Nuevos conocimientos sobre las funciones cerebrales

 En el post anterior, me he referido al modo de operar del cerebro a partir de las sensaciones de deseo y placer, especialmente en relación a las conductas de comunicación. Esta es solo una de las múltiples funciones del cerebro y puede ser conveniente situarla dentro de una visión más general y abordar también nuevos conocimientos, muy recientes, en torno a las funciones superiores. Partiré por una breve historia para luego dar cuenta de los últimos descubrimientos.

Historia

Descubrir qué hace cada parte del cerebro cobró interés para los anatomistas en la segunda mitad del siglo XIX (con los trabajos de Hughlings Jackson y de Francis Joseph Gall) y ha conducido desde entonces una gran parte de la investigación neurofisiológica. Fueron los trabajos de Paul Broca (1861) los que dieron origen a las primeras localizaciones claras de funciones específicas, en este caso las relacionadas con el lenguaje, por lo cual aún hoy se señala el "área de Broca". El más amplio estudio de la funcionalidad de las diversas partes del cerebro y de las conexiones neurales se debe fundamentalmente a Karl Lashley ("Brain Mechanisms and Intelligence", 1929), que utilizó profusamente la técnica de la lesión, mostrando que las conductas no están localizadas en regiones ni conexiones específicas y que el deterioro en el desempeño no depende tanto del lugar de la lesión cuanto de su magnitud. Surgió así una polémica entre "localizacionistas" -seguidores de Broca- y "holistas", defensores de la no-localización de funciones específicas, pero muchos experimentos - sobretodo a partir de los años 50 - demostraron que en ambos enfoques las posiciones extremas eran equivocadas. El canadiense Donald Hebb (1949) mostró que después del nacimiento, con el tiempo, surgen comportamientos más complejos y basados en secciones menos localizadas, aunque las terminaciones "primarias" (punto de llegada de las señales sensoriales y punto específico de partida de las órdenes motoras) siguen con un alto grado de localización, como lo mostraron Penfield y Rasmussen (Gardner, pp.296-297). En 1950, publicaron la siguiente síntesis gráfica de los conocimientos de la época:

Los mayores avances posteriores se deben a David Hubel y Torsten Wiesel, que tomaron durante 20 años registros de células aisladas de la corteza cerebral del gato mediante microelectrodos (obteniendo el premio Nobel de Medicina en 1981). Documentaron dos fenómenos importantes: que hay en la corteza visual células que responden a formas específicas de información y que no todas las funciones están preprogramadas al nacer (Gardner, pp.298-299).

Posteriormente, los trabajos de Antonio Damasio han ido demostrando que la destrucción parcial de los lóbulos prefrontales en su sector ventro-medial pueden tener consecuencias catastróficas  para la conducta social y personal, esencialmente por la inadecuación de las decisiones tomadas (1994). Lo mismo ocurre por daños en un sector del hemisferio cerebral derecho (que procesa estímulos corporales) y en la amígdala. (Damasio, pp.79 y 92)

    En 2009 fue lanzado el Human Connectome Proyect (HCP), para referirse a un mapa completo de conexiones neuronales en el cerebro.
    En 2013 comenzó la llamada Iniciativa BRAIN que implica la investigación del cerebro a través de las neurotecnologías innovadoras de avanzada, también conocido como proyecto de mapeo de la actividad cerebral.
    En 2016 un equipo de neurocientíficos dentro del proyecto Conectoma desarrolló un software con el que han creado un mapa preciso de 180 áreas de la corteza cerebral, donde 97 de ellas eran desconocidas. (Wikipedia)

Últimas novedades

Este año han aparecido múltiples informes de investigaciones que precisan variadas funciones y actividades cerebrales. La resonancia nuclear magnética ha sido la principal herramienta para estos descubrimientos.

* Investigadores del Centro RIKEN de Japón han identificado por primera vez la actividad de un área específica del hipotálamo denominada SuM, especializada en la detección de nuevas experiencias. Se pone en acción cuando entablamos relaciones con una persona desconocida o cuando ingresamos en un lugar en el que nunca habíamos estado. Una red neuronal se activa únicamente cuando se vive una situación nueva a nivel social, en tanto que otra lo hace solamente cuando la novedad tiene que ver con el espacio o el lugar. (Chen at al.)

* Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Kobe en Japón han identificado en corteza insular del cerebro,  dentro del surco que separa las cortezas temporal y parietal inferior, unas neuronas que son las que regulan el comportamiento social. La corteza insular está relacionada con las emociones y con la homeostasis, que regula el equilibrio del organismo, y también con la experiencia de consciencia. (Miura et al.)

* Neurocientíficos de la Universidad de Bonn (Alemania) han hallado un grupo de neuronas que se activan especialmente cuando mostramos confianza al tomar nuestras decisiones, certificando que estamos en el camino correcto. También almacenan las decisiones y estarían implicadas en un proceso de aprendizaje que simplificaría la toma de nuevas decisiones en el futuro.

* Una nueva investigación ha comprobado que la dopamina y la serotonina tienen funciones muy amplias en el sistema nervioso humano: actúan a velocidades inferiores a un segundo para determinar cómo las personas percibimos el mundo y reaccionamos basándonos en esa percepción. Otra investigación reciente había determinado además que la dopamina regula el proceso cerebral de toma de decisiones económicas. (Bang et al.)

* Un equipo de neurocientíficos de las universidades de Birmingham y Oxford (Reino Unido) y de la Universidad de Yale (EEUU) descubrió un mecanismo neuronal que coordina las acciones que llevamos adelante para evitar dañar a otras personas mediante nuestras decisiones. Esta red de neuronas es completamente diferente a la que se activa cuando buscamos no dañarnos a nosotros mismos. (Lockwood et al.)

* Un grupo de neurocientíficos del Instituto Max Planck ha logrado descubrir un conjunto de 49 propiedades que utiliza el cerebro humano para reconocer los objetos que percibe, clasificarlos y darles un uso concreto. Con ese acotado conjunto de propiedades es posible reconocer casi cualquier objeto con presencia en la vida cotidiana. (Hebart et al.)

* Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio encontraron que los seres humanos nacemos con una parte de nuestro cerebro - llamada área visual de la forma de la palabra (VWFA) -  que está “pre cableada” para ser receptiva a las palabras y letras, preparando así el camino para que posteriormente aprendamos a leer. (Lin Ji et al.)

* Investigadores de las universidades de California en Berkeley, de Stanford y de Johns Hopkins en Baltimore, han descubierto que en el cerebro existe una base o sustrato neuronal para los prejuicios políticos. Esa base neuronal condiciona nuestra visión política de los hechos cotidianos y se activa especialmente cuando determinadas palabras clave impulsan la radicalización hacia una u otra posición política, conocida como polarización neuronal. (Chang et al.)

* Neurocientíficos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han descubierto un circuito cerebral directamente implicado en el mantenimiento de la motivación, las ansias de aprender y la actitud a tomar riesgos sin importar la edad o la influencia de los procesos típicos del envejecimiento. Se trata de un grupo de células llamadas estriosomas, que se encuentran distribuidas por todo el cuerpo estriado del cerebro. (Friedman et al.)

* También se ha progresado en el conocimiento de la forma en que las neuronas se comunican entre sí: mediante una modulación del número de vesículas presente en las sinapsis. (Grant et al.)

Referencias

Bang, D. et al. (2020): Sub-second Dopamine and Serotonin Signaling in Human Striatum during Perceptual Decision-Making. Neuron, October 12, 2020.   DOI: doi.org/10.1016/j.neuron.2020.09.015  (Presentado en Tendencias 21)

Chang Leong, Y. et al. (2020): Conservative and liberal attitudes drive polarized neural responses to political content. PNAS, October 20, 2020. DOI: doi.org/10.1073/pnas.2008530117  (Presentado en Tendencias 21)

Chen et al. (2020): A hypothalamic novelty signal modulates hippocampal memory.  Nature. doi.org/10.1038/s41586-020-2771-1 (Presentado en Tendencias 21)

Damasio, A. (1996): "El error de Decartes", Santiago de Chile, A.Bello.

Friedman, A. et al. (2020): Striosomes Mediate Value-Based Learning Vulnerable in Age and a Huntington’s Disease Model. Cell (2020). DOI: doi.org/10.1016/j.cell.2020.09.060 (Presentado en Tendencias 21)

Gardner, H. (1988): "La nueva ciencia de la mente. Historia de la revolución cognitiva", Barcelona, Paidos.

Grant F. et al. (2020): Synaptic vesicles transiently dock to refill release sites. Nature Neuroscience (2020). DOI: doi.org/10.1038/s41593-020-00716-1 (Presentado en Tendencias 21)

Hebart, M.N. et al. (2020): Revealing the multidimensional mental representations of natural objects underlying human similarity judgements. Nature Human Behaviour
(2020). DOI: doi.org/10.1038/s41562-020-00951-3 (Presentado en Tendencias 21)

Jin Li et al. (2020): Innate connectivity patterns drive the development of the visual word form area. Scientific Reports volume 10, Article number: 18039. (Presentado en Digital Trends)

Lockwood, P. et al. (2020): Model-free decision making is prioritised when learning to avoid harming others. PNAS (2020). DOI: doi.org/10.1073/pnas.2010890117 (Presentado en Tendencias 21)

Miura, I. et al. (2020): Encoding of social exploration by neural ensembles in the insular cortex. PLOS Biology. September 21, 2020. DOI: doi.org/10.1371/journal.pbio.3000584 (Presentado en Tendencias 21)

Unruh-Pinheiro, A. et al. (2020): Single Neuron Correlates of Decision Confidence in the Human Medial Temporal Lobe. Current Biology (2020). DOI: doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.021 (Presentado en Tendencias 21)