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Ilustración de la red frontoparietal cuando los sujetos realizan tareas motoras (izquierda) o cognitivas (derecha). Las actividades de estas diferentes tareas se superponen en la parte parietal posterior de la red frontoparietal, así como en una región de los lóbulos frontales llamada córtex premotor. Las regiones situadas entre estas dos partes son el córtex motor y somatosensorial primario, activadas únicamente por la ejecución de los movimientos del brazo.© UNIGE / Radek Ptak
En nuestro cerebro, la red frontoparietal, que une los lóbulos frontal y parietal, asume diversas funciones, desde la planificación y la ejecución de movimientos hasta la rotación mental (la habilidad de rotar las representaciones mentales de los objetos bidimensionales y tridimensionales), desde la atención espacial a la memoria de trabajo.
La memoria de trabajo es un constructo teórico relacionado con la psicología cognitiva que se refiere a las estructuras y procesos usados para el almacenamiento temporal de información (memoria a corto plazo) y la elaboración de la información.
La cuestión que intriga a los científicos es cómo es posible que esta única red pueda realizar funciones tan dispares.
Neurocientíficos de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y de los Hospitales Universitarios de Ginebra (HUG) proponen una hipótesis original: todas las funciones cognitivas reposan sobre una función central, la emulación, según explican en un comunicado.
Creando una imagen dinámica y abstracta de los movimientos, la emulación permitiría al cerebro reforzar sus competencias motoras, así como forjar una representación precisa y duradera. La red frontoparietal habría evolucionado desde una red que controla únicamente la motricidad, hacia un sistema más general como es la emulación.
Terapias multimodales
Esta hipótesis, formulada en la revista Trends in Cognitive Sciences, explicaría por qué las personas que sufren una lesión en este sitio concreto del cerebro presentan secuelas que afectan a numerosas funciones que a priori no tienen ninguna relación. De confirmarse esta hipótesis, permitiría terapias multimodales para personas con determinadas lesiones cerebrales.
Numerosos estudios de imagen funcional muestran que la red frontoparietal se activa por tareas muy diferentes. Ocurre con las actividades motrices, como asir algo con la mano, pero también cuando se efectúan movimientos oculares. También se activa cuando ningún movimiento está implicado, o si uno cambia la atención o efectúa un cálculo mental. Todo implica la participación de la red frontoparietal.
Para explicar cómo esta región cerebral está implicada en tareas tan diferentes, los investigadores han tratado de establecer la relación entre la motricidad, el aprendizaje motor y el desarrollo de la cognición en el ser humano.
El aprendizaje motor (AM) se define como el conjunto de procesos internos asociados a la práctica y la experiencia, que producen cambios relativamente permanentes en la capacidad de producir actividades motoras, a través de una habilidad específica.
“Existiría un proceso común a todas estas tareas que los científicos hemos llamado emulación”, explica uno de los investigadores, Radek Ptak. Este proceso, que consiste en planificar y representar un movimiento sin llegar a realizarlo, activa la red frontoparietal de forma idéntica a si se realiza el movimiento.
“Nosotros proponemos la hipótesis de que el cerebro va incluso un poco más lejos: utiliza estas representaciones dinámicas para realizar funciones cognitivas cada vez más complejas, más allá de la mera planificación de los movimientos”, añade Ptak.
La memoria de trabajo es un constructo teórico relacionado con la psicología cognitiva que se refiere a las estructuras y procesos usados para el almacenamiento temporal de información (memoria a corto plazo) y la elaboración de la información.
La cuestión que intriga a los científicos es cómo es posible que esta única red pueda realizar funciones tan dispares.
Neurocientíficos de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y de los Hospitales Universitarios de Ginebra (HUG) proponen una hipótesis original: todas las funciones cognitivas reposan sobre una función central, la emulación, según explican en un comunicado.
Creando una imagen dinámica y abstracta de los movimientos, la emulación permitiría al cerebro reforzar sus competencias motoras, así como forjar una representación precisa y duradera. La red frontoparietal habría evolucionado desde una red que controla únicamente la motricidad, hacia un sistema más general como es la emulación.
Terapias multimodales
Esta hipótesis, formulada en la revista Trends in Cognitive Sciences, explicaría por qué las personas que sufren una lesión en este sitio concreto del cerebro presentan secuelas que afectan a numerosas funciones que a priori no tienen ninguna relación. De confirmarse esta hipótesis, permitiría terapias multimodales para personas con determinadas lesiones cerebrales.
Numerosos estudios de imagen funcional muestran que la red frontoparietal se activa por tareas muy diferentes. Ocurre con las actividades motrices, como asir algo con la mano, pero también cuando se efectúan movimientos oculares. También se activa cuando ningún movimiento está implicado, o si uno cambia la atención o efectúa un cálculo mental. Todo implica la participación de la red frontoparietal.
Para explicar cómo esta región cerebral está implicada en tareas tan diferentes, los investigadores han tratado de establecer la relación entre la motricidad, el aprendizaje motor y el desarrollo de la cognición en el ser humano.
El aprendizaje motor (AM) se define como el conjunto de procesos internos asociados a la práctica y la experiencia, que producen cambios relativamente permanentes en la capacidad de producir actividades motoras, a través de una habilidad específica.
“Existiría un proceso común a todas estas tareas que los científicos hemos llamado emulación”, explica uno de los investigadores, Radek Ptak. Este proceso, que consiste en planificar y representar un movimiento sin llegar a realizarlo, activa la red frontoparietal de forma idéntica a si se realiza el movimiento.
“Nosotros proponemos la hipótesis de que el cerebro va incluso un poco más lejos: utiliza estas representaciones dinámicas para realizar funciones cognitivas cada vez más complejas, más allá de la mera planificación de los movimientos”, añade Ptak.
Imaginar para curar
Los estrechos vínculos entre las funciones motoras y cognitivas se ponen de manifiesto en el desarrollo del niño: el bebé aprende manipulando cosas con las manos. Y a la inversa, el esquiador que repite mentalmente la trayectoria antes de lanzarse a la pista de nieve, verá que mejora su marca. Este periodo de preparación permite de esta forma hacer un descenso más justo y preciso.
El mismo principio explica igualmente por qué las personas que sufren lesiones en la red frontoparietal tienen problemas para realizar tareas motoras y cognitivas. Esto permite explorar cómo utilizar las funciones cognitivas para rehabilitar las funciones motrices perdidas.
Por ejemplo, la utilización de espejos en las personas hemipléjicas (que tienen la mitad lateral de su cuerpo paralizada) permite engañar al cerebro haciéndole creer que la mano del lado lesionado funciona todavía. Esta imagen, falsa porque en realidad se trata del reflejo de la mano funcional, permite mejorar las capacidades motrices reales.
La realidad virtual, que permite disociar la percepción según el daño que se trata de curar, es una herramienta que los científicos de Ginebra están usando cada vez más.
No obstante, Ptak se muestra prudente: “debemos continuar nuestras investigaciones para obtener datos sólidos sobre su eficacia. Más que nueva, esta técnica tiene una ventaja: a nuestros pacientes les gusta y la aceptan voluntariamente. Esto sólo puede ser positivo para el resultado de la terapia.”
La hipótesis propuesta ahora se basa en numerosas observaciones y abre interesantes perspectivas, según los investigadores. Más allá de las posibilidades terapéuticas, plantea otras cuestiones sobre los orígenes de la cognición de manera general: si este principio de emulación permite hacer generalista una red en principio especializada en la gestión de la motricidad, ¿cómo puede a su vez transformarse la cognición? Para los investigadores, este debate va para largo.
Los estrechos vínculos entre las funciones motoras y cognitivas se ponen de manifiesto en el desarrollo del niño: el bebé aprende manipulando cosas con las manos. Y a la inversa, el esquiador que repite mentalmente la trayectoria antes de lanzarse a la pista de nieve, verá que mejora su marca. Este periodo de preparación permite de esta forma hacer un descenso más justo y preciso.
El mismo principio explica igualmente por qué las personas que sufren lesiones en la red frontoparietal tienen problemas para realizar tareas motoras y cognitivas. Esto permite explorar cómo utilizar las funciones cognitivas para rehabilitar las funciones motrices perdidas.
Por ejemplo, la utilización de espejos en las personas hemipléjicas (que tienen la mitad lateral de su cuerpo paralizada) permite engañar al cerebro haciéndole creer que la mano del lado lesionado funciona todavía. Esta imagen, falsa porque en realidad se trata del reflejo de la mano funcional, permite mejorar las capacidades motrices reales.
La realidad virtual, que permite disociar la percepción según el daño que se trata de curar, es una herramienta que los científicos de Ginebra están usando cada vez más.
No obstante, Ptak se muestra prudente: “debemos continuar nuestras investigaciones para obtener datos sólidos sobre su eficacia. Más que nueva, esta técnica tiene una ventaja: a nuestros pacientes les gusta y la aceptan voluntariamente. Esto sólo puede ser positivo para el resultado de la terapia.”
La hipótesis propuesta ahora se basa en numerosas observaciones y abre interesantes perspectivas, según los investigadores. Más allá de las posibilidades terapéuticas, plantea otras cuestiones sobre los orígenes de la cognición de manera general: si este principio de emulación permite hacer generalista una red en principio especializada en la gestión de la motricidad, ¿cómo puede a su vez transformarse la cognición? Para los investigadores, este debate va para largo.
Referencia
The Dorsal Frontoparietal Network: A Core System for Emulated Action. Trends in Cognitive Sciences, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.tics.2017.05.002
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