Investigadores de la UGR revelan cuándo la resonancia magnética “engaña” y qué nos dice de verdad sobre el funcionamiento del cerebro

¿Está el cerebro humano cerca de un punto crítico? En sistemas con muchos componentes que interactúan, el conjunto puede mostrar comportamientos colectivos que no se ven al observar cada parte por separado. En física, estos regímenes globales se describen como fases. Un ejemplo clásico es un imán: a altas temperaturas está desordenado –sin magnetización global-, pero al enfriarse aparece un estado ordenado –magnetizado–. El cambio entre ambos no es gradual: se organiza alrededor de un umbral especial, el punto crítico, que separa fases distintas.

Cerca de un punto crítico, los sistemas adquieren propiedades singulares: pueden mantener cierta coherencia sin volverse rígidos y conservar capacidad de fluctuación sin caer en el caos. Por eso, el lenguaje de la criticidad se usa para hablar de flexibilidad y adaptación en sistemas complejos, incluido el cerebro. La hipótesis de la criticidad cerebral plantea que el cerebro operaría cerca de ese umbral, equilibrando robustez (estabilidad de patrones, recuerdos, conductas) y plasticidad (aprendizaje, exploración y adaptación).

Pero una idea atractiva no basta: hay que contrastarla con datos. Y aquí aparece el problema de cómo medimos la actividad cerebral que, podemos sintetizar como una medida de sombras y no de neuronas.

Una de las técnicas más extendidas es la resonancia magnética funcional (fMRI). Permite observar la actividad del cerebro de forma no invasiva y con buena resolución espacial, pero no mide directamente los disparos neuronales. Lo que registra es la señal BOLD, cambios en oxigenación y flujo sanguíneo asociados al gasto energético de las neuronas. En cierto sentido, es una medida indirecta: no vemos las neuronas actuar, sino una huella fisiológica agregada. Es como saber cuánta energía genera un motor sin ver cada combustión en detalle. Eso abre la pregunta crucial de si puede una medida indirecta hacernos creer que el cerebro es crítico cuando, en realidad, solo parece crítico.

Los sistemas críticos suelen mostrar invarianza de escala: ciertos patrones estadísticos se repiten de forma similar si acercamos o alejamos la mirada. Esta propiedad es una señal distintiva tentadora de criticidad, pero también peligrosa, porque puede imitarse si el modo de medir, promediar o filtrar introduce correlaciones aparentes. Así, uno podría atribuir al cerebro una propiedad que, en realidad, pertenece al instrumento o al método de análisis.

Para abordar este riesgo, un equipo de la Universidad de Granada (Rubén Calvo, Carles Martorell, Adrián Roig y Miguel A. Muñoz, del Instituto Carlos I) desarrolló una metodología –publicada en la revista Physical Review Letters – distinguir entre invarianza de escala genuina y artefactos estadísticos capaces de generar una falsa impresión de criticidad. El objetivo es someter la proyección del fMRI a controles que respondan con más fiabilidad: ¿Los patrones observados exigen un sistema verdaderamente crítico o pueden explicarse por la forma de medir?

Aplicaron el método a la base de datos LEMON, con fMRI en reposo de 136 participantes sanos. El matiz clave es estadístico: a nivel individual, los datos pueden sugerir cercanía al punto crítico, en parte porque con variabilidad y menos potencia estadística es más fácil que aparezcan patrones que imiten la invarianza de escala. Sin embargo, al agrupar muchos participantes, esas señales aparentes se debilitan o desaparecen, y emerge una conclusión más robusta: en reposo, la dinámica colectiva sería ligeramente subcrítica, es decir, por debajo del punto crítico, aunque cerca de él.

El resultado no cierra el debate, pero añade una pieza importante: al menos en las condiciones estudiadas, el cerebro no estaría exactamente en el punto crítico, sino en sus proximidades. Y ese "casi" puede ser funcional: estar cerca del umbral podría conservar ventajas de equilibrio entre estabilidad y capacidad de respuesta, sin asumir las posibles inestabilidades de un ajuste perfecto al borde.