martes, 31 de enero de 2017

¿Por qué es tan activo el cerebro inactivo?


¿Por qué nuestra mente tiende a divagar incluso cuando nos esforzamos en concentrarnos en nuestra tarea?


Soñar despierto tiene  mala prensa, pero los neurocientíficos están empezando a darse cuenta de que una mente que divaga no sólo es típica,  sino que podría ser además beneficiosa.



Durante años, los neurocientíficos confiaron en la suposición de que nuestros cerebros trabajan duro cuando se les da una tarea específica que hacer y se desactivan cuando no estamos mentalmente estimulados. Por ello, se diseñan experimentos en los que los voluntarios realizan una tarea: señalar con un dedo, realizar alguna aritmética mental, observar imágenes evocadoras, etc. mientras el cerebro se escanea registrando su actividad. La exploración revela qué partes del cerebro se vuelven más activas durante la tarea y cuales otras se vuelven menos activas. De esta manera es posible intuir cómo nuestro cerebro controla nuestro comportamiento.

A menudo los neurocientíficos quieren explorar la actividad cerebral para una serie de tareas diferentes, por lo que necesitan una forma de lograr que el cerebro vuelva a un estado neutral entre cada sesión. Esto se suele hacer pidiendo a la persona que mire una simple cruz blanca en medio de una pantalla negra. Al no tener que pensar en nada en particular, la teoría era que  el cerebro debía básicamente desactivarse.

Pero hay un problema: no lo hace.

La primera señal de que un cerebro en reposo es sorprendentemente activo se obtuvo hace dos décadas. Un estudiante llamado Bharat Biswal estaba estudiando para un doctorado en el Colegio Médico de Wisconsin. Estaba investigando la forma de obtener una señal más pura de un escáner cerebral, cuando se dio cuenta de que el cerebro en reposo no se desactivaba. Incluso cuando se decía a la gente que despejara su mente o mirara una cruz, la actividad en el cerebro continuaba. No sólo eso, las exploraciones cerebrales parecían revelar que esta actividad estaba realmente coordinada.

Luego, en 1997, un análisis que incorporó los resultados de nueve estudios de escaneo cerebral reveló otra sorpresa. El científico Gordon Shulman esperaba que su análisis le ayudaría a identificar la red que se activaba cuando la gente presta atención. Pero descubrió lo contrario: esto es, la red que se activa cuando no hacemos nada.

Tendría sentido que el cerebro se volviera más activo cuando los voluntarios pasaran del descanso a la realización de una tarea. En cambio, Schulman notó que algunas áreas del cerebro se volvían cada vez menos activas cuando terminaba el período de descanso y comenzaba la actividad. Esto sugirió que mientras las personas estaban tumbadas tranquilamente en el escáner, supuestamente sin hacer nada, partes de su cerebro se mostraban de hecho más activas que cuando los voluntarios estaban realizando una tarea activa.

Fue costoso asumir la idea de que el cerebro nunca descansa del todo. Durante años, los neurocientíficos habían pensado que los circuitos cerebrales se apagaban cuando no eran necesarios. Hasta finales del siglo XX, se pensaba que la  actividad aparente seguramente se debía a un error en la obtención de los datos.

Hoy las cosas son muy diferentes. Se han publicado casi 3000 artículos científicos sobre el tema del "estado de reposo" que sorprendentemente mantiene muy ocupado al cerebro. Algunos se oponen a este término por la misma razón de que el cerebro no está descansando en absoluto. Prefieren hablar de la "red de modo predeterminado": las áreas del cerebro que permanecen activas mientras que aparentemente el cerebro del sujeto investigado está inactivo.

La gran pregunta es: ¿por qué el cerebro inactivo es tan activo? Hay un montón de teorías, pero aún no hay acuerdo. Tal vez el cerebro se mantenga activo como un coche al ralentí, por si acaso necesita actuar de repente. Tal vez diferentes áreas cerebrales se dedican a practicar el trabajo en común.  Pero es posible que esos vagabundeos de la mente y remembranzas de nuestro día a día jueguen un papel vital en ayudarnos a consolidar nuestros recuerdos. Sabemos que nuestros sueños parecen desempeñar un papel en la consolidación  de nuestros recuerdos, y por tanto, algo similar podría suceder también en las horas de vigilia.  

También sabemos que cuando la mente se deja vagar, a menudo se centra en el futuro. Empezamos a pensar en lo que vamos a cenar o en dónde vamos a ir la próxima semana. Las tres áreas principales del cerebro involucradas en imaginar el futuro son parte de la “red de modo predeterminado”. Es casi como si nuestro cerebro estuviera programado para proyectar el futuro siempre que se encuentre desocupado.

Moshe Bar de la Escuela Médica de Harvard piensa que podría haber una muy buena razón para eso. Él cree que soñar despierto esencialmente crea recuerdos de los acontecimientos que no han ocurrido. Esto nos da un extraño conjunto de "experiencias previas" a las que podemos recurrir para ayudarnos a decidir cómo actuar si los ensueños llegaran a hacerse realidad. Por ejemplo, muchos viajeros aéreos se han preguntado qué pasaría si se estrellaran. La idea de Bar es que si el avión se estrellara realmente, los recuerdos de todos esos ensueños de vuelos anteriores entrarían en juego y ayudarían al pasajero a decidir cómo comportarse.

Pero el estado de reposo no es fácil de investigar. Como algunos psicólogos cognitivos han señalado, sólo porque una persona esté descansando dentro de un escáner no podemos estar seguros de que están solos con sus pensamientos, en modo de introspección. Podrían estar pensando en los sonidos del escáner o en lo que está sucediendo a su alrededor. Por esta razón todavía hay un montón de preguntas sin respuesta acerca de la mente errabunda. Por ejemplo, ¿son los ensueños que experimentamos cuando intentamos - y fracasamos - enfocarnos en nuestro trabajo distintos a los que tenemos cuando intentamos desconectarla deliberadamente?

Sin embargo, se están haciendo progresos. Un estudio publicado a principios de este año sugirió que cada uno de nosotros podríamos experimentar el estado de reposo de una manera ligeramente diferente. Los investigadores llevaron a cabo un estudio detallado mediante la  exploración cerebral de cinco personas que habían sido entrenadas para contar sus vagabundeos mentales  en detalle cada vez que escuchaban un pitido de ordenador. Los investigadores encontraron diferencias considerables entre los pensamientos y experiencias de cada persona mientras soñaba despierta.

Algunos investigadores de la Universidad de Oxford utilizaron escáneres, obtenidos a través  del Proyecto Conectoma Humano, de 460 personas en  estado de reposo para explorar qué partes del cerebro se comunican entre sí cuando estamos descansando. Una vez más, los resultados sugirieron diferencias personales en el estado de reposo, aunque esta vez parecían estar vinculadas a las habilidades y experiencias de la vida. La fuerza de las conexiones entre las diferentes partes del cerebro variaba con la fuerza de la memoria de una persona, sus años de educación y su resistencia física. Es como si algunas partes del cerebro permanecieran conectadas cuando nuestra mente se dedica a vagar por si acaso necesitamos que hagan algo.



Figure 1.
El desempeño de una amplia variedad de tareas
 ha señalado a un grupo de áreas del cerebro (a)
 que disminuyen su actividad durante el desempeño de la tarea.


Científicamente, el descubrimiento de que el cerebro nunca está realmente en reposo podría ayudar a dar sentido a un misterio de hace mucho tiempo: ¿por qué el cerebro utiliza el 20% de la energía del cuerpo cuando las actividades que sabemos que realiza deberían necesitar sólo alrededor del 5%?.  Marcus E. Raichle ha etiquetado el 15% restante de  "energía oscura" del cerebro. La actividad basal de reposo podría explicar parte de esta discrepancia.

Sabemos lo difícil que es vaciar nuestras mentes. Sabemos que nuestras mentes tienen una frustrante tendencia a vagar incluso cuando no queremos que lo hagan. Sin embargo, los nuevos descubrimientos sugieren que estas peculiaridades podrían ser beneficiosas, incluso si nos impiden acabar a tiempo nuestro trabajo. No me negaran que como escusa puede resultar muy original.

Basado en:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8524021?dopt=Abstract&holding=npg

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/(SICI)1097-0193(1997)5:4%3C317::AID-HBM19%3E3.0.CO;2-A/abstract

http://rstb.royalsocietypublishing.org/content/370/1668/20140172

lunes, 23 de enero de 2017

Alterando los circuitos neuronales: El posible futuro tratamiento de las enfermedades mentales.


Resultado de imagen de circuito neuronal 

La  estudiante de posgrado, Nancy Padilla-Coreano, que trabaja en el Instituto Nacional de Salud Mental de EEUU, había pasado los últimos tres años trabajando en un experimento dirigido a reducir la actividad de un componente específico de un circuito neuronal que se pensaba que era crítico para la ansiedad en ratones.

Este circuito neuronal lleva información desde el hipocampo -una zona del cerebro involucrada en la memoria- hasta la corteza prefrontal- un área involucrada en la interpretación de la información y en la toma de decisiones-. Usando un virus cuidadosamente diseñado, Padilla-Coreano fue capaz de dirigir una opsina inhibidora -una proteína que responde a la luz disminuyendo la actividad neuronal- a las conexiones entre estas regiones cerebrales.

Luego utilizó la luz para activar la opsina e inhibir la actividad del circuito neuronal, lo que redujo la ansiedad en los ratones. La siguiente idea era  intentar modificar la actividad en un patrón específico, para ver si se podía aumentar la ansiedad en vez de disminuirla. Y sí. Se podía.

Tal es el poder de las tecnologías actuales para manipular la actividad en los circuitos neuronales, los circuitos  de células nerviosas interconectadas que trabajan juntas para configurar el comportamiento. Las tecnologías de circuitos  neuronales nos permiten modular espectacularmente la conducta en animales simplemente activando o desactivando la actividad de un componente específico de un circuito neuronal.

Los dos pilares de las tecnologías de circuitos neuronales son la optogenética, que utiliza la luz para alterar la actividad neuronal, y la fármaco-genética, que utiliza fármacos de diseño para hacer lo mismo. Estas dos tecnologías  han ayudado al emergente campo de la “neurociencia de las redes neuronales” a mejorar dramáticamente nuestra comprensión de cómo el comportamiento es producido por la actividad neuronal.

Ahora sabemos, por ejemplo, que los circuitos neuronales responsables de aprender acerca de las amenazas en el medio ambiente pueden ser separados de los responsables de aprender acerca de las recompensas en el medio ambiente. Si se inhibe el primero, se reduce el miedo; Si se inhibe el segundo, se reduce la motivación.

Los actuales  tratamientos farmacológicos para la ansiedad inhiben ambos. Podemos imaginar la recompensa si pudiéramos hacer en las personas lo que podemos hacer en los animales: desactivar el circuito del miedo sin reducir el circuito de la motivación. Nos quedaríamos sólo con el beneficio y eliminaríamos el efecto secundario de la falta de motivación.

Mucho tiene que pasar primero, sin embargo, antes de poder utilizar estas tecnologías para mejorar el tratamiento de las enfermedades mentales. Se necesitan dos categorías de avances: los avances en el conocimiento y los avances tecnológicos.

En primer lugar, necesitamos comprender más acerca de los circuitos neuronales subyacentes a los devastadores síntomas de las enfermedades mentales. Este esfuerzo es el principal propósito detrás de gran parte de la investigación neurobiológica que desarrollan los Institutos Nacionales de Salud; Se busca entender lo que va mal en individuos con enfermedades mentales utilizando una variedad de enfoques experimentales, incluyendo el uso de estas herramientas basadas en los circuitos neuronales. Necesitamos saber qué circuitos neuronales se alteran en la enfermedad y cómo lo hacen; Que elementos del circuito se podrían manipular para invertir o compensar estas alteraciones; Y en qué momentos, en el curso de la enfermedad, estas manipulaciones son más efectivas.


Además de buscar conocimiento básico, se necesita  desarrollar aún más la tecnología basada en circuitos neuronales si se quieren aplicar estas técnicas directamente a los seres humanos. Por ejemplo, la opto-genética y la fármaco-genética requieren introducir la opsina, o los receptores diseñados, dentro de regiones del cerebro y neuronas específicas para que el tratamiento funcione. Necesitamos desarrollar estrategias que permitan tal especificidad en humanos, sin recurrir a trucos genéticos que puedan estar disponibles en ratones de laboratorio pero no en personas. Las técnicas actuales basadas en circuitos pueden ser muy invasivas, ya que requieren cirugía intracraneal y la implantación de dispositivos. El desarrollo de métodos que reduzcan o eliminen estos procedimientos invasivos aumentaría drásticamente el alcance potencial de las terapias basadas en circuitos neuronales. Finalmente, necesitamos métodos sofisticados para probar la eficacia de estos enfoques. Estos incluyen la verificación de que los métodos realmente cambian la actividad neuronal en las formas esperadas, así como pruebas de comportamiento cuantitativas que puedan medir con precisión los efectos sobre el comportamiento.

Podría parecer ciencia ficción  imaginar el aprovechamiento de las tecnologías de circuitos neuronales para revertir la disfunción relacionada con la enfermedad, en el interior del cerebro humano vivo y pensante. Pero estas tecnologías dejarán de ser ciencia ficción y pasarán a ser tratamientos médicos en un futuro no muy lejano.


viernes, 13 de enero de 2017

El genio que llevamos dentro



Un daño cerebral sobrevenido ha despertado capacidades mentales poderosas que no se habían revelado hasta ese momento en algunos individuos. Este hecho ha provocado un aluvión de investigaciones para tratar de adivinar lo que ha ocurrido y si sería posible que ocurriera en otros individuos.



Derek Amato, tras un golpe en la piscina, se derrumbó con una conmoción. Era 2006, y este vendedor de 39 años de edad estaba visitando su ciudad natal, donde los médicos le diagnosticaron una grave conmoción. Pasaron semanas antes de que el impacto completo del trauma de la cabeza de Amato se hiciera evidente: Había sufrido un 35 por ciento de pérdida auditiva en un oído, tenía dolores de cabeza, y pérdida de memoria. Pero la consecuencia más dramática apareció sólo cuatro días después de su accidente. Amato se había convertido en un hábil pianista.




Cortesía de Derek Amato
Un accidente dejó a Derek Amato con una grave conmoción cerebral
 y una sorprendente habilidad para tocar el piano. 
Una teoría es que su cerebro se reorganizó,
 haciendo accesibles los recuerdos existentes de la música. 
Otro es que su cerebro ya no filtra la entrada sensorial,
 lo que le permite escuchar notas individuales en lugar de melodías.

Buscando en internet una posible explicación, Amato encontró a  Tony Cicoria, un cirujano ortopédico del norte de Nueva York que fue golpeado por un rayo mientras hablaba con su madre desde una cabina telefónica. Cicoria se obsesionó entonces con el piano clásico y aprendió él solo a tocar y componer música.

También descubrió que, después de ser golpeado en la cabeza con una pelota de béisbol a los 10 años, Orlando Serrell podría nombrar el día de la semana para cualquier fecha.

Una mala caída a los tres años dejó a Alonzo Clemons con deterioro cognitivo permanente y un talento para esculpir intrincadas réplicas de animales.

Por último Amato encontró el nombre de Darold Treffert, un experto reconocido mundialmente en el Síndrome del Sabio, una condición en la cual individuos que son típicamente discapacitados mentales demuestran habilidades notables.

Amato se puso en contacto con Treffert, ahora jubilado de la Facultad de Medicina de la Universidad de Wisconsin, quien diagnosticó a Amato un "síndrome del sabio sobrevenido". En los 30 casos conocidos, personas comunes que sufren trauma cerebral desarrollan súbitamente nuevas capacidades casi sobrehumanas: la brillantez artística, la maestría matemática, la memoria fotográfica.

Un sabio sobrevenido, Jason Padgett, que ni siquiera acabó la escuela secundaria, es la única persona conocida en el mundo capaz de dibujar patrones geométricos complejos llamados fractales; Él también afirma haber descubierto un error en pi. Un accidente cerebrovascular transformó a este quiropráctico mediocre  en un célebre artista visual cuyo trabajo ha aparecido en publicaciones como The New Yorker y en exposiciones de galerías, y que se vende por miles de dólares.

Las causas neurológicas del Síndrome del Sabio Sobrevenido son poco conocidas. Pero Internet ha facilitado que personas como Amato se conecten con investigadores que estudian a los Sabios, y la mejora de las técnicas de imágenes cerebrales han permitido a los científicos  comenzar a investigar en funcionamiento estos mecanismos neuronales únicos. Algunos incluso han comenzado a diseñar experimentos que investigan una posibilidad intrigante: el genio se podría encontrar  en todos nosotros, a la espera de ser liberado.

Bruce Miller dirige el Centro de Memoria y Envejecimiento de la Universidad de California en San Francisco, donde como neurólogo del comportamiento trata a personas mayores afectadas por la enfermedad de Alzheimer y la psicosis tardía. Un día, a mediados de la década de los 90, el hijo de un paciente señaló la nueva obsesión de su padre con la pintura. Mientras los síntomas de su padre empeoraban, dijo el hombre, sus pinturas mejoraron. Pronto, Miller comenzó a identificar a otros pacientes que mostraron nuevos talentos inesperados a medida que su degeneración neurológica continuaba. A medida que la demencia dañó las regiones cerebrales asociadas con el lenguaje, el procesamiento de orden superior y las normas sociales, sus habilidades artísticas explotaron.

 Aunque estos síntomas desafiaron la sabiduría convencional sobre las enfermedades cerebrales en los ancianos, ya que  los artistas afectados por el  Alzheimer pierden su habilidad artística, eran  consistentes con otra población descrita en la literatura medica: los sabios. Esa no era la única similitud. Los sabios a menudo muestran una compulsión obsesiva para realizar su habilidad especial, y muestran déficit en comportamientos sociales y de lenguaje, defectos presentes en pacientes con demencia. Miller se preguntó si podría haber similitudes neurológicas también. Aunque los mecanismos exactos que funcionan en los cerebros de los sabios nunca han sido identificados y pueden variar de un caso a otro, varios estudios que datan de al menos los años setenta han encontrado daño  en el hemisférico izquierdo en sabios autistas con prodigiosas habilidades artísticas, matemáticas y de memoria.

Miller decidió averiguar con precisión en qué lugar del  hemisferio izquierdo de los sabios congénitos, cuyas habilidades usualmente se hacen evidentes en una edad muy joven, existían  estos defectos. Estudió la exploración cerebral de un sabio autista de cinco años capaz de reproducir de memoria  escenas intrincadas en una Pizarra Electrónica. La tomografía computarizada de emisión de fotones individuales (SPECT) mostró una inactividad anormal en el lóbulo temporal anterior del hemisferio izquierdo, exactamente los mismos resultados que encontró en sus pacientes con demencia.

En la mayoría de los casos, los científicos atribuyen una mayor actividad cerebral a la neuroplasticidad, la capacidad del cerebro de dedicar más recursos corticales para el desarrollo de habilidades a medida que estas mejoran con la práctica. Pero Miller ofreció una hipótesis totalmente diferente para los mecanismos funcionales  en sabios congénitos y sobrevenidos. Las habilidades de los sabios emergen porque las áreas devastadas por la enfermedad -las asociadas con la lógica, la comunicación verbal y la comprensión- han estado inhibiendo las capacidades artísticas latentes presentes en esas personas a lo largo del tiempo. A medida que el cerebro izquierdo se deteriora, desaparecen los circuitos que controlan el cerebro derecho. Las habilidades no emergen como resultado de un  poder cerebral recién adquirido; Emergen porque por primera vez, las áreas del cerebro derecho asociadas con la creatividad pueden operar sin control.

Fingerpainting in acrylic by an individual with Alzheimer disease.
Pintado con la mano en acrilico
 por un individuo con Alzheimer
La teoría encaja con el trabajo de otros neurólogos, que están encontrando cada vez más casos en los que el daño cerebral de forma espontánea  y contra lo que se podría intuir, aparentemente conduce a cambios positivos, por ejemplo eliminando la tartamudez, mejorando la memoria en monos y ratas, incluso restaurando la vista perdida en animales. En un cerebro sano, la capacidad de diferentes circuitos neuronales para excitarse e inhibirse mutuamente juega un papel crítico en la función eficiente. Pero en los cerebros de los pacientes con demencia y algunos sabios autistas, la falta de inhibición en las áreas asociadas con la creatividad les lleva  a la expresión artística exacerbada y a un impulso casi compulsivo de crear.


Pocas personas han seguido el surgimiento de los sabios sobrevenidos con más interés que Allan Snyder, un neurocientífico de la Universidad de Sydney en Australia. Desde 1999, Snyder ha centrado su investigación en el estudio de cómo funcionan sus cerebros. Y no sólo eso. También y fundamentalmente está interesado en producir las mismas capacidades excepcionales en individuos con los cerebros intactos. En 2012, Snyder publicó lo que muchos consideran ser su trabajo más substantivo. Él y sus colegas proporcionaron a 28 voluntarios un rompecabezas geométrico que ha desafiado a los sujetos de laboratorio durante  más de 50 años. El desafío: Conectar nueve puntos, dispuestos en tres filas de tres, usando cuatro líneas rectas sin volver a una línea o levantar la pluma.

 Ninguno de los sujetos podía resolver el acertijo. Entonces Snyder y sus colegas usaron una técnica llamada estimulación transcraneal de corriente directa (tDCS) para inmovilizar temporalmente la misma área del cerebro destruida por la demencia en los sabios sobrevenidos de Miller. Esta técnica no invasiva, que se utiliza comúnmente para evaluar el daño cerebral en pacientes con accidente cerebrovascular, libera una débil corriente eléctrica al cuero cabelludo a través de electrodos, despolarizando  o hiperpolarizando ciertos circuitos neuronales hasta que se han ralentizado a un mínimo. Después de la estimulación transcraneal, más del 40 por ciento de los participantes en el experimento de Snyder resolvió el acertijo. (Nadie en el grupo de control al que se le trato con placebo llegó a identificar la solución).

El experimento, según Snyder apoya la hipótesis de que las habilidades observadas en los sabios sobrevenidos emergen una vez que las áreas del cerebro que normalmente se mantienen bajo control se han liberado. El papel crucial del lóbulo temporal izquierdo, cree, es filtrar lo que de otro modo sería un vertiginoso torrente de estímulos sensoriales, clasificándolos en conceptos previamente aprendidos. Estos conceptos, o lo que Snyder llama Conjuntos Mentales, permiten a los humanos ver un árbol en lugar de todas sus hojas individuales y reconocer palabras en lugar de sólo las letras. "¿Cómo podríamos lidiar con el mundo si tuviéramos que analizar, para comprender completamente, cada nueva instantánea?"

Los sabios pueden acceder a la información sensorial sin procesar, normalmente fuera de los límites de la mente consciente, porque la región perceptiva del cerebro no está funcionando. Para resolver el rompecabezas de nueve puntos, hay que extender las líneas más allá del cuadrado formado por los puntos, lo que requiere dejar a un lado las nociones preconcebidas de los parámetros. "Todo nuestro cerebro está orientado a hacer predicciones para que podamos funcionar rápidamente en este mundo", dice Snyder. "Si algo de forma natural  te ayuda a sobrepasar  los filtros de estos Conjuntos Mentales, eso es bastante poderoso".

Berit Brogaard cree que la idea de que hay un cerebro izquierdo, y un  cerebro derecho es una simplificación excesiva.  Brogaard es neurocientífica y profesora de filosofía en el Centro de Neurodinámica de la Universidad de Missouri-St. Louis. Ella tiene otra teoría: Cuando las células cerebrales mueren, liberan un aluvión de neurotransmisores, y este diluvio de sustancias químicas potentes puede volver a reconectar partes del cerebro, abriendo nuevos caminos neuronales en áreas que antes no estaban disponibles.

 "Nuestra hipótesis es que tenemos habilidades a las que no podemos acceder ", dice Brogaard. "Debido a que no somos conscientes de ellas, no podemos manipularlas. Pero una inesperada reorganización anatómica  hace posible acceder conscientemente a la información que estaba allí, dormida."

Jason Padgett fue atacado salvajemente en 2002, ataque que le dejó  con una grave concusión y trastorno de estrés postraumático. Pero el incidente también convirtió a Padgett en un genio matemático que ve el mundo a través de la lente de la geometría. Padgett, un antiguo vendedor de muebles de Tacoma, Washington, que tenía muy poco interés en las enseñanzas  académicas, desarrolló la capacidad de visualizar objetos matemáticos complejos y conceptos de la física de forma intuitiva. La lesión, aunque devastadora, parece haber desbloqueado parte de su cerebro que hace que todo en su mundo parezca tener una estructura matemática.

Con la nueva visión de Padgett surgió una asombrosa capacidad para el  dibujo matemático. Comenzó a esbozar círculos hechos de triángulos superpuestos, lo que le ayudó a entender el concepto de pi, la relación entre la circunferencia de un círculo y su diámetro. No existe un círculo perfecto, dijo, y esto lo  conoce porque siempre puede ver los bordes de un polígono que se aproxima al círculo.



Veo esta imagen en mi mente,
 ahora en 3-D, cada vez que  imagino cómo mi mano
 se mueve a través del espacio-tiempo.


A Padgett le disgusta el concepto de infinito, porque ve cada forma como una construcción finita de unidades cada vez más pequeñas que se aproximan a lo que los físicos llaman la longitud de Planck, que se cree es la longitud mensurable más corta.

 Brogaard  y sus colegas escanearon el cerebro de Padgett con Resonancia Magnética Funcional (fMRI) para entender cómo había adquirido sus habilidades matemáticas  y la sinestesia que le permite percibir fórmulas matemáticas como figuras geométricas.

La resonancia magnética funcional mide los cambios en el flujo sanguíneo y el uso de oxígeno en todo el cerebro. Durante las exploraciones de Padgett, los investigadores mostraron al hombre fórmulas matemáticas reales e inventadas destinadas a conjurar imágenes en su mente. Los escaneos resultantes mostraron una actividad significativa en el hemisferio izquierdo del cerebro de Padgett, donde se ha demostrado que residen  las habilidades matemáticas. Su cerebro se iluminó con más fuerza en la corteza parietal izquierda, un área en la parte posterior de la  cabeza que se sabe que integra la información de diferentes sentidos. Hubo también alguna activación en partes de su lóbulo temporal (involucrado en la memoria visual, el procesamiento sensorial y la emoción) y el lóbulo frontal (involucrado en la función ejecutiva, planificación y atención).

Pero la Resonancia Magnética Funcional  sólo mostró qué áreas estaban activas en el cerebro de Padgett. Para demostrar que estas áreas particulares estaban causando la sinestesia del sujeto, el equipo de Brogaard usó la Estimulación Magnética Transcraneal (TMS), que implica que un pulso magnético recorre el cerebro activando o inhibiendo  una región específica. Cuando activaron  las partes de la corteza parietal de Padgett que habían mostrado la mayor actividad en las exploraciones de Resonancia Magnética Funcional, la sinestesia aparecía o desaparecía. Estos resultados están publicados en la Revista Neurocase en 2013.

Brogaard mostró, en otro estudio, que cuando las neuronas mueren, liberan sustancias químicas de señalización cerebral que pueden aumentar la actividad cerebral en las áreas circundantes.  El incremento de actividad normalmente se difumina con el tiempo, pero algunas veces da lugar a cambios estructurales que pueden causar que las modificaciones de la actividad cerebral persistan en el tiempo.

Treffert explica la adquisición de nuevas habilidades cognitivas tras un proceso traumático en términos de neuroplasticidad (cómo el cerebro se adapta en respuesta a lesiones y otras experiencias). "Después de una lesión en el cerebro, se produce el  reclutamiento de la corteza no dañada de otra parte en el cerebro, entonces hay un recableado a esa área intacta, y una liberación de potencial latente. Es un mecanismo compensatorio que involucra áreas que pueden haber estado inactivas, o áreas que han sido "robadas" y cambiada su función".

El estímulo magnético del cerebro es sólo una posible manera  de desbloquear este potencial oculto. "Otra forma es hacerlo químicamente", continúa Treffert. "Sabemos que las anfetaminas tienen efectos útiles en la memoria a corto plazo, pero el problema es que son altamente adictivas. De la misma manera, las drogas psicodélicas liberan todo tipo de cosas, algunas buenas, otras no tan buenas". Treffert reconoce que esta idea está abierta al abuso y a la explotación.

En los últimos años se ha observado un aumento significativo en el uso de estimulantes de prescripción como el Ritalin como potenciadores cognitivos; También ha habido un crecimiento masivo en la estimulación cerebral con kits de bajo presupuesto, aunque todavía no está claro si estos procedimientos tienen algún efecto fuera del laboratorio, o si llevan algún riesgo a largo plazo.

"La gente siempre está buscando la Fuente de la Juventud en un lugar u otro ", según  Treffert. "Creo que hay potencial oculto en todos nosotros, y creo que podríamos ser capaces de aprovechar eso de alguna manera". "Se podrían encontrar algunos genios, pero no todos somos Einstein o Leonardo da Vinci, por lo que también existe un riesgo de falsa esperanza, y eso es algo con lo que hay que tener cuidado".

Basado en:
http://www.centreforthemind.com/publications/SavantNumerosity.pdf

viernes, 6 de enero de 2017

El tartamudeo se ha vinculado a la reducción del flujo sanguíneo en el área del cerebro asociada con el lenguaje



El flujo sanguíneo cerebral se reduce en el área de Broca de aquellas personas que tartamudean, se informa en  un estudio científico realizado en el Hospital Infantil de Los Angeles. Además, cuanto más severamente tartamudea una persona, se ha comprobado que menos sangre fluye a esta área del cerebro.



Según un estudio liderado por investigadores del Hospital Infantil de Los Ángeles se ha demostrado lo que el investigador principal Bradley Peterson llama "una masa crítica de evidencia" de la existencia de una vulnerabilidad subyacente común en niños y adultos que tartamudean. Según el estudio publicado, se ha descubierto que el flujo sanguíneo cerebral regional aparece reducido en el área de Broca, la región en el lóbulo frontal del cerebro ligada a la producción del habla,  en los individuos que tartamudean y que han sido investigados. La tartamudez más severa se asocia con una reducción aún mayor del flujo sanguíneo que se detecta en esta región.

Además también se correlaciona con una tartamudez más severa, una mayor anormalidad del flujo sanguíneo cerebral en el circuito posterior del lenguaje, asociado con el procesamiento de las palabras que escuchamos. Este hallazgo sugiere que una fisiopatología común a lo largo del circuito neural del "lenguaje" que conecta el lóbulo temporal frontal y  el lóbulo temporal posterior probablemente contribuye a la gravedad de la tartamudez.

Bradley Peterson, Director del Instituto para la Mente en Desarrollo de Hospital Infantil de Los Angeles y profesor de la Escuela de Medicina Keck de la Universidad del Sur de California, indica  que nunca antes se había realizado en personas que tartamudean un estudio del flujo sanguíneo en las áreas cerebrales que se correlacionan con el habla. Su equipo también publicó recientemente un estudio usando la espectroscopía de resonancia magnética de protones para observar las regiones cerebrales en adultos y niños que tartamudean. Esos hallazgos demostraban vínculos entre la tartamudez y los cambios en los circuitos cerebrales que controlan la producción del habla, así como los que soportan la atención y la emoción. El presente estudio de flujo sanguíneo añade relevancia a los resultados de ese estudio previo y además sugiere que las alteraciones en las áreas de procesamiento del habla en el  cerebro son probablemente de importancia central como una causa de la tartamudez.



CHLA-Peterson.jpg
La imagen muestra una exploración cerebral con el área de Broca resaltada.
El área de Broca, localizada en el lóbulo frontal del cerebro,
 juega un papel clave en la expresión del habla. 
Las regiones azules representan las áreas de disminución
 del flujo sanguíneo en niños y adultos con tartamudez
 en comparación con participantes sanos que muestran  fluidez en el habla.
 Las áreas rojas representan un flujo sanguíneo relativamente más alto.
La imagen pertenece al Hospital Infantil de Los Angeles

 Según Peterson, el nuevo estudio publicado proporciona a los científicos una visión del cerebro completamente diferente. Los investigadores fueron capaces de concentrarse en el área de Broca, así como en los circuitos cerebrales relacionados específicamente con el habla, utilizando el flujo sanguíneo cerebral regional como una medida de la actividad cerebral, ya que el flujo sanguíneo se suele asociar con la actividad neuronal.




Figure 2
Las regiones de interés representadas en la superficie de la sustancia gris del hemisferio izquierdo:
 (A) el giro angular anterior (verde) y posterior (rojo),
el sulco temporal superior anterior (rosa) y posterior (azul) y
 el giro temporal superior  anterior (rosa oscuro) y posterior (azul)
  (B) corteza premotora ventral (verde) y dorsal (marrón),
 corteza motora primaria ventral (roja) y dorsal (azul) y
 corteza sensitiva motora ventral (rosa) y dorsal (morada);
 (C) pars orbitalis (BA47);
(D) pars triangularis (BA45) y
 (E). Pars opercularis (BA44).


"Cuando fueron afectadas  otras porciones del circuito cerebral relacionadas con el habla, de acuerdo a nuestras mediciones de flujo sanguíneo, vimos tartamudeos más severos en niños y adultos", según Jay Desai, neurologo clínico en CHLA y uno de los autores del estudio. "El flujo sanguíneo estaba inversamente correlacionado con el grado de tartamudeo: cuanto más grave es la tartamudez, menos sangre fluía hacia esta parte del cerebro", y agregaba que los resultados del estudio fueron "bastante llamativos".