Novedades - Revista de Occidente
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El último tercio del siglo pasado, y en particular la década de los noventa, la proclamada por el Congreso de los Estados Unidos de América como década del cerebro, ha supuesto un enorme impulso al conocimiento del cerebro. El desarrollo de estudios e investigaciones en neurociencia nos ha aportado una información exhaustiva de las neuronas, desde su nivel bioquímico, molecular y celular, hasta de sus conexiones con otras neuronas. Pero a medida que avanza el conocimiento sobre el cerebro humano más patente queda la complejidad estructural de éste. El cerebro está formado por unos cien mil millones de neuronas, cada una de ellas puede establecer entre mil y diez mil conexiones con otras neuronas, es decir, nos hallamos con un sistema con más de mil billones de interconexiones que, para aumentar su complejidad, no son fijas sino que pueden modificarse. Con estos datos, no parece arriesgado afirmar que el cerebro es el sistema más complejo del Universo y que su estudio es el mayor desafío que tiene planteado la ciencia contemporánea.
Durante años, el estudio del cerebro se ha abordado desde dos perspectivas diferentes, una microscópica y reduccionista, y otra macroscópica y conductual. Si se observa el cerebro de un ratón y el de un ser humano son evidentes sus diferencias en tamaño y capacidades, pero si se observa la estructura y la función de sus componentes microscópicos, estas diferencias ya no son tan evidentes, ya que las neuronas que los constituyen son extraordinariamente similares en su composición y actividad. Esto ha permitido utilizar modelos experimentales animales para estudiar con gran detalle los mecanismos moleculares y celulares cerebrales, y establecer una visión general del funcionamiento íntimo neuronal, para a partir del cual poder postular un modelo de funcionamiento cerebral. Sin embargo, esta visión reduccionista por sí sola no parece ser suficiente para comprender cómo nos comportamos, pensamos o sentimos.
Paralelamente al estudio microscópico del cerebro, ya desde finales del siglo XVIII se conoce que existe una correlación entre la actividad cerebral y la conducta en animales, o bien, que pacientes con lesiones cerebrales localizadas cursan con una alteración específica de las funciones mentales y de la conducta. Estos descubrimientos despertaron la curiosidad entre los científicos de la época, y el cerebro y la mente, que hasta ese momento era ámbito exclusivo de la filosofía y la literatura, se convirtieron en objeto de estudio. En esta época, Franz Joseph Gall (1758-1828) postula la frenología, una doctrina que defiende que toda conducta emana del cerebro y que diferentes regiones del cerebro están especializadas en diferentes funciones intelectuales y emocionales. Pero en vez de mirar directamente al cerebro, la frenología se quedo en la superficie e intentó correlacionar la personalidad del individuo con las protuberancias de su cráneo, llegando al extremo de identificar treinta y cinco regiones cerebrales implicadas en facultades intelectuales y emocionales mediante la simple palpación del cráneo. En el siglo XIX, el estudio de la semiología de diferentes enfermedades neurológicas demuestra que se pueden localizar diferentes funciones motoras y sensitivas en diferentes regiones de la corteza cerebral. Cabría destacar como ejemplos notables los estudios en epilépticos de John Hughlings Jackson (1835-1911) o las lesiones en el sistema nervioso que producen afasias, trastornos en el lenguaje que fueron descritos por Pierre Paul Broca (1824-1880) y Karl Wernicke (1848-1904).
En el siglo XX, y mediante técnicas de estimulación eléctrica o de lesiones experimentales cerebrales se delimitaron áreas de la corteza cerebral especializadas en la elaboración de informaciones sensoriales y motoras, y se relacionó la conducta en animales despiertos con patrones de actividad neuronal. Similares experimentos de estimulación eléctrica fueron realizados por Wilder Penfield (1891-1976) en pacientes durante la cirugía de la epilepsia, delimitando regiones cerebrales sensoriales y motoras, y las áreas del lenguaje descritas anteriormente por Broca y Wernicke. En este tiempo surgen corrientes psicológicas que intentan acceder al estudio del cerebro indirectamente mediante el análisis de la conducta o mediante la introspección.
Estas dos visiones del mismo cerebro, una microscópica celular y otra macroscópica y conductual, que durante años han estado separadas, se reencuentran merced al enfoque integrador del estudio de la actividad cerebral que postula la neurociencia a mediados del siglo XX. Una nueva visión integradora y multidisciplinaria que parte de la idea de que las actividades cognitivas son en última instancia actividades del sistema nervioso. Es decir, acceder al estudio de las funciones cerebrales a partir del conocimiento físico y químico de las neuronas, de su actividad y sus conexiones. Sin embargo, este salto desde el nivel de conocimiento molecular y celular hasta la conducta, desde la actividad neuronal hasta la cognición es uno de los principales problemas que plantea el estudio de cerebro.
En la actualidad la comunidad neurocientífica está de acuerdo en que el cerebro es el soporte físico de la mente. La conducta y el conocimiento del mundo radica en nuestro cerebro y, por tanto, todo proceso mental dependerá de la propia estructura cerebral y de la información que ésta reciba. Sin embargo, no parece haber acuerdo respecto a la identidad cerebro-mente. Existe una corriente de pensamiento que cree que los fenómenos psicológicos son funciones del cerebro, pero no son idénticos a éste, y augura que el estudio del cerebro no demostrará probablemente nunca la intimidad de la mente, que nuestro cerebro no está capacitado para entender y resolver el problema cerebro-mente. ¿Cómo una actividad neuronal puede convertirse en una emoción como el amor o el odio? ¿Cómo explicar la consciencia como el resultado de una serie de procesos cerebrales? Es evidente que resulta difícil reducir la mente, la conciencia o el comportamiento humano a la actividad electro-química de una población de neuronas corticales. Sabemos muy poco de cómo nuestro cerebro genera la mente, y no posemos una teoría capaz de unificar el funcionamiento neuronal, el proceso mental y la conducta.
La neurociencia plantea una nueva forma de aproximarse al estudio del cerebro, basada en la hipótesis de trabajo de la identidad entre el cerebro y la mente. Un marco teórico que conecte los niveles microscópicos y macroscópicos de la función cerebral, y en el que cada aspecto de la mente posea un patrón equivalente de actividad neuronal, que se describa en términos de un flujo dinámico y continuo en los niveles bioquímicos, moleculares y celulares, y de las conexiones neuronales en circuitos específicos distribuidos en el espacio. Esta nueva aproximación al estudio cerebral ha causado un cambio radical en la concepción tradicional del cerebro y la mente, y ha despertado el interés de muchos investigadores y pensadores de diferentes áreas de la ciencia que han iniciado el análisis neurobiológico de los procesos mentales. A esta nueva propuesta de búsqueda de una teoría unificadora ha contribuido de manera significativa la incorporación de herramientas nuevas de estudio, que incluyen las técnicas de neuroimagen funcional y los sistemas informáticos que han permitido desarrollar modelos matemáticos que analizan y simulan la función global del cerebro.
La neuroimagen es una técnica que permite explorar el cerebro humano intacto, y al mismo tiempo, analizar las variaciones de la actividad funcional de las neuronas en los procesos mentales específicos del ser humano. De este modo, no sólo se exploran las áreas cerebrales implicadas en funciones mentales sino que además se pueden relacionar con las percepciones, los pensamientos y la actividad intelectual del sujeto consciente. El producto final de estas técnicas es un mapa del cerebro a partir de los datos directos o indirectos de la actividad neuronal.
La actividad neuronal puede ser definida en términos electromagnéticos o de cambios en el flujo sanguíneo o en el metabolismo. Dependiendo de la sensibilidad de las técnicas de neuroimagen a estos parámetros de actividad neuronal, se pueden considerar dos métodos principales de exploración, aquellos que detectan la actividad electromagnética, como la electroencefalografía (EEG) y la magnetoencefalografía (MEG), y los métodos hemodinámicos, es decir, los que detectan cambios en el flujo sanguíneo o en el metabolismo cerebral que acompañan a la actividad neuronal, y entre estos últimos, la técnica de resonancia magnética funcional (RMf) y la tomografía de emisión por positrones (PET, del inglés positron emission tomography) son las más empleadas. Además, la PET puede crear imágenes de los sistemas de neurotransmisión, marcando estas substancias con isótopos emisores de positrones, y obtener de ese modo mapas funcionales de la actividad de la acetilcolina, de la dopamina, de la serotonina o de otros neurotransmisores cerebrales.
Cada una de estas técnicas de neuroimagen presenta ventajas y limitaciones. Las técnicas electromagnéticas poseen una resolución temporal que permite estudiar el curso temporal de la actividad neuronal, pero su resolución espacial, su capacidad de localizarla en el espacio es limitada. La RMf y la PET con el isótopo 15O miden los cambios en el flujo sanguíneo y la PET con 18F-fluorodeoxiglucosa determina el metabolismo neuronal. Si bien la resolución temporal de estas técnicas hemodinámicas es baja, de segundos o minutos; en cambio, su resolución espacial es alta y capaz de localizar áreas cerebrales con precisión anatómica. Es decir, las técnicas electromagnéticas nos informan de cuándo ocurre y las hemodinámicas de dónde ocurre el proceso cerebral.
Hace ya más de un cuarto de siglo que se inició el desarrollo de las técnicas de neuroimagen funcional y en este tiempo se han incorporado avances tecnológicos que han mejorado considerablemente la calidad y análisis funcional de las imágenes y la cartografía del cerebro. A pesar de ello, se ha de considerar que estos mapas son sólo un boceto de la actividad cerebral, una representación de la actividad de neuronas que interactúan entre ellas de acuerdo a unos principios de organización funcional que han sido definidos en los estudios microscópicos neuronales. En este contexto, y para obtener las imágenes macroscópicas fidedignas del funcionamiento del cerebro, tanto la adquisición como el análisis y procesamiento de las imágenes se deben ajustar a dos principios generales de organización funcional del cerebro: la especialización y la integración.
El primero de estos principios de organización es la especialización funcional, que ya fue propuesto por Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) a finales del siglo XIX. La doctrina neuronal de Cajal desenreda esa maraña de fibras nerviosas y establece que el cerebro esta compuesto de células individuales, las neuronas, que se conectan de manera precisa con otras neuronas a través de lo que definió su contemporáneo Charles Sherrington (1857-1952) como sinapsis. De acuerdo con la doctrina neuronal, el cerebro estaría formado por unidades funcionales, las neuronas, independientes y estrechamente interdependientes para cumplir sus funciones, que poseen un alto grado de polarización funcional, es decir poseen un polo receptor de información (el árbol dendrítico y el soma) y un polo emisor de información (el axón). Esta polarización funcional permite a la neurona que reciba y transmita el impulso nervioso entre las células a través de las sinapsis. El desarrollo posterior de la teoría iónica por Alan Hodgkin, Andrew Huxley y Bernard Katz a mitad del siglo XX, que explica los fenómenos bioeléctricos del impulso nervioso, el descubrimiento de los canales iónicos, la caracterización de la respuesta de las neuronas a diferentes neurotransmisores y el estudio anatómico detallado de sus conexiones, nos acerca a un marco conceptual de la actividad neuronal y del lenguaje de comunicación entre las neuronas, que apoya esta especialización funcional del cerebro. Pero a diferencia de las teorías localizacionistas que surgieron a finales del siglo XVIII, la “nueva frenología” no descansa en zonas corticales especializadas en una tarea mental específica, sino en la existencia de circuitos neuronales especializados funcionalmente que generan patrones de actividad que puedan ser relacionados con las funciones mentales.
El principio de especialización funcional ha sido demostrado en diferentes experimentos y permitido uno de los mayores logros de la neuroimagen funcional, la posibilidad de localizar áreas cerebrales especializadas. De acuerdo con este principio de organización cerebral y mediante los métodos denominados de activación o substracción, se han identificado regiones específicas en el procesamiento de movimientos o en la percepción de sensaciones. Estos métodos se basan en modelos lineales que hallan las diferencias entre las imágenes cuando se activa una función cerebral y las imágenes de referencia, en reposo o controles.
Más de una treintena de áreas del sistema visual han podido definirse en base a este modelo. Las imágenes obtenidas en personas normales, mientras miran objetos simples en la pantalla de un ordenador, muestran un aumento en la actividad de una zona concreta de la corteza occipital, la corteza estriada o visual primaria, mientras que cuando miran escenas complejas, el aumento de actividad abarca esta región y otras circundantes. De este modo se ha demostrado la existencia de regiones especializadas para el procesamiento de la forma, el color, el movimiento y el seguimiento con la mirada de los objetos. Es decir, se han identificado los elementos neuronales que nos permiten procesar cómo es, dónde está y cómo alcanzar un objeto.
Pero por muy sencilla que sea la tarea motora, sensorial o cognitiva que realiza un individuo, y aún conocidas con exactitud las conexiones y proyecciones anatómicas implicadas en las mismas, las técnicas de neuroimagen han puesto de manifiesto que los mapas funcionales no son una foto fija de una región específica cerebral, sino que la actividad neuronal puede variar significativamente dependiendo del contexto en el que se produce el procesamiento de la información. El mapa cerebral de dos sujetos que responden a un mismo estímulo puede ser diferente. Entre los factores que pueden modificar los mapas cerebrales, el nivel de atención es uno de los más y mejor conocidos. La focalización de la atención en un estímulo visual contribuye al procesamiento sensorial del estímulo, y al mismo tiempo suprime el procesamiento de otra información no atendida y por tanto, considerada como irrelevante. Asimismo, los mecanismos de percepción del estímulo visual pueden cambiar y desplazar la atención a otro objeto del campo visual. Estos cambios de la atención en el procesamiento sensorial activan la corteza parietal posterior, que cuando se ve afectada produce un déficit en la atención.
La atención juega también un papel decisivo en la respuesta motora del cerebro a diferentes estímulos. En los mapas cerebrales de movimientos voluntarios simples en tareas de respuesta diferida, es decir, en el tiempo desde que aparece un estímulo hasta que se le indica a la persona que responda, existe una activación en la corteza prefrontal que se corresponde con el periodo de atención, como si esta región mantuviera el recuerdo del estímulo y se preparara para ejecutar la respuesta.
Este sistema de control de la atención dota al cerebro de la capacidad de anticiparse a un estímulo conocido, permitiendo el procesamiento sensorial y la planificación de la respuesta. ¿Por qué el cerebro necesita anticiparse al estímulo? Si comparamos al cerebro con un ordenador, enseguida se evidencia que el cerebro posee una capacidad limitada de procesamiento de la información en tiempo real. Este mecanismo de anticipación en el procesamiento de la información sensorio-motora reduce las posibles respuestas, y de este modo, el cerebro puede compensar esta capacidad limitada de procesamiento y responder de manera inmediata y adecuada a un estímulo conocido.
Sin embargo, cuando el estímulo no es conocido o el grado de dificultad de la tarea cognitiva aumenta, la respuesta se prolonga y nuevas áreas corticales se activan. Este reclutamiento de nuevas áreas corticales es muy evidente cuando las tareas implican funciones cognitivas superiores como leer, recordar, identificar caras, escuchar música o aprender. En todas estas tareas cognitivas es frecuente observar la activación de áreas que están distribuidas y separadas en la corteza cerebral. En esta situación, la interpretación de las imágenes no puede realizarse en base a un modelo de cerebro organizado jerárquicamente, de procesamiento en serie desde niveles básicos hasta la integración en niveles superiores. Por esta razón, se ha hecho necesario incorporar nuevos modelos, más dinámicos e interactivos del procesamiento de la información, basados en el segundo de los principios de funcionamiento cerebral: la integración funcional.
La actividad de los circuitos neuronales es dinámica, por lo que es necesario considerar que además de establecer conexiones específicas con otras neuronas distribuidas en el espacio cortical, el factor tiempo es determinante para la integración de esta información neuronal. Este principio considera las relaciones entre las diferentes poblaciones de neuronas, y cómo los cambios de actividad de una población de neuronas pueden afectar la actividad de otras vecinas o distantes a éstas.
Como se ha comentado anteriormente, el cerebro posee una capacidad limitada de procesamiento de la información en tiempo real, y uno de los mecanismos que utiliza el cerebro para compensarla es el procesamiento de la información en paralelo. Diferentes sistemas sensoriales procesan la información en paralelo y de ellos el más conocido es el sistema visual. El flujo de información relacionada con la localización e identificación de un objeto está segregado en la corteza visual. La localización de un objeto en el espacio activa las regiones dorsales occipito-parietales, mientras que la identificación de objetos activa las áreas ventrales occipito-temporales, pero con una primacía temporal para el sistema dorsal.
Otro ejemplo de procesamiento en paralelo lo constituye el sistema nociceptivo responsable de la sensación dolorosa. Se ha propuesto la existencia de dos componentes bien diferenciados de la experiencia dolorosa, uno sensorial-discriminativo y otro afectivo-emocional. La neuroimagen ha identificado las regiones cerebrales donde están representados, el componente sensorial-discriminativo en la corteza somestésica primaria y secundaria, y el componente afectivo-emocional en regiones límbicas. Los dos sistemas interaccionan entre sí y procesan la información dolorosa en paralelo y además, se ha demostrado que cada uno de ellos puede modificarse experimentalmente de forma independiente. Como se ha comentado anteriormente, la atención ejerce un papel de control en el procesamiento de la información sensorial. Cuando un individuo está pendiente de la aparición de un estímulo doloroso, desconocido e impredecible, las áreas cerebrales relacionadas con la atención y el sistema afectivo-emocional están activadas, mientras que cuando el estímulo doloroso es conocido y previsible, la actividad en estas áreas está disminuida. Más aún, en experimentos en los que los individuos estaban sometidos a sugestión hipnótica, la sensación de dolor se relacionó directamente con la actividad en la corteza límbica, el componente afectivo-emocional, mientras que la actividad en la corteza somestésica no se vio afectada.
La memoria es otra función cognitiva que está representada en un circuito distribuido en diferentes regiones cerebrales. Se conoce con detalle un sistema para la memoria declarativa, aquella que empleamos para expresar situaciones pasadas de personas, lugares y cosas; y otro para la memoria operativa o de trabajo, que utilizamos mientras se procesa una nueva información como un nombre o un número de teléfono. El papel funcional del hipocampo y otras regiones del lóbulo temporal en la memoria declarativa se conoce desde mediados del siglo XX. Las dramáticas alteraciones en la memoria del paciente HM han marcado el inicio del conocimiento de los mecanismos cerebrales de la memoria declarativa. Este paciente fue sometido a cirugía para tratar de curar una epilepsia rebelde, la operación consistió en la extirpación de la región interna de lóbulo temporal, incluyendo los hipocampos de ambos hemisferios. Tras la operación se observó que el paciente HM olvidaba enseguida los sucesos de la vida diaria, no podía consolidar ningún recuerdo reciente. Recordaba acontecimientos del pasado previos a la intervención quirúrgica, pero no podía consolidar nuevos recuerdos. Los estudios con neuroimagen han demostrado la participación de la región del hipocampo en la memoria declarativa, en la consolidación de la memoria reciente en memoria a largo plazo, con una lateralización de la memoria verbal en el hemisferio izquierdo y de la memoria no verbal, como recordar caras, en el hemisferio derecho.
El otro sistema de memoria bien conocido es la memoria operativa o de trabajo, un sistema de capacidad limitada de almacenamiento temporal, en el que la información permanece disponible mientras es procesada. La corteza prefrontal es el substrato de la memoria operativa o de trabajo, que también está relacionada, como se ha comentado anteriormente, con la atención selectiva, el control de los movimientos voluntarios y los procesos de toma de decisiones. Este sistema de memoria operativa está conectado con el sistema de memoria declarativa del lóbulo temporal, y la interrelación de ambos tiene un destino común en la corteza asociativa donde se almacenan y procesan los diferentes aspectos específicos de la memoria. Es decir, que para recuperar un recuerdo completo se necesita del procesamiento en paralelo de estos dos sistemas de memoria y de la integración funcional de esta red de áreas cerebrales distribuidas en el cerebro.
Más discutido es el papel de la amígdala en la memoria. Este núcleo de neuronas situado en la profundidad del lóbulo temporal y perteneciente al sistema límbico, parece no intervenir en los procesos de memoria declarativa pero sí tener un papel fundamental en el recuerdo de hechos con marcado componente emocional. No recordamos la mayoría de los hechos que nos han ocurrido a lo largo de nuestra vida, pero aquellos que nos han impactado emocionalmente, como el nacimiento de un hijo o el fallecimiento de un ser querido permanecen en nuestro recuerdo. La amígdala pone la impronta emocional a los recuerdos y nos permite recordar exactamente, por ejemplo, dónde nos encontrábamos el 11 de septiembre, cuando se produjo el ataque a las torres gemelas de Nueva York.
Otro de los grandes descubrimientos de la neuroimagen ha sido identificar los aspectos dinámicos del cerebro. Todo proceso de aprendizaje, y en particular la adquisición de nuevas habilidades, requiere un periodo inicial controlado, en el que los sistemas de atención y la memoria de trabajo interaccionan entre sí en el proceso de aprendizaje. La corteza parietal posterior, la corteza prefrontal y la corteza del cíngulo anterior están activadas en el proceso de aprendizaje y existe una relación directa entre la actividad de estas regiones y el grado de atención y dificultad de aprendizaje de la nueva habilidad. Con la práctica, y una vez aprendida la habilidad, la actividad en las regiones del sistema de atención y de memoria de trabajo disminuye. Es decir, en el proceso de aprendizaje se produce una re-estructuración de las regiones cerebrales, generándose nuevos circuitos sinápticos entre las diferentes regiones. Este proceso dinámico de conectividad cerebral también se ha observado como respuesta a una lesión cerebral, donde las regiones vecinas reorganizan sus conexiones para compensar la pérdida o alteración de la función causada por la lesión.
Además de los cambios en la conectividad funcional que acompañan al aprendizaje, la práctica de una habilidad induce también cambios estructurales en las regiones cerebrales implicadas. Existen diferentes estudios que lo demuestran, quizás el más popular sea el que se realizó a taxistas de la ciudad de Londres, en el que se observó un aumento en el volumen del hipocampo, región cerebral relacionada con el aprendizaje y la memoria espacial para elaborar mapas de rutas. Otro estudio reciente realizado a músicos aficionados y profesionales ha evidenciado que las regiones cerebrales implicadas en el movimiento, en la audición y en el sistema visual presentan un mayor volumen respecto a la población normal, y entre los músicos, los profesionales presentaban un mayor volumen en estas regiones que los aficionados.
Ahora bien, dónde la neuroimagen funcional ha supuesto un avance esencial ha sido en el estudio del lenguaje. La posibilidad de explorar en una persona consciente la actividad cerebral y relacionarla con tareas que exploran diferentes aspectos del lenguaje ha permitido re-evaluar las teorías clásicas del lenguaje, basadas en modelos de estimulación o de lesiones en el cerebro humano. Hoy conocemos áreas cerebrales que participan en el procesamiento de distintos aspectos del lenguaje, áreas temporales basales y mediales en los aspectos semánticos, y otras áreas frontales en los aspectos sintácticos. Sin embargo, no se puede comprender la producción del lenguaje sin la integración de estas diferentes áreas cerebrales. La neuroimagen ha identificado también vías de acceso independientes a las áreas cerebrales del lenguaje de las palabras habladas y de las escritas. De este modo tenemos que cuando se escucha una palabra se produce una activación de la corteza del lóbulo parietal inferior (área sensorial de Wernicke), pero sin embargo, la estimulación visual de una palabra escrita no siempre activa el área de Wernicke, sino que desde la corteza visual se puede transmite la información directamente a la región frontal de Broca. Las palabras que se leen no son transformadas en una representación auditiva. La ausencia de activación del área sensorial de Wernicke durante tareas visuales que inducen la generación de verbos (por ejemplo, leo escoba y respondo barrer), y la segregación de áreas asociadas con el procesamiento de los aspectos perceptivos auditivos y visuales, sugieren un procesamiento separado visual y fonológico.
Otra de las aportaciones de la neuroimagen al estudio del lenguaje es la participación del hemisferio derecho, responsable del componente afectivo que incluye la entonación, acentuación y el ritmo del lenguaje, así como la capacidad plástica de asumir las funciones de hemisferio dominante en niños y adolescentes cuando se produce una lesión en el hemisferio izquierdo. Particular interés poseen los estudios de neuroimagen durante el desarrollo del niño, en los que se ha observado una actividad metabólica cerebral aumentada desde el segundo año de edad hasta los diez años, y que empieza a disminuir en la adolescencia. Este aumento del metabolismo se relaciona con una alta actividad sináptica, lo que explica que en la infancia el cerebro posee una capacidad de re-organización de las áreas de lenguaje ante una lesión en el hemisferio izquierdo, o que la capacidad de aprendizaje de una nueva lengua en esta edad sea óptima.
Sin duda, la incorporación de las técnicas de neuroimagen ha supuesto un salto cualitativo en el abordaje experimental del cerebro, y ha contribuido a definir patrones básicos de funcionamiento cerebral que han revolucionado la concepción de nuestro cerebro. Sin embargo, en esta búsqueda de patrones de actividad neuronal que se correlacionen con la conducta, nos encontramos con territorios poco conocidos, como las emociones o la experiencia subjetiva. Además, y a pesar de la gran información existente, no se ha podido definir una teoría capaz de unificar el funcionamiento neuronal y la conducta.
Los modelos de exploración más utilizados en neuroimagen se han basado en el método de activación o substracción, modelos lineales de procesamiento en serie o en paralelo, que se han ajustado a aquellas funciones cerebrales específicas, como las funciones motoras y sensoriales, y han incorporado elementos en el procesamiento de las funciones cognitivas. Sin embargo, la complejidad del cerebro no puede explicarse exclusivamente en base a estos modelos experimentales, y se hace necesario contemplar en ellos el principio de integración funcional.
¿Cómo estudiar la integración de la información cerebral? Para contestar a esta pregunta se ha de considerar dos aspectos que se complementan. El primero tiene que ver con las limitaciones de las técnicas de neuroimagen, aunque el avance tecnológico desarrollado en estos últimos años nos hace ser optimistas en el desarrollo de nuevas técnicas más precisas en la detección de la actividad neuronal en el tiempo y en el espacio. La segunda de las consideraciones radica en la necesidad de desarrollar nuevos modelos experimentales que tengan en cuenta la posibilidad de que algunas funciones cerebrales emerjan de la interacción de diferentes subcomponentes, y en los que no sólo se consideren las propiedades de las neuronas y sus vías de conexión específicas, sino también las propiedades de red de los circuitos funcionales, la integración transitoria y dinámica de grupos neuronales en sintonía.
Si se simplifica el problema, se podría comparar la actividad de nuestro cerebro a una orquesta sinfónica. A partir de la música de cada uno de los instrumentos emerge una sinfonía que no puede explicarse exclusivamente como la suma de la música de cada uno de los instrumentos. Siguiendo con el símil musical, algunos neurocientíficos como Francis Crick y Christof Cock identifican a la corteza prefrontal como el director de orquesta, aunque otros vemos al cerebro más como una banda de jazz que como una orquesta sinfónica, en el que la improvisación, regida exclusivamente por un ritmo, sería la responsable de integrar en el tiempo todos los acordes de los diferentes instrumentos, emergiendo así una nueva creación personal.
Es sin duda el gran reto de la neurociencia del siglo XXI, el hallazgo de nuevos modelos de análisis de la actividad cerebral que nos permitan acceder al funcionamiento íntimo del cerebro y desvelar el salto entre el nivel neuronal y la conducta. En este reto la neuroimagen va a jugar un papel destacado con el desarrollo de nuevos modelos dinámicos en los que, a partir de la sincronización y el acoplamiento de la actividad neuronal, surja un fenómeno emergente que no es la mera suma de las partes, sino una entidad distinta y única. Modelos que deben tener en consideración la complejidad del cerebro, y por tanto, la indeterminación como parte del funcionamiento cerebral y el análisis basado en los principios de la física cuántica.
Pero en el camino de la búsqueda del funcionamiento cerebral, la neuroimagen ya ha dado sus frutos. En estos últimos años, es un hecho habitual en la mayoría de los hospitales obtener imágenes del cerebro por escáner de tomografía computadorizada o por resonancia magnética que detectan con todo lujo de detalles, y con una precisión superior a la resolución del propio ojo humano, las características anatómicas del cerebro. Estas imágenes de la estructura del cerebro se han convertido en imprescindibles en el diagnóstico clínico de diferentes alteraciones patológicas. Al igual que la neuroimagen estructural forma parte ya de nuestro repertorio diagnóstico, la neuroimagen funcional ha revolucionando el concepto y el tratamiento de las enfermedades neuropsiquiatritas y se está convirtiendo en una herramienta imprescindible para el diagnóstico de muchas enfermedades. La evaluación prequirúrgica en neurocirugía, el diagnóstico de enfermedades degenerativas, como las demencias o la enfermedad de Parkinson, el diagnóstico de enfermedades psiquiatritas como las depresiones, la esquizofrenia o las drogodependencias, son algunas de las indicaciones de las diferentes técnicas de neuroimagen. En todas estas enfermedades la neuroimagen ha abierto una ventana para conocerlas y tratarlas mejor.
En la búsqueda de cómo funciona el cerebro, las técnicas de neuroimagen no sólo empiezan a desvelar lo maravilloso y complejo que es el ser humano, sino que además están contribuyendo a mejorar nuestra calidad de vida.
©2004 Unidad de Cartografía Cerebral - Instituto Pluridisciplinar - Universidad Complutense de Madrid