Esquema de las conexiones cerebrales durante la tarea de control (arriba) y la de memoria.
¿Qué hace a alguien más capaz de realizar diferentes tareas a la vez? Buscando los mecanismos detrás de la flexibilidad cognitiva, investigadores de la Universidad de Pennsylvania (EE.UU.) y del Instituto Central de Salud Mental de Mannheim y el hospital universitario Charité de Berlín (Alemania) han utilizado escáneres cerebrales para arrojar luz sobre esta cuestión.
Mediante el estudio de las redes de actividad en la corteza frontal del cerebro, una región asociada con el control de pensamientos y acciones, los investigadores han demostrado que el grado en que estas redes se autorreconfiguran mientras se cambia de una tarea a otra predice la flexibilidad cognitiva de las personas.
Según explica la nota de la Universidad de Pennsylvania, los participantes en el experimento que consiguieron el mejor tiempo alternando entre una prueba de memoria y una prueba de control mostraron mayor reorganización de las conexiones dentro de sus cortezas frontales, así como más nuevas conexiones con otras áreas de sus cerebros.
Una comprensión más profunda de cómo el cerebro maneja la multitarea podría conducir a mejores tratamientos para enfermedades asociadas con la función ejecutiva reducida, como el autismo, la esquizofrenia o la demencia.
Danielle Bassett, profesora de la Escuela de Ingeniería y Ciencia Aplicada de la Universidad de Pennsylvania, es la autora principal del estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.
En lugar de mirar el papel que juega una única región en el cerebro, Bassett y sus colegas estudian las interconexiones entre las regiones, como indica la actividad sincronizada. Usando resonancia magnética funcional, pueden medir qué partes del cerebro se "hablan" entre sí, mientras los participantes en el estudio realizan diversas tareas. El mapeo de la forma en que esta red de actividad se autoreconfigura ofrece una visión más holística de cómo funciona el cerebro.
"Tratamos de entender cómo la flexibilidad dinámica de las redes cerebrales puede predecir la flexibilidad cognitiva, o la capacidad de cambiar de una tarea a otra", explica Bassett. "En lugar de estar impulsada por la actividad de las áreas cerebrales individuales, creemos que la función ejecutiva es un proceso a nivel de red."
Un estudio previo dirigido por Bassett mostró que las personas que podían "desconectar" sus cortezas frontales más rápidamente hacían mejor una tarea que implicaba pulsar teclas que correspondían a notas con códigos de colores en una pantalla. La toma de decisiones de alto nivel asociada con el control cognitivo de la corteza frontal no era muy importante para reproducir secuencias cortas de notas, por lo que aquellos que utilizaban esta parte del cerebro para ello estaban básicamente "sobrepensando" un problema sencillo.
Mediante el estudio de las redes de actividad en la corteza frontal del cerebro, una región asociada con el control de pensamientos y acciones, los investigadores han demostrado que el grado en que estas redes se autorreconfiguran mientras se cambia de una tarea a otra predice la flexibilidad cognitiva de las personas.
Según explica la nota de la Universidad de Pennsylvania, los participantes en el experimento que consiguieron el mejor tiempo alternando entre una prueba de memoria y una prueba de control mostraron mayor reorganización de las conexiones dentro de sus cortezas frontales, así como más nuevas conexiones con otras áreas de sus cerebros.
Una comprensión más profunda de cómo el cerebro maneja la multitarea podría conducir a mejores tratamientos para enfermedades asociadas con la función ejecutiva reducida, como el autismo, la esquizofrenia o la demencia.
Danielle Bassett, profesora de la Escuela de Ingeniería y Ciencia Aplicada de la Universidad de Pennsylvania, es la autora principal del estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.
En lugar de mirar el papel que juega una única región en el cerebro, Bassett y sus colegas estudian las interconexiones entre las regiones, como indica la actividad sincronizada. Usando resonancia magnética funcional, pueden medir qué partes del cerebro se "hablan" entre sí, mientras los participantes en el estudio realizan diversas tareas. El mapeo de la forma en que esta red de actividad se autoreconfigura ofrece una visión más holística de cómo funciona el cerebro.
"Tratamos de entender cómo la flexibilidad dinámica de las redes cerebrales puede predecir la flexibilidad cognitiva, o la capacidad de cambiar de una tarea a otra", explica Bassett. "En lugar de estar impulsada por la actividad de las áreas cerebrales individuales, creemos que la función ejecutiva es un proceso a nivel de red."
Un estudio previo dirigido por Bassett mostró que las personas que podían "desconectar" sus cortezas frontales más rápidamente hacían mejor una tarea que implicaba pulsar teclas que correspondían a notas con códigos de colores en una pantalla. La toma de decisiones de alto nivel asociada con el control cognitivo de la corteza frontal no era muy importante para reproducir secuencias cortas de notas, por lo que aquellos que utilizaban esta parte del cerebro para ello estaban básicamente "sobrepensando" un problema sencillo.
Experimento
En el nuevo experimento, liderado por Andreas Meyer-Lindenberg, de Mannheim, 344 participantes alternaron entre una tarea de memoria de trabajo diseñada para involucrar a la corteza frontal, y una tarea de control. La tarea fácil involucraba pulsar el botón correspondiente mientras una secuencia de números aparecía en una pantalla de uno en uno.
La tarea dura también incluía una secuencia de números en una pantalla, pero los participantes tenían que presionar el botón que correspondía al número que había aparecido dos lugares antes del que estaban viendo.
Urs Braun y Axel Schäfer, los autores principales del artículo, colaboró aron con Bassett, que ha desarrollado nuevas herramientas de ciencia de redes para destilar la evolución de las conexiones cerebrales. Utilizaron estas herramientas para mapear cómo se reorganizaban las actividades cerebrales de los participantes durante cada bloque de la tarea de memoria de trabajo, cada bloque de la tarea de control y los bloques entre medias.
"Los nodos de la red que están más involucrados en las reconfiguraciones son las áreas de control cognitivo de la corteza frontal", dice Bassett. "Más flexibilidad en la corteza frontal significaba una mayor precisión en la tarea de memoria, y una conectividad más consistente entre la corteza frontal y otras regiones era aún más predictiva."
Mientras que la fuerza predictiva de esta reconfiguración sugiere que es sólo uno de varios procesos implicados en la tarea de conmutación, sí que desempeña un papel central. "No es el único proceso", dijo Bassett, "pero sí un aspecto fundamental de la flexibilidad cognitiva."
En el nuevo experimento, liderado por Andreas Meyer-Lindenberg, de Mannheim, 344 participantes alternaron entre una tarea de memoria de trabajo diseñada para involucrar a la corteza frontal, y una tarea de control. La tarea fácil involucraba pulsar el botón correspondiente mientras una secuencia de números aparecía en una pantalla de uno en uno.
La tarea dura también incluía una secuencia de números en una pantalla, pero los participantes tenían que presionar el botón que correspondía al número que había aparecido dos lugares antes del que estaban viendo.
Urs Braun y Axel Schäfer, los autores principales del artículo, colaboró aron con Bassett, que ha desarrollado nuevas herramientas de ciencia de redes para destilar la evolución de las conexiones cerebrales. Utilizaron estas herramientas para mapear cómo se reorganizaban las actividades cerebrales de los participantes durante cada bloque de la tarea de memoria de trabajo, cada bloque de la tarea de control y los bloques entre medias.
"Los nodos de la red que están más involucrados en las reconfiguraciones son las áreas de control cognitivo de la corteza frontal", dice Bassett. "Más flexibilidad en la corteza frontal significaba una mayor precisión en la tarea de memoria, y una conectividad más consistente entre la corteza frontal y otras regiones era aún más predictiva."
Mientras que la fuerza predictiva de esta reconfiguración sugiere que es sólo uno de varios procesos implicados en la tarea de conmutación, sí que desempeña un papel central. "No es el único proceso", dijo Bassett, "pero sí un aspecto fundamental de la flexibilidad cognitiva."
Referencia bibliográfica:
Urs Braun, Axel Schäfer, Henrik Walter, Susanne Erk, Nina Romanczuk-Seiferth, Leila Haddad, Janina I. Schweiger, Oliver Grimm, Andreas Heinz, Heike Tost, Andreas Meyer-Lindenberg, Danielle S. Bassett: Dynamic reconfiguration of frontal brain networks during executive cognition in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences (2015). DOI: 10.1073/pnas.1422487112.
Urs Braun, Axel Schäfer, Henrik Walter, Susanne Erk, Nina Romanczuk-Seiferth, Leila Haddad, Janina I. Schweiger, Oliver Grimm, Andreas Heinz, Heike Tost, Andreas Meyer-Lindenberg, Danielle S. Bassett: Dynamic reconfiguration of frontal brain networks during executive cognition in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences (2015). DOI: 10.1073/pnas.1422487112.