La idea de que el cerebro humano opera en un delicado margen entre el orden y el caos está renovando la comprensión científica sobre la inteligencia, creatividad y conciencia. Esta propuesta, denominada teoría del cerebro crítico, sostiene que la mente funciona cerca de una “zona crítica” o “borde del caos”, lo que explicaría su productividad y flexibilidad excepcionales.

Investigadores de todo el mundo suman nuevas pruebas que respaldan esta visión y anticipan aplicaciones en salud, educación y bienestar, según ha informado New Scientist.

El concepto de cerebro crítico surge de la física de sistemas complejos. En las décadas de 1980 y 1990, el físico danés Per Bak describió cómo fenómenos como los incendios forestales evolucionan en un punto de equilibrio: cuando el sistema es demasiado ordenado, los incendios se apagan rápidamente; si es muy caótico, avanzan arrasando su entorno.

En el punto intermedio, el tamaño de los incendios varía siguiendo una “ley de potencias”, donde la frecuencia de los eventos pequeños y grandes queda determinada por este principio. Este comportamiento, conocido como “escala invariante”, atrajo el interés de neurocientíficos, quienes sospecharon que la actividad eléctrica cerebral podría regirse por pautas similares.

A principios de la década del 2000, John Beggs (Universidad de Indiana) y Dietmar Plenz (Instituto Nacional de Salud Mental de Estados Unidos) analizaron la actividad neuronal en rodajas de cerebro de rata y observaron que, en promedio, cada neurona activa inducía la activación de otra, justo en el umbral matemático que define la zona crítica. Si la actividad atravesaba ese punto, las señales se propagaban descontroladamente; por debajo, la comunicación terminaba de forma prematura. Estos hallazgos, replicados en diferentes especies y tipos de actividad cerebral, sugieren que el cerebro humano se mantiene cerca de ese equilibrio inestable.

Jordan O’Byrne, estudiante de doctorado en la Universidad de Montreal, compara este fenómeno con una avalancha: “La actividad se construye sobre sí misma, igual que una avalancha”. Los avances en las técnicas de registro y análisis han permitido reconciliar resultados contradictorios. Keith Hengen, de la Universidad de Washington en St. Louis, y Woodrow Shew, de la Universidad de Arkansas, revisaron datos de 320 experimentos y demostraron que, con nuevos métodos estadísticos, la hipótesis del cerebro crítico se mantiene sólida. “Los grupos escépticos han sido lo mejor que le ha pasado al estudio de la criticidad en el cerebro”, afirmó Hengen a New Scientist, subrayando el rigor alcanzado en la investigación.

La cercanía del cerebro a la zona crítica está relacionada con su capacidad de procesar información y adaptarse a entornos cambiantes. Hengen sostiene que este estado permite que el cerebro “explore todo el espacio de soluciones”, facilitando la interacción entre regiones distantes y aumentando el poder computacional.

Karim Jerbi, de la Universidad de Montreal, destaca que “la criticidad ofrece un marco poderoso para entender tanto el funcionamiento como las disfunciones cerebrales”. Esta flexibilidad ha sido observada en experimentos como el de Jaana Simola (Universidad de Helsinki), donde participantes sometidos a reglas variables en un videojuego obtenían mejores resultados cuanto más cerca permanecía su cerebro del punto crítico.

La relación entre criticidad y la inteligencia fue testada por Naoki Masuda, de la Universidad de Michigan. En 2020, su equipo evaluó la “inteligencia fluida” de 138 adultos y la comparó con la actividad cerebral medida por resonancia magnética funcional. Se encontró que aquellos con mayores puntajes en los test cognitivos tenían cerebros más próximos al borde del caos, lo que respalda la hipótesis de que la criticidad potencia el procesamiento y la capacidad de cálculo.

Jerbi sugiere que la creatividad depende también de este equilibrio: “La creatividad surge de la capacidad del cerebro para explorar ideas novedosas manteniendo suficiente estructura para que tengan sentido. La criticidad puede proporcionar el entorno neuronal óptimo para este proceso, permitiendo un paso fluido entre pensamiento espontáneo y razonamiento dirigido a objetivos”.

El alejamiento excesivo de la zona crítica, hacia el exceso de orden o el caos, puede tener consecuencias negativas. Jerbi advierte que “pequeños cambios, debidos a enfermedades, estrés o lesiones, pueden empujar al cerebro a estados menos óptimos o incluso peligrosos”. Un ejemplo es la enfermedad de Alzheimer: estudios demuestran que el cerebro de los pacientes sufre daños notables antes de que se acelere el deterioro de las capacidades cognitivas, lo que podría reflejar la pérdida de la capacidad para mantenerse en la zona crítica.

Vincent Zimmern, de la Universidad Paris-Saclay, explica que “llega un punto en el que, si se eliminan suficientes nodos de una red, la riqueza de la misma disminuye drásticamente”.

El sueño aparece como un mecanismo esencial para restaurar el equilibrio cerebral. Hengen ha registrado en ratas que la fatiga aleja al cerebro del punto crítico, mientras que el sueño lo retorna a ese estado óptimo. “El mejor predictor de si un animal estará despierto o dormido en la siguiente hora es su proximidad a la criticidad”, explicó a New Scientist. La privación de sueño impide la recuperación total de las capacidades, lo que lleva a un menor rendimiento cognitivo. Incluso funciones automáticas como la respiración pueden verse afectadas por la calidad de sueño, lo que apunta a una función evolutiva en la recalibración cerebral.

La influencia de la cafeína también se ha evaluado. Philipp Thölke, de la Universidad de Montreal, realizó un experimento en el que se suministró a participantes 100 mg de cafeína antes de dormir. El análisis de la actividad cerebral mostró que la cafeína acercaba al cerebro al punto crítico durante el sueño, manteniéndolo en un estado de semi-alerta.

Jerbi, coautor del estudio, advirtió en New Scientist que este efecto podría interferir con las funciones restauradoras del sueño, dificultando la recuperación completa del cerebro al despertar.

La hipótesis del cerebro crítico podría explicar el origen de la conciencia. Según la teoría de la información integrada, la conciencia surge de la forma en que el cerebro procesa y combina datos, generando una experiencia mayor que la suma de sus partes. Modelos matemáticos sugieren que la integración de información alcanza su máximo cuando el cerebro se aproxima al punto crítico, lo que implicaría que este estado es esencial para la emergencia de la conciencia.

O’Byrne y su equipo han estudiado la influencia de anestésicos como el xenón, propofol y ketamina. Los primeros dos eliminan toda experiencia consciente y alejan al cerebro de la zona crítica, mientras la ketamina permite, aún cerca del equilibrio, experiencias oníricas y una sensación de identidad.

La posibilidad de modular la posición cerebral en la zona crítica abre nuevos horizontes. Hengen y Shew investigan si la criticidad puede favorecer el aprendizaje complejo, considerando patrones de sueño en animales. La meditación emerge como otro recurso, aunque sus efectos difieren según la técnica.

La meditación Samatha, basada en la concentración en una sola sensación, lleva al cerebro lejos de la zona crítica; en cambio, la meditación Vipassana, de observación abierta y sin juicio, lo acerca al equilibrio.

Un estudio dirigido por Annalisa Pascarella (Consejo Nacional de Investigación de Italia) con 12 monjes budistas del monasterio Santacittārāma, demostró que la meditación Vipassana elevó la criticidad cerebral más allá de los niveles de vigilia normal. “Fueron capaces de hacer que sus cerebros fueran aún más críticos que durante el reposo despierto”, explicó O’Byrne, coautor del trabajo.

Aunque los monjes tenían más de 2.000 horas de experiencia, tecnologías como el neurofeedback podrían facilitar este entrenamiento, según Jerbi.

Aceptar la naturaleza caótica del pensamiento podría indicar la permanencia en la zona crítica, disfrutando así de las ventajas que este equilibrio ofrece para el desarrollo intelectual, la creatividad y el bienestar personal.