El mejor estado del cerebro: cómo la “criticalidad” influye en el aprendizaje, la memoria y las enfermedades neurológicas
¿Y si la clave para desvelar los misterios de la mente no se escondiera en circuitos complejos, sino en un delicado equilibrio al borde del caos? Un nuevo y revolucionario metaanálisis sugiere que la mayor fortaleza del cerebro — y su mayor vulnerabilidad — podría residir en un principio matemático denominado «criticidad». Esta idea podría transformar nuestra forma de pensar sobre el aprendizaje, la memoria e incluso enfermedades devastadoras como el Alzheimer.
Nota: Este artículo tiene fines informativos y educativos. Resume investigaciones científicas en un lenguaje accesible para un público amplio y no es un comunicado de prensa científico oficial.
Introducción: En busca de reglas universales para la mente
¿Es el cerebro humano realmente la cosa más compleja del universo, o su poder podría provenir de reglas sorprendentemente simples? En un metaanálisis exhaustivo publicado el 23 de junio de 2025 en la revista Neuron, Keith Hengen, de la Universidad Washington en San Luis, y Woodrow Shew, de la Universidad de Arkansas, proponen una teoría unificada: el estado óptimo del cerebro podría ser un frágil equilibrio denominado criticidad, y perder ese equilibrio podría ser fundamental en enfermedades como el Alzheimer.
Hengen, según lo descrito en ScienceDaily, sostiene que el inmenso poder del cerebro podría originarse en principios matemáticos relativamente simples. Si esto es cierto, comprender la criticidad podría transformar tanto la neurociencia como el futuro de la salud cognitiva y la prevención de enfermedades.
¿Qué es la «criticidad» y por qué es tan importante?
La criticidad es un concepto que tiene su origen en la física. Cuando se añaden granos de arena a un montón, este se vuelve cada vez más inclinado hasta que, en un momento dado, se vuelve inestable y se derrumba. Ese punto de inflexión, justo antes del caos, se denomina punto crítico. En esta fase, el sistema es extremadamente sensible, flexible y está listo para adaptarse a los cambios.
Según Hengen y Shew, el cerebro funciona de manera similar. Sugieren que el cerebro necesita alcanzar un estado crítico para poder pensar, recordar y aprender. En este estado, el cerebro no es ni demasiado rígido ni demasiado caótico, sino que se encuentra en una posición perfecta para procesar información, adaptarse y aprender de la experiencia, una especie de punto óptimo para la cognición.
Este principio podría ayudar a explicar por qué el cerebro es tan adaptable, creativo y resistente, así como por qué se producen consecuencias importantes cuando se pierde este equilibrio.
La ciencia detrás de la criticidad: de los montones de arena a las sinapsis
El concepto de criticidad se utilizó por primera vez para describir fenómenos físicos como los imanes y los terremotos. Más tarde, los físicos se dieron cuenta de que podía aplicarse a cualquier sistema complejo, incluidos los cerebros vivos. Una característica clave de estos sistemas es la invariancia de escala: surgen patrones similares tanto si se observa un pequeño grupo de neuronas como todo el cerebro, ya sea en milisegundos o en meses.
Hengen destaca que las experiencias internas humanas tampoco tienen una escala fija, lo que coincide con estas observaciones neurocientíficas. La actividad cerebral muestra patrones recurrentes en muchas escalas, lo que respalda la idea de que la criticidad podría ser un principio unificador de la función cerebral.
En su metaanálisis, Hengen y Shew revisaron más de 140 estudios científicos publicados entre 2003 y 2024. Estos estudios incluyeron modelos animales y cerebros humanos, diversos métodos de neuroimagen y diferentes estados como el sueño, la vigilia y la anestesia. Su objetivo era determinar si la criticidad realmente actúa como el punto de referencia del cerebro para un funcionamiento óptimo.
¿Por qué necesita el cerebro la criticidad?
La mayoría de las capacidades humanas se adquieren a través del aprendizaje y no están preprogramadas. Desde caminar y hablar hasta resolver problemas complejos, el cerebro debe estar preparado para adaptarse a nuevas experiencias a lo largo de la vida. Pero, ¿cómo puede una red de miles de millones de neuronas y billones de conexiones mantenerse tan flexible?
Hengen y Shew sugieren que la criticidad es la respuesta subyacente. En este estado, el cerebro es altamente sensible a nueva información, flexible, eficiente en el uso de energía y recursos, y capaz de procesar información compleja en todos los niveles y escalas temporales.
En su opinión, la criticidad es lo que convierte al cerebro en una máquina de aprendizaje. Si los investigadores logran comprender cómo el cerebro mantiene este estado — y qué sucede cuando se pierde — podrían abrirse nuevas vías para apoyar el aprendizaje y la salud cerebral a lo largo de toda la vida.
Midiendo la criticidad: un enfoque matemático
Hengen y Shew hacen hincapié en que la criticidad puede medirse utilizando herramientas matemáticas. Han desarrollado métodos para estimar cuánto se acerca un cerebro o una región cerebral al estado crítico, utilizando tecnologías como la resonancia magnética funcional (fMRI).
Según sus declaraciones en ScienceDaily, consideran que estos enfoques matemáticos pueden ayudar a abordar cuestiones fundamentales sobre el funcionamiento del cerebro humano. Este avance podría conducir a nuevas formas de diagnosticar y monitorizar la salud cerebral, incluso antes de que se manifiesten los síntomas.
Criticidad y enfermedad: una nueva forma de entender el Alzheimer
Cuando el cerebro pierde su equilibrio crítico, Hengen y Shew sostienen que esto puede ser la causa de muchos trastornos neurológicos, incluida la enfermedad de Alzheimer.
Históricamente, la investigación sobre el Alzheimer se ha centrado en las neuronas dañadas o en la acumulación de proteínas tóxicas. El nuevo marco propone que el efecto más profundo de estas enfermedades es la alteración de la criticidad. Hengen afirma que las enfermedades neurodegenerativas no solo dañan las neuronas, sino que socavan la capacidad computacional general del cerebro al erosionar la criticidad. A medida que el cerebro se aleja de este estado óptimo, su capacidad para adaptarse, aprender o recuperarse disminuye.
Esta perspectiva ayuda a explicar por qué las personas con Alzheimer en fase inicial a menudo pueden funcionar con normalidad durante años, incluso a medida que se acumulan los cambios cerebrales. El cerebro compensa, pero a medida que la criticidad se deteriora, los síntomas cognitivos acaban apareciendo, a menudo después de que los cambios subyacentes se hayan desarrollado durante mucho tiempo.
Diagnóstico precoz de enfermedades: la promesa de las herramientas basadas en la criticidad
Gracias a la colaboración con David M. Holtzman, doctor en Medicina de la WashU Medicine, Hengen ha demostrado la existencia de una relación directa entre la acumulación de la proteína tau (un signo característico del Alzheimer) y la pérdida de criticidad. Esto sugiere que el seguimiento de la criticidad en el cerebro podría permitir una identificación mucho más precoz de los cambios en la salud cerebral, potencialmente años antes de que se desarrollen los síntomas.
Hengen sostiene que la combinación de estas mediciones con análisis de sangre avanzados podría ayudar a identificar a las personas en riesgo y permitir intervenir antes de que se produzcan daños irreversibles. Si la criticidad se pudiera medir de forma no invasiva, por ejemplo con un escáner cerebral, algún día podría formar parte de las evaluaciones rutinarias de la salud cognitiva.
Según se informa en ScienceDaily, esta conexión entre la criticidad y el Alzheimer abre nuevas posibilidades de diagnóstico. En teoría, una simple resonancia magnética funcional podría ayudar a detectar fallos en la criticidad años antes de que aparezcan los síntomas.
La criticidad a lo largo de la vida: desde los bebés hasta los artistas
Las implicaciones de esta teoría van más allá del envejecimiento. La investigación en curso de Hengen y sus colegas investiga si la criticidad al nacer puede predecir las capacidades de aprendizaje futuras de un niño. Hengen sugiere que los niños que están más cerca de la criticidad desde el principio son propensos a ser mejores estudiantes. Si bien hay muchos factores que influyen en el éxito académico, la criticidad puede explicar gran parte de la variación entre los niños.
Hengen también especula que las personas con talentos creativos o cognitivos excepcionales podrían tener regiones del cerebro especialmente cercanas a la criticidad. En su opinión, una persona con una capacidad artística extraordinaria, por ejemplo, puede mostrar criticidad en las regiones del cerebro relacionadas con la ideación creativa.
La conexión entre el sueño y la mente: el sueño como botón de reinicio
Estudios recientes realizados por Hengen y sus colegas indican que estar despierto y activo aleja al cerebro de su estado óptimo de criticidad, mientras que el sueño actúa como un reinicio, restaurando este equilibrio.
Esta idea puede ayudar a explicar el papel fundamental del sueño en la memoria y el aprendizaje, así como el mayor riesgo de padecer Alzheimer que se observa en personas que no duermen lo suficiente y con calidad. Los trabajos experimentales con ratones indican que las intervenciones específicas sobre el sueño pueden restablecer la criticidad y mejorar el aprendizaje, lo que podría ralentizar el curso de las enfermedades cerebrales.
Tal y como se resume en ScienceDaily, los ratones criados para presentar síntomas de Alzheimer aprendían más rápido tras una intervención sobre el sueño que reforzaba la criticidad.
¿Por qué es importante? Un nuevo plan para la salud cerebral
Si la criticidad realmente representa el estado óptimo del cerebro, como proponen Hengen y Shew, entonces medirla podría permitir una detección mucho más temprana de los trastornos cerebrales, mucho antes de que aparezcan los síntomas clínicos. Es posible que algún día se diseñen nuevas terapias para restaurar o mantener la criticidad mediante intervenciones como la regulación del sueño o el entrenamiento cognitivo.
Además, las estrategias educativas y los enfoques del desarrollo infantil podrían personalizarse en función del estado cerebral único de cada individuo, y las intervenciones específicas podrían ayudar a los cerebros envejecidos a mantener el aprendizaje y la memoria durante más tiempo.
Hengen destaca la importancia de la colaboración entre disciplinas y prevé un futuro en el que una teoría unificada de la mente reúna los conocimientos de campos como la física, la biología, la psicología, las matemáticas y la neurociencia.
El camino por recorrer: desafíos y futuras direcciones
Aunque la teoría de la criticidad resulta prometedora, se necesita seguir investigando. El trabajo de Hengen y Shew reclama más estudios que pongan a prueba de manera directa la hipótesis de la criticidad en humanos y el desarrollo de herramientas prácticas para medir la criticidad en entornos clínicos. No obstante, muchos en la comunidad de neurociencia reconocen el potencial de esta nueva línea de investigación.
Hengen espera que su trabajo fomente la cooperación interdisciplinar y, con el tiempo, aporte una nueva esperanza a las personas que viven con trastornos cerebrales. Se muestra optimista de que la aceptación de la teoría de la criticidad seguirá creciendo dentro de la comunidad científica.
Investigación original y lecturas adicionales
- Hengen, K.B., Shew, W.L. (2025). Is criticality a unified setpoint of brain function? Neuron, 113, 1–17. DOI: 10.1016/j.neuron.2025.05.020
- “The brain’s sweet spot: How criticality could unlock learning, memory — and prevent Alzheimer’s” ScienceDaily: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250625075016.htm
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