Les cèl·lules concepte, base de la nostra humanitat

Què és el que ens fa humans? Segons Rodrigo Quian Quiroga, investigador de l’Hospital del Mar Research Institute (HMRIB) des del 2023, la resposta a aquesta pregunta mil·lenària són les cèl·lules concepte, que ell mateix va descobrir fa més de 20 anys, quan feia el seu postdoctorat a Caltech, California.

Les cèl·lules concepte són un tipus de neurones que s’activen en resposta a conceptes específics i són clau per a la formació de la memòria. “En els 20 anys des del seu descobriment, ningú ha aconseguit trobar-les en altres animals no humans. Jo crec que és perquè no existeixen; la meva hipòtesis és que són exclusives dels humans, i són una de les bases de la nostra intel·ligència”, explica Quiroga.

La meva hipòtesis és que les neurones concepte són exclusives dels humans i són una de les bases de la nostra intel·ligència.

Rodrigo Quiroga (Hospital del Mar Research Institute)

I això és el que ara, en un estudi recentment publicat a Cell reports, l’investigador argentí i el seu equip han demostrat per primer cop de forma experimental: que la manera de codificar la memòria és totalment diferent en humans i en altres animals. I que la forma en què els humans ho fem – basada en les cèl·lules concepte – és la base de la nostra intel·ligència.

Cèl·lules concepte per a cada record sortint

En les dues últimes dècades hem aprés que cada persona té una xarxa de cèl·lules concepte per a cada idea o concepte amb el que té un vincle experiencial que tendirà a recordar; pot ser una persona, un lloc, un objecte. I cada una d’aquestes cèl·lules s’activa específicament al veure o sentir aquest concepte – tot i que pot reconèixer algun altre, sempre associat. (Aquestes neurones es van anomenar en un principi neurones Jennifer Aniston, perquè es van activar en una pacient quan va veure fotos de l’actriu – les mateixes s’activarien amb Phoebe, un altre personatge de Friends).

Podem diferenciar entre la memòria semàntica – el meu coneixement factual dels fets, per exemple, el concepte “mare” – i la memòria episòdica – la que es basa en la nostra experiència personal, per exemple, el concepte de la meva mare Pilar. Aquest segon tipus de memòria es localitza a l’hipocamp i és la que està representada en les neurones concepte.

Humans i altres animals: diferents sistemes operatius

L’article publicat recentment per l’equip de Quian Quiroga s’adentra precisament en com les cèl·lules concepte determinen la forma de codificar la memòria de forma abstracta que tenim els humans. També ho fa el seu recent llibre, “Cosas que nunca creeríais” en el que intenta respondre a la qüestió de què ens fa humans.

“El cervell humà no és especial, és casi igual que el de un ximpanzé; tan sols una mica més gran. Però, el d’una balena té cinc vegades més la mida del nostre, així que no és una qüestió de mida. És el funcionament, el que és diferent”, assegura el científic. I la clau de la diferència és que les cèl·lules concepte ens ofereixen una base cognitiva més elevada i la capacitat d’abstracció. En una analogia per a intentar explicar les diferències entre el nostre cervell i el de, per exemple, els ximpanzés, el científic diu que “és com si fossin dos ordinadors iguals, però que funcionen amb dos sistemes operatius diferents”.

La riquesa abstracta del cervell humà

En animals, diferents memòries, inclús involucrant un mateix concepte en diferents circumstàncies, tendeixen a tenir una representació neuronal diferent al cervell; així s’eviten interferències i no es barregen les memòries. És a dir, que quan un ratolí veu a un altre al matí s’activa un grup determinat de neurones, i si el veu en un altre lloc o un altre moment, s’activa un altre grup. Això es diu “pattern separation” (separació de patrons), i acumulem 50 anys de literatura mostrant aquest fenòmen.

Però els recents experiments de Quian Quiroga i el seu equip demostren que, en humans, això no és així. “Ens quedaríem sense neurones si cada memòria requerís un grup de neurones diferents!”, exclama l’investigador. El que van veure és que al mostrar a pacients dues situacions diferents que involucraven a les mateixes persones, les mateixes neurones concepte (vinculades a aquelles persones) responien de la mateixa manera. És a dir, si tinc un amic que es diu Alejandro, cada vegada que el veig se m’activa la neurona concepte “d’Alejandro” – és igual si estem a Barcelona o a Cambridge, menjant sushi o fent capoeira. El grup de neurones que representen un concepte no canvia, tot i que canviï el context. Això significa que la codificació de la memòria és més abstracta en humans – és independent dels detalls. I cada memòria es construeix amb l’activació d’una combinació de grups de neurones. Per exemple, “Alejandro”+“Cambrige”+“capoeira” o “Alejandro”+“Barcelona”+“sushi”.

“El fet de codificar experiències independentment del context fa que els humans tinguem un pensament més avançat, més abstracte”

Rodrigo Quian Quiroga (HMRIB)

“Crec que l’espai cognitiu en rates és molt més limitat que el d’humans. I el nostre, en ser més ric, no permet aquesta separació del grup de neurones, perquè no hi hauria lloc per a representar totes les experiències que tenim o recordem, per dir-ho d’alguna manera”, diu Quian Quiroga. “Codificar experiències independentment del context fa que tinguem un pensament més avançat, més abstracte; ens permet generalitzar i tenir una intel·ligència més desenvolupada en humans”.

De concepte en concepte, un passeig pels cervells del món

El descobriment de les neurones concepte va ser una revolució. Va ser possible gràcies a fer servir una tecnologia avançada que permetia mesurar l’activitat de neurones individuals en humans, una cosa que en aquell moment només podia fer-se a un lloc al món: la Universitat de Califòrnia a Los Angeles. Allà va anar a parar en Quian Quiroga. I allà va descobrir les cèl·lules concepte.

“Des de llavors, el camp va explotar: diferents llocs a EE.UU. van començar a fer aquests registres i en col·laboració amb els meus col·legues clínics, jo vaig portar la tècnica al Regne Unit, després a l’Argentina, després a Barcelona…”, recorda l’investigador.

Per a mesurar aquesta activitat neuronal, cal inserir elèctrodes al cervell. Així que la única possibilitat de fer-ho és aprofitar quan, per motius clínics, a vegades s’introdueixen elèctrodes a persones amb epilèpsia que no pot controlar-se amb medicació, per a entendre d’on venen aquestes crisis epilèptiques i poder escollir el millor tractament – incloent una eventual resecció quirúrgica del focus epilèptic. Hi ha centenars d’hospitals on es fa això, però la tecnologia i el coneixement específic de com mesurar l’activitat neuronal és complex i no tan comú. Per això fins, i tot avui en dia, hi ha tan sols una trentena de llocs del món on es pot fer servir aquesta tècnica.

Per a mesurar l’activitat individual d’una neurona concepte, s’aprofiten els elèctrodes inserits al cervell a persones amb epilèpsia.

“Actualment jo treballo amb pacients, sempre adults, de l’Hospital del Mar aquí a Barcelona, d’un hospital de l’Argentina amb el que porto molts anys en col·laboració, d’un hospital a Anglaterra, un altre a França i ara estem establint una col·laboració amb un hospital de Xina”, explica Quian Quiroga.

I justifica la necessitat d’aquesta extensió geogràfica: “Si treballes només amb un hospital ets molt dependent dels factors externs, de dinàmiques dels hospitals que estan fora del teu control i que poden afectar a la teva capacitat de fer els estudis. Per exemple, durant l’epidèmia del COVID es van cancel·lar totes les operacions d’epilèpsia durant mesos i no podia continuar amb els estudis. Però mentre aquí a Europa estava tot parat, a l’Argentina sí que els podia fer perquè allà el pic del COVID va ser més tard. I quan va arribar i allà no es podia, aquí lentament començava a arrancar de nou”.

A més a més, aquesta varietat geogràfica pot obrir altres avingudes més interessants. El laboratori està ara començant un nou projecte per a comparar poblacions i veure si hi ha diferències entre elles en els tipus de cèl·lules de concepte que trobem en un o altre lloc; per exemple, un tipus de menjar que aquí generi vincle emocional i en una altra cultura sigui neutre. “Podem comparar  quines coses li poden interessar a un argentí, espanyol o xinés. Les neurones de concepte tendeixen a respondre a coses que són interessants i emocionalment sortints per a la persona – i mentre que un argentí podrà tenir moltes neurones de concepte assignades a jugadors de futbol, per exemple, un xinés potencialment tindrà més neurones per a jugadors de GO – l’ancestral joc xinés”, explica Quiroga.

Està clar que l’estudi de les cèl·lules concepte donarà per molt als propers anys.