendorf analizaron vías ascendentes de la sensibilidad corporal y rutas descendentes que regulan los músculos esqueléticos, y hallaron que reproducían la disposición cruzada del sistema visual.

Los autores analizaron dos grandes vías sensoriales que llevan información desde el cuerpo hasta el cerebro:

• Vía de la columna dorsal-lemnisco medial: transmite el tacto fino, la vibración y la propiocepción, es decir, la capacidad de saber dónde están las partes del cuerpo sin mirarlas. La información sube por la médula espinal y recién cruza al lado opuesto en el bulbo raquídeo, una zona del tronco encefálico. Esta vía no existe en los peces con aletas radiadas, pero está presente en todos los tetrápodos, como anfibios, reptiles, aves y mamíferos.
• Tracto espinotalámico: lleva al cerebro las sensaciones de dolor, temperatura y tacto menos preciso o más general. A diferencia de la vía anterior, sus fibras cruzan al lado contrario casi de inmediato, dentro de la médula espinal, antes de subir hacia el tálamo. Este sistema es muy antiguo desde el punto de vista evolutivo y aparece en aves, reptiles, mamíferos y también en peces cartilaginosos, como tiburones y rayas.

Las vías motoras descendentes, que envían órdenes del cerebro a los músculos, muestran una organización similar: muchas cruzan hacia el lado opuesto del cuerpo.

• Tracto tectoespinal: comienza en capas profundas del tectum óptico y llega a la médula espinal del lado contrario. Su función es provocar movimientos reflejos de la cabeza y el cuerpo ante estímulos repentinos que se detectan con la vista, el oído o el tacto. Por ejemplo, permite reaccionar de forma automática cuando un vehículo aparece de manera inesperada en la visión periférica.
• Tracto rubroespinal: nace en el núcleo rojo, una estructura del mesencéfalo. Luego cruza hacia el lado contrario y desciende por la médula espinal. Ayuda a coordinar los movimientos de las extremidades en los tetrápodos.
• Tracto corticoespinal: es una vía propia de los mamíferos. Se origina en la neocorteza, la parte más externa del cerebro, y cruza al lado opuesto en la decusación piramidal, ubicada en el bulbo raquídeo. En la mayoría de los mamíferos, termina en zonas de la médula vinculadas con la información sensorial y ayuda a regular las señales táctiles que llegan al cerebro. En primates y otros animales con gran destreza manual, algunas de estas fibras establecieron conexiones directas con las neuronas que controlan los músculos. Esa adaptación permite a los humanos mover cada dedo con precisión e independencia.

“Dado que la evolución es conservadora en sus innovaciones —a menudo conserva y desarrolla estructuras, vías y mecanismos existentes en lugar de inventar otros nuevos—, la organización del sistema visual (y en particular, del tectum óptico) puede haber definido los principios organizativos necesarios para las vías sensoriales y motoras que evolucionaron posteriormente”, explicaron los autores.

En los seres humanos y la mayoría de los mamíferos, la corteza motora derecha controla neuronas motoras espinales vinculadas con las extremidades izquierdas. La corteza cerebral derecha también recibe de forma predominante información sensorial sobre el lado izquierdo del cuerpo y del entorno.

Los antepasados de reptiles, aves y mamíferos habrían tenido sistemas motores contralaterales, incluidos los tractos tectoespinal y rubroespinal. El último ancestro común de los mamíferos parece haber contado con una neocorteza organizada de manera similar y con un tracto corticoespinal cruzado.

La propuesta planteó que la evolución conservó módulos ya existentes para evitar reorganizar conexiones que vinculaban visión, tacto, audición y respuestas motoras.

Los autores señalaron que futuros análisis de los fósiles neurocraneales internos de vertebrados del Cámbrico temprano podrían brindar hitos físicos que permitan rastrear cómo este patrón visual sentó las bases del sistema nervioso central humano.