Registros neuronales directos han revelado que tres aspectos fundamentales y diversos del lenguaje son registrados en una pequeña región del cerebro y en un breve periodo de tiempo. Fuente: Ned T. Sahin, PhD UCSD.
Un estudio realizado por investigadores de la Escuela de Medicina San Diego, de la Universidad de California (UCSD), ha revelado que los distintos niveles del lenguaje son procesados por el cerebro de una forma distinta a lo que hasta ahora se había creído.
La investigación supone así un importante avance en la compresión del funcionamiento del cerebro humano, puesto que ha proporcionado una imagen de una claridad sin precedentes sobre el procesamiento del lenguaje.
Según explica el director de la investigación, Ned T. Sahin, del departamento de radiología de la UCSD en un comunicado emitido por dicha universidad, el estudio se ha centrado en dos misterios centrales del funcionamiento del cerebro: la manera en que se desarrollan los procesos cognitivos complejos (como el lenguaje); y la naturaleza de la que quizá sea la región más conocida de la corteza cerebral, el área de Broca.
Información detallada
Esta región del cerebro está involucrada en la producción del habla, en el procesamiento del lenguaje y en la comprensión. Se encuentra frente a la base de la corteza motora primaria izquierda, y es necesaria para la producción normal del habla.
Las lesiones en esta parte del cerebro provocarían la llamada “afasia de Broca”, que se caracteriza por una dificultad extrema en la articulación del lenguaje. El área de Broca se conecta con el área de Wernicke (la otra región considerada hasta el momento crucial para el lenguaje en los humanos) mediante un haz de fibras nerviosas (el arcuato).
El estudio realizado por los investigadores de la UCSD ha constatado que el área de Broca puede realizar tres procesos distintos en un periodo de tiempo de un cuarto de segundo, es decir, que esta pequeña región cerebral no realiza una única función cuando procesa el lenguaje.
Estos hallazgos se produjeron gracias a la colocación de electrodos en el cerebro de los pacientes, siguiendo una técnica denominada electrofisiología intracraneal (ICE por sus siglas en inglés).
Esta técnica, que permite a los cirujanos saber qué región del cerebro tratar para mitigar ataques, también ha suministrado información sobre las regiones sanas del cerebro necesarias para el lenguaje.
Tres procesos distintos
El registro de actividad neuronal se llevó a cabo mientras los pacientes repetían palabras o producían formas gramaticales (frases en distintos tiempos verbales, por ejemplo), esto es, realizaban tareas que los humanos desarrollamos sin esfuerzo cada vez que nos comunicamos.
La técnica de electrofisiología intracraneal permitió a los investigadores observar el procesamiento de los tres niveles del lenguaje (sonido, estructura y significado) a tiempo real, para determinar si las actividades neuronales correspondientes se producían en serie o paralelamente, en patrones locales o distribuidos.
De esta forma, se pudo establecer la actividad cerebral relacionada con el lenguaje con gran exactitud espacial, y con una exactitud temporal de milisegundos.
Según publican Sahin y sus colaboradores en un artículo aparecido en la revista Science, las pruebas realizadas dentro del área de Broca revelaron actividades neuronales distintas para el procesamiento del léxico o del significado de las palabras (de una duración de 200 milisegundos), de la gramática o estructura de la lengua (320 milisegundos), y de la fonética o sonidos lingüísticos (450 milisegundos).
Los patrones de todos estos procesos resultaron idénticos para sustantivos y verbos, y similares en todos los pacientes.
La investigación supone así un importante avance en la compresión del funcionamiento del cerebro humano, puesto que ha proporcionado una imagen de una claridad sin precedentes sobre el procesamiento del lenguaje.
Según explica el director de la investigación, Ned T. Sahin, del departamento de radiología de la UCSD en un comunicado emitido por dicha universidad, el estudio se ha centrado en dos misterios centrales del funcionamiento del cerebro: la manera en que se desarrollan los procesos cognitivos complejos (como el lenguaje); y la naturaleza de la que quizá sea la región más conocida de la corteza cerebral, el área de Broca.
Información detallada
Esta región del cerebro está involucrada en la producción del habla, en el procesamiento del lenguaje y en la comprensión. Se encuentra frente a la base de la corteza motora primaria izquierda, y es necesaria para la producción normal del habla.
Las lesiones en esta parte del cerebro provocarían la llamada “afasia de Broca”, que se caracteriza por una dificultad extrema en la articulación del lenguaje. El área de Broca se conecta con el área de Wernicke (la otra región considerada hasta el momento crucial para el lenguaje en los humanos) mediante un haz de fibras nerviosas (el arcuato).
El estudio realizado por los investigadores de la UCSD ha constatado que el área de Broca puede realizar tres procesos distintos en un periodo de tiempo de un cuarto de segundo, es decir, que esta pequeña región cerebral no realiza una única función cuando procesa el lenguaje.
Estos hallazgos se produjeron gracias a la colocación de electrodos en el cerebro de los pacientes, siguiendo una técnica denominada electrofisiología intracraneal (ICE por sus siglas en inglés).
Esta técnica, que permite a los cirujanos saber qué región del cerebro tratar para mitigar ataques, también ha suministrado información sobre las regiones sanas del cerebro necesarias para el lenguaje.
Tres procesos distintos
El registro de actividad neuronal se llevó a cabo mientras los pacientes repetían palabras o producían formas gramaticales (frases en distintos tiempos verbales, por ejemplo), esto es, realizaban tareas que los humanos desarrollamos sin esfuerzo cada vez que nos comunicamos.
La técnica de electrofisiología intracraneal permitió a los investigadores observar el procesamiento de los tres niveles del lenguaje (sonido, estructura y significado) a tiempo real, para determinar si las actividades neuronales correspondientes se producían en serie o paralelamente, en patrones locales o distribuidos.
De esta forma, se pudo establecer la actividad cerebral relacionada con el lenguaje con gran exactitud espacial, y con una exactitud temporal de milisegundos.
Según publican Sahin y sus colaboradores en un artículo aparecido en la revista Science, las pruebas realizadas dentro del área de Broca revelaron actividades neuronales distintas para el procesamiento del léxico o del significado de las palabras (de una duración de 200 milisegundos), de la gramática o estructura de la lengua (320 milisegundos), y de la fonética o sonidos lingüísticos (450 milisegundos).
Los patrones de todos estos procesos resultaron idénticos para sustantivos y verbos, y similares en todos los pacientes.
Área de Broca. Fuente: Wikimedia Commons.
Dificultades y avances
Sahin explica que la primera evidencia de que algunas actividades mentales podían corresponderse con ciertas partes del cerebro se produjo cuando se comprobó que pacientes con lesiones en el área de Broca eran incapaces de hablar pero sí podían pensar.
En los 150 años que siguieron a este descubrimiento, los progresos en la comprensión de la forma en que esta región del cerebro contribuye a la capacidad del lenguaje han sido decepcionantes.
Dado que el lenguaje complejo sólo se da en la especie humana, siempre ha resultado difícil investigar los mecanismos neuronales subyacentes a esta capacidad.
Los métodos de registro de imágenes cerebrales –como la exploración por resonancia magnética funcional o fMRI- suelen ser los únicos que pueden usarse con humanos, debido a que no resultan invasivos.
Sin embargo, con ellos sólo se puede medir la actividad cerebral de miles de millones de neuronas y durante largos periodos de tiempo.
Por eso, hasta ahora los científicos no habían podido determinar con detalle si los mecanismos del lenguaje representados por modelos computacionales coincidían con una actividad real en el cerebro, algo que la ICE sí ha permitido.
Danza neuronal en una sola región
Gracias a lo descubierto por Sahin y sus colaboradores, ahora se sabe que el área de Broca está compuesta por varias partes que se superponen para realizar diversos pasos de procesamiento en una coreografía que dura muy poco tiempo.
Esta “danza” no había podido ser descubierta hasta el momento por el grado de resolución de los métodos tecnológicos disponibles. Ésta es la primera vez que se utiliza la técnica ICE para documentar cómo el cerebro humano procesa la gramática y produce palabras.
Los hallazgos contradicen la común idea de que el área de Broca procesa el lenguaje expresivo (el habla) mientras que el área Wernicke (también situada en el cortex cerebral), se encarga de la recepción del lenguaje (lectura y comprensión).
En las pruebas, los participantes leyeron y hablaron, lo que reveló que todos los aspectos de la lengua son procesados por la misma región, el área de Broca. El modelo anterior sobre la actividad neuronal de procesamiento del lenguaje que implicaba las regiones de Broca y Wernicke queda, por tanto, obsoleto, afirma Sahin.
Sahin explica que la primera evidencia de que algunas actividades mentales podían corresponderse con ciertas partes del cerebro se produjo cuando se comprobó que pacientes con lesiones en el área de Broca eran incapaces de hablar pero sí podían pensar.
En los 150 años que siguieron a este descubrimiento, los progresos en la comprensión de la forma en que esta región del cerebro contribuye a la capacidad del lenguaje han sido decepcionantes.
Dado que el lenguaje complejo sólo se da en la especie humana, siempre ha resultado difícil investigar los mecanismos neuronales subyacentes a esta capacidad.
Los métodos de registro de imágenes cerebrales –como la exploración por resonancia magnética funcional o fMRI- suelen ser los únicos que pueden usarse con humanos, debido a que no resultan invasivos.
Sin embargo, con ellos sólo se puede medir la actividad cerebral de miles de millones de neuronas y durante largos periodos de tiempo.
Por eso, hasta ahora los científicos no habían podido determinar con detalle si los mecanismos del lenguaje representados por modelos computacionales coincidían con una actividad real en el cerebro, algo que la ICE sí ha permitido.
Danza neuronal en una sola región
Gracias a lo descubierto por Sahin y sus colaboradores, ahora se sabe que el área de Broca está compuesta por varias partes que se superponen para realizar diversos pasos de procesamiento en una coreografía que dura muy poco tiempo.
Esta “danza” no había podido ser descubierta hasta el momento por el grado de resolución de los métodos tecnológicos disponibles. Ésta es la primera vez que se utiliza la técnica ICE para documentar cómo el cerebro humano procesa la gramática y produce palabras.
Los hallazgos contradicen la común idea de que el área de Broca procesa el lenguaje expresivo (el habla) mientras que el área Wernicke (también situada en el cortex cerebral), se encarga de la recepción del lenguaje (lectura y comprensión).
En las pruebas, los participantes leyeron y hablaron, lo que reveló que todos los aspectos de la lengua son procesados por la misma región, el área de Broca. El modelo anterior sobre la actividad neuronal de procesamiento del lenguaje que implicaba las regiones de Broca y Wernicke queda, por tanto, obsoleto, afirma Sahin.