El cerebro humano nace con una guía preconfigurada para entender el mundo

• Se confirmó que en las primeras etapas del desarrollo cerebral humano existen patrones estructurados de actividad eléctrica incluso antes de la experiencia sensorial
• Un equipo de UC Santa Cruz observó esta actividad neuronal temprana usando organoides cerebrales (brain organoids)
• Las células mostraron una estructura que forma circuitos e interactúa de manera autónoma incluso sin estímulos externos
• Estos patrones están compuestos por secuencias de señales basadas en el tiempo similares al ‘modo por defecto (default mode)’ del cerebro humano
• Este hallazgo abre nuevas posibilidades para el diagnóstico y tratamiento de trastornos del neurodesarrollo, así como para evaluar el impacto de sustancias tóxicas

---

Actividad autoorganizada del cerebro temprano

• El equipo investigó cuándo y cómo comienza el pensamiento humano, observando la actividad eléctrica cerebral antes de la experiencia sensorial
  • El grupo de investigación de UC Santa Cruz utilizó organoides cerebrales tridimensionales creados a partir de células madre humanas
  • Estos organoides forman circuitos por sí solos y emiten señales eléctricas incluso sin entrada sensorial externa
• El profesor Tal Sharf explicó que “las células ya interactúan entre sí y forman circuitos antes de la experiencia del mundo exterior”
  • Lo comparó con un ‘sistema operativo (operating system) en estado primitivo’, y estudia la estructura del cerebro antes de que sea moldeado por la experiencia sensorial

Método de investigación y tecnología

• El equipo utilizó un chip de arreglo de microelectrodos basado en CMOS para medir la actividad eléctrica de neuronas individuales dentro de los organoides
  • Este chip incluye miles de microamplificadores y captura con precisión las señales de circuitos neuronales ya formados
• Los organoides son modelos de tejido 3D derivados de células madre embrionarias humanas, y ofrecen ventajas éticas y técnicas para investigar el desarrollo cerebral
  • El grupo Braingeneers de UC Santa Cruz desarrolló este modelo en colaboración con UC San Francisco y UC Santa Barbara
• El laboratorio de Sharf está desarrollando nuevas tecnologías de interfaz neuronal que combinan física, ciencia de materiales e ingeniería eléctrica

Generación de patrones y modo por defecto del cerebro

• El equipo observó que los organoides generan patrones espontáneos de señales eléctricas dentro de los primeros meses, antes de recibir entrada sensorial
  • Estas señales ya aparecen antes de la etapa en la que se procesa información sensorial compleja, como la visual o la auditiva
• La activación de las neuronas no es aleatoria, sino que sigue patrones estructurados llamados ‘modo por defecto (default mode)’
  • Este modo por defecto proporciona un marco de posibles respuestas que permitirá al cerebro procesar futuros estímulos sensoriales
• Los patrones tempranos observados en los organoides mostraron secuencias temporales similares al modo por defecto del cerebro humano real
  • Esto sugiere la existencia de un plano neuronal (blueprint) codificado genéticamente

Significado evolutivo y médico

• El equipo explicó que estos sistemas autoorganizados pueden formar la estructura básica de la percepción del mundo
  • También planteó la posibilidad de que, en el proceso evolutivo, el sistema nervioso central haya construido de antemano un mapa para explorar e interactuar con el mundo
• Dado que los organoides reproducen la estructura básica del cerebro real, podrían usarse en la investigación de trastornos del neurodesarrollo y en el análisis del impacto de sustancias tóxicas
  • Sharf señaló que esta compleja dinámica neuronal podría contribuir a la detección temprana de señales patológicas y al desarrollo de tratamientos
  • También existe potencial para impulsar el desarrollo futuro de fármacos, edición genética y tecnologías de cribado de alta velocidad

Colaboración de investigación e instituciones participantes

• En este estudio participaron UC Santa Barbara, Washington University in St. Louis, Johns Hopkins University, University Medical Center Hamburg-Eppendorf y ETH Zurich
• El equipo está explorando con precisión, mediante el modelo de organoides, las primeras etapas del desarrollo del cerebro humano y los mecanismos de formación de circuitos neuronales

[GN⁺]

Opiniones en Hacker News

• Algunos animales nacen listos para moverse de inmediato
  A estos animales se les llama precociales, y saben caminar desde que nacen
  Por ejemplo, un potrillo puede ponerse de pie dentro de la primera hora de vida y, al cabo de un día, ya puede correr con la manada
  Pero acostarse no está programado de forma instintiva, así que al principio se les ve dejarse caer torpemente
  Los caballos y algunos roedores como los castores entran en esta categoría, pero los monos no. No parece estar muy relacionado con el linaje evolutivo

  • Hay un caso interesante con los Labrador retriever
    Descienden del St Johns Water Dog y tienen rasgos adaptados al agua, como cola de nutria, pelaje aceitoso y patas palmeadas
    Algunas líneas nadan bien desde que nacen, pero no son conscientes de que saben nadar
    Por eso dudan al acercarse al agua, pero si caen por accidente, enseguida nadan y hasta lo disfrutan
    Aun así, no todos los Labs son así; en especial los Labs de caza necesitan entrenamiento de adaptación al agua, por lo que la guía de un experto es importante
  • Al criar a un hijo, sorprende pensar: “¿qué estaría haciendo otro animal a esta edad?”
    Un caballo de 3 días ya camina, y una tigresa de 3 años ya puede ser madre
    Pero los humanos, hacia los 6 años, muestran capacidades mentales que ningún otro animal tiene
  • Los bebés también tienen un instinto de caminar desde que nacen
    No caminan de verdad porque no tienen suficiente fuerza en las piernas, pero si los sostienes levantados hacen el movimiento de caminar
    Ese instinto desaparece alrededor de los 3 meses y vuelve a “reaprenderse” cerca del año
    Si viviéramos en un planeta con mucha menos gravedad, quizá los humanos también podrían caminar desde el nacimiento
  • Andrej Karpathy dice que leer un libro no es memorizar su contenido, sino promptear el cerebro
    Así que la idea de “venir preparado desde el nacimiento” tal vez no sea tanto una preparación funcional como una diferencia en el punto de inicio del aprendizaje
    Como los bebés humanos también tienen el reflejo de nadar al nacer, la distinción entre precocial y no precocial podría ser difusa
  • Cerca de la casa donde vivía había muchos skinks de cola azul
    Incluso las crías, a los pocos días de nacer, ya sabían deslizarse por las grietas de los muros para escapar de los depredadores
    Ver que todos hacían lo mismo sin importar la edad deja claro que se trata de un patrón de conducta instintivo

• Los músculos involuntarios y los nervios del cuerpo humano ya vienen ‘preconfigurados’
  El corazón late sin necesidad de aprenderlo, y la mayoría de las funciones fisiológicas operan de ese modo

• El artículo relacionado es Nature Neuroscience 2025
  “Preconfigured neuronal firing sequences in human brain organoids”

• El título del artículo es engañoso
  En realidad, el estudio dice que los patrones de disparo de las células de organoides se parecen a la red de modo por defecto del cerebro
  Eso no es evidencia de ‘firmware’ ni de ‘instrucciones previas’, sino de que las neuronas, al interactuar entre sí, forman patrones naturales
  Es decir, muestra que los organoides podrían servir como modelo para estudiar el cerebro, pero su aplicabilidad real sigue siendo incierta

  • Cada vez que sale el tema del cerebro humano, todos tienden a llevarlo a lo que más les interesa

• Este estudio parece respaldar la teoría de que “la percepción es una alucinación controlada”
  La entrada sensorial solo cumpliría el papel de corregir el procesamiento predictivo moldeado por la evolución

• El ADN humano contiene apenas unos 1.5 GB de información para construir todo el cerebro y el cuerpo
  Cuesta creer que una cantidad tan pequeña de información pueda producir redes neuronales y conductas complejas
  Hay algo misterioso que no se explica solo por el tamaño en bits

  • Se entiende un poco mejor si se piensa como un metaprograma gigante
    El ADN funciona como un conjunto de condicionales, generando programas por sí mismo e interactuando con ellos
    A los humanos nos cuesta entender intuitivamente este tipo de programas autoorganizativos
  • Según este video de Nature, el primer latido del corazón surge porque señales eléctricas aleatorias
    se propagan como ondas entre las células y forman un ritmo autosostenido
    Es decir, funciona como una propiedad autoorganizada, sin necesidad de un ‘software’ complejo
  • Como en el juego de los 80 River Raid, los genes quizá no almacenan datos detallados, sino que
    generan resultados complejos a partir de unas cuantas reglas y una semilla (seed)
    El universo mismo podría ser un fenómeno emergente surgido de reglas simples
  • Pero el cerebro humano no se construye solo con ADN
    Los estímulos externos como la crianza, el lenguaje y la interacción social son indispensables
    Si un humano creciera aislado, el ADN por sí solo no formaría un pensamiento plenamente humano
  • Como en la generación procedural del mundo de la programación,
    hay casos en los que muy poco código basta para crear música y gráficos complejos
    Por ejemplo, las demos de 64 KB o la galería 64k-scene
    El desarrollo humano también podría ser el resultado de este tipo de reglas generativas comprimidas

• Resulta interesante el experimento mental de imaginar qué pasaría si se formara una sociedad en una isla habitada solo por recién nacidos
  Claro que los bebés humanos no pueden sobrevivir sin adultos, pero los pollitos sí
  Los pollitos muestran patrones de conducta completos desde el momento en que nacen
  Eso hace imaginar cómo sería la humanidad si se ‘reiniciara’ por completo
  (Es broma, pero quizá mandar bebés a Marte y transmitir el experimento ecológico daría una respuesta)

  • De hecho, en Fiyi hubo un caso conocido como el del ‘niño gallina’
    Se decía que un niño criado entre gallinas actuaba y vocalizaba como ellas.
    Es un ejemplo de cuánto influye el entorno en la formación del comportamiento humano

• Me llamó la atención cómo Geoffrey Hinton, en una conversación con Jon Stewart,
  comparó las neuronas con entidades que detectan patrones y hacen ‘ping’
  Parece como si las neuronas se repartieran funciones comunicándose entre sí con algo como “yo recibí esta señal”
  Ese tipo de estructura de comunicación previa podría existir incluso antes de la entrada sensorial
  El artículo habla no de un simple ‘ping’, sino de patrones complejos de disparo basados en el tiempo, lo que lo hace más convincente

• Desde hace mucho esto ya está demostrado por el teorema no-free-lunch
  Para que el aprendizaje sea posible, hace falta algún conocimiento previo útil (prior) sobre el mundo
  El cerebro implementa biológicamente esa premisa
  Es decir, los humanos nacen ‘preconfigurados’ con una estructura apta para aprender

  • Ese conocimiento previo (prior) puede ser muy pequeño
    Pero todavía se está investigando qué supuestos lleva incorporados el cerebro humano,
    y aún falta mucho para poder aplicar eso a la IA

• Hubo quien comentó: “Kant ya había dicho esta idea”
  Kant on Reason – Stanford Encyclopedia of Philosophy

  • Dicen que, si le preguntas a un profesor de filosofía “¿cuándo apareció por primera vez esta idea?”,
    lo más seguro es que responda: “¿no está ya en Platón?”
    Innateness in Philosophy – Plato to Aristotle
  • Entonces, al final, todo volvería al perspectivismo de Nietzsche
    Los límites de un experimento quedan determinados por sus propios supuestos
  • Pero la postura de Kant es distinta
    Como el cerebro es un objeto empírico, la intuición pura y las categorías son estructuras a priori, previas a la experiencia
    Por lo tanto, no se puede obtener una conclusión definitiva observando el cerebro,
    sino solo discutir las condiciones del conocimiento anteriores a la experiencia