Observan por primera vez cómo se forma un pensamiento en el cerebro

Neurocientíficos de Berkeley han observado por vez primera, en vivo y en directo,  el progreso de un pensamiento a través del cerebro, desde la fuente de la inspiración hasta la respuesta, mostrando claramente cómo la corteza prefrontal coordina la actividad para ayudarnos a reaccionar ante una percepción. Los resultados se publican en Nature Human Behaviour.

Lo han conseguido registrando directamente la actividad de las neuronas desde la superficie del cerebro mediante una técnica conocida como electrocorticografía (ECoG). Esta técnica utiliza electrodos colocados directamente sobre la superficie expuesta del cerebro para registrar la actividad eléctrica de la corteza cerebral.

De esta forma, puede detectar actividad en la delgada región externa, la corteza, donde se produce el pensamiento. La ECoG proporciona una resolución de tiempo mejor que la resonancia magnética funcional (fMRI) y una mejor resolución espacial que la electroencefalografía (EEG), que se han usado con anterioridad para registrar la actividad pensante.

La ECoG es una técnica mucho más invasiva, y se usa principalmente en pacientes con epilepsia sometidos a cirugía. El estudio se basó en 16 pacientes con epilepsia que aceptaron participar en experimentos mientras se sometían a cirugía de epilepsia.

Una vez que los electrodos se colocaron en los cerebros de cada paciente, Shestyuk y sus colegas realizaron una serie de ocho tareas que incluyeron estímulos visuales y auditivos. Las tareas variaron desde simples, como repetir una palabra o identificar el género de una cara o una voz, hasta complejas, como determinar una emoción facial, pronunciar el antónimo de una palabra o evaluar si un adjetivo describe la personalidad del paciente.

Durante estas tareas, el cerebro mostró cuatro tipos diferentes de actividad neuronal. Inicialmente, las áreas sensoriales de la corteza auditiva y visual se activan para procesar señales audibles o visuales. Posteriormente, áreas específicas de las cortezas sensoriales y prefrontales se activan para extraer el significado del estímulo. La corteza prefrontal está continuamente activa a lo largo de estos procesos, coordinando la entrada de diferentes áreas del cerebro. Finalmente, la corteza prefrontal se detiene cuando la corteza motora se activa para generar una respuesta hablada o una acción, como presionar un botón.

Tareas simples y complejas

De esta forma, los científicos descubrieron que para una tarea simple, como repetir una palabra presentada visualmente o auditivamente, las cortezas visuales y auditivas reaccionan primero para percibir la palabra.

Luego, la corteza prefrontal comenzó a interpretar el significado, seguida por la activación de la corteza motora en preparación para una respuesta. Durante el medio segundo que media entre el estímulo y la respuesta, la corteza prefrontal permaneció activa para coordinar todas las otras áreas del cerebro.

El proceso cambia cuando se trata de una tarea particularmente difícil, como determinar el antónimo de una palabra (el significado opuesto). Para esta tarea, el cerebro requirió varios segundos para responder, durante los cuales la corteza prefrontal reclutó otras áreas del cerebro, incluidas las redes de memoria presumiblemente no visibles. Sólo entonces la corteza prefrontal recurrió a la corteza motora para generar una respuesta hablada. Cuanto más rápida es la transferencia del cerebro, más rápidamente responde la gente.

Curiosamente, los investigadores descubrieron que el cerebro comenzó a preparar las áreas motoras para responder durante la presentación del estímulo inicial, lo que sugiere que nos preparamos para responder incluso antes de saber cuál será la respuesta. "Esto podría explicar por qué las personas a veces dicen cosas antes de pensar", explica Avgusta Shestyuk, investigadora principal, en un comunicado.

El pegamento de la cognición

Los hallazgos, incluido el papel clave desempeñado por la corteza prefrontal en la coordinación de todas las regiones activadas del cerebro, están en línea con lo que los neurocientíficos han reconstruido en las últimas décadas a partir de estudios en monos y humanos.

Estos estudios muy selectivos han encontrado que la corteza frontal es el orquestador, que une las cosas para un resultado final, explica el coautor Robert Knight. Añade que en los ocho experimentos diferentes de esta investigación, se confirma la actividad pensante centrada en el lóbulo prefrontal, el sitio donde se unen la percepción y la acción. Es el pegamento de la cognición, sentencia Knight.

Este es el primer paso para ver cómo piensan las personas y cómo las personas presentan diferentes decisiones; cómo se comporta la gente básicamente, explica Shestyuk. Añade que su propósito es observar lo que pasa en el cerebro en ese lapsus de tiempo que ocurre entre la percepción y la respuesta, es decir, cómo se forma el pensamiento humano.

Esta actividad persistente, vista principalmente en la corteza prefrontal, es una actividad multitarea, añade Shestyuk.  Los estudios de resonancia magnética funcional a menudo encuentran que cuando una tarea se vuelve progresivamente más difícil, vemos más actividad en el cerebro, particularmente en la corteza prefrontal en particular.

La nueva investigación ha determinado, sin embargo, que el aumento de la actividad cerebral no se debe a que las neuronas estén trabajando realmente, sino que el cerebro está implicando a otras áreas del córtex, realizando una función multitarea.

En resumen, Knight concluye: La actividad sostenida en la corteza prefrontal es lo que guía una percepción hacia una acción, es decir, la que origina el pensamiento humano.

Referencia

Persistent neuronal activity in human prefrontal cortex links perception and action. Nature Human Behaviour 2, 80–91 (2018). doi:10.1038/s41562-017-0267-2