Pliegues (arrugas) en la corteza: ¿Por qué el área superficial es más importante que el volumen?

El punto clave es que el cerebro no es una estructura uniforme. La capa exterior, conocida como materia gris, es una estructura relativamente uniforme y plana. Debajo de la materia gris hay materia blanca. Una caracterización demasiado simple de estas dos áreas es que la materia gris realiza cálculos y la materia blanca permite que diferentes áreas de materia gris se comuniquen entre sí. Aquí hay una imagen de un cerebro disecado de wikipedia donde se puede ver claramente el anillo de materia gris.

Una de las razones de los pliegues podría ser que si desea colocar una estructura plana (como la materia gris) en un espacio reducido, plegarla es una forma de acomodar más. Otro aspecto de esto es que los pliegues acercan las diferentes áreas de materia gris, lo que significa que se necesita menos materia blanca para conectar las áreas.

En primer lugar, el cerebro humano es claramente más grande que el de cualquier otro primate, principalmente debido a la gran expansión de la corteza cerebral. Las estructuras subyacentes se han mantenido relativamente estables ( Toro et al., 2008 ). Como la corteza se superpone al resto del cerebro, había que encontrar una solución, porque no era necesario inflar todo el cerebro para aumentar la inteligencia en los hombres, solo la corteza. La respuesta de @Josh toca la solución, ya que plegar la corteza aumenta la relación superficie-volumen, de modo que una superficie cortical en expansión se ajusta a una base relativamente estable.

Sin embargo, la pregunta básicamente, y con mucha razón, dice: " ¿por qué no aumentar el volumen para que quepan esas neuronas adicionales ?". Dado que el volumen de una pelota aumenta en una tercera potencia con el radio, ¿por qué demonios la naturaleza seguiría aumentando el área de la superficie y no simplemente inflaría la corteza aumentando su grosor?

Esto tiene que ver con el hecho de que la arquitectura vertical de la corteza se ha mantenido notablemente estable durante la evolución. En otras palabras, la evolución de un área cortical más grande para mejorar los procesos cognitivos superiores se ha producido de la manera más parsimoniosa típica de la evolución: tomar una estructura existente y ampliarla cuando se necesita más.

La corteza generalmente consiste en una lámina delgada que cubre el cerebro y no tiene más de 3 mm de espesor. La neocorteza representa la gran mayoría de la corteza cerebral. Tiene seis capas y contiene entre 10 y 14 mil millones de neuronas. Las seis capas de esta parte de la corteza están numeradas con números romanos de superficial a profundo. La capa I es la capa molecular, que contiene muy pocas neuronas; capa II la capa granular externa; capa III la capa piramidal externa; capa IV la capa granular interna; capa V la capa piramidal interna; y la capa VI, la capa multiforme o fusiforme ( Revisión de la neurociencia clínica y funcional, capítulo 11 ).

Básicamente, la capa IV recibe la mayor parte de la información de la periferia a través del tálamo (entradas visuales, auditivas, táctiles, etc.), la capa II/III se ocupa de las proyecciones horizontales para su posterior procesamiento, mientras que la capa V se encarga de la salida (salida motora, etc. ). Esta arquitectura básica no se puede cambiar fácilmente sin cambiar todo el funcionamiento central de la corteza. Como analogía, para acelerar las computadoras de manera parsimoniosa, se puede expandir la cantidad de procesadores con bastante facilidad. Hoy en día es difícil encontrar un procesador más rápido, ya que la evolución de las capacidades de un solo procesador está prácticamente en un callejón sin salida.

Por tanto, para aumentar el número de neuronas corticales, la superficie cortical debe agrandarse. Como la base (estructuras subcorticales) sigue siendo prácticamente la misma, la creación de pliegues (circunvoluciones y surcos) es la mejor forma, y ​​quizás la única forma de aumentar el área de la superficie cortical.

Y para responder a la última subpregunta: no, las neuronas no solo existen cerca de las superficies , es el hecho de que la corteza es la capa externa del cerebro y para expandirla, esta superficie tuvo que aumentar de tamaño.

<sub>Referencia
- Toro et al ., Cerebral Cortex (2008); 18 (10): 2352–7</sub>