La aplicación de una técnica de registro de imágenes cerebrales ha revelado importantes secretos sobre la actividad neuronal que

posibilita la capacidad del lenguaje en los humanos. Gracias a ella, se han podido registrar los procesos de la llamada área de Broca, mientras un grupo de pacientes hablaba y leía. Los registros han establecido que dicha área resulta clave para el lenguaje, puesto que es

capaz de procesar la gramática, el léxico y la fonética en tan sólo unos milisegundos. El descubrimiento supone un avance en la comprensión de los procesos cognitivos complejos, y deja obsoletos modelos explicativos anteriores. Por Yaiza Martínez.

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. 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.

El lenguaje es una función

cerebral altamente compleja

que emerge de la interacción

entre el desarrollo biológico

del cerebro y el medio social.

Un estudio reciente, que ha

combinado la

electroencefalografía y las

imágenes de resonancia

magnética funcional, ha

puesto de relieve las

diferencias entre las

oscilaciones de la actividad

eléctrica neuronal de los dos

hemisferios cerebrales, que

son las que posibilitan que

hablemos y comprendamos el

lenguaje. Asimismo, ha

descubierto una

concordancia entre dichas

oscilaciones y las que se

suceden en la corteza

motora, lo que confirma la

enorme complejidad del

fenómeno lingüístico. La

comprensión de la

importancia de la actividad

eléctrica del cerebro en el

lenguaje podría ayudar a

sanar enfermedades como la

dislexia o el autismo infantil.

Un equipo de científicos del

Instituto Nacional de la

Salud y de la Investigación

Médica de Francia (el

INSERM) ha conseguido

avanzar en la comprensión

de los mecanismos cerebrales que nos permiten

articular y comprender el lenguaje, gracias a la

combinación de dos técnicas de análisis del cerebro: los

electroencefalogramas (registros gráficos de la actividad

eléctrica del cerebro) y la resonancia magnética

funcional, que permite la detección e identificación de

áreas del cerebro en activo.

Según explica el INSERM en un comunicado, el registro

simultáneo llevado a cabo con ambas tecnologías ha

permitido a los investigadores sugerir las bases

fisiológicas que explicarían la especialización del

cerebro en la decodificación y producción de palabras,

aportando asimismo nuevas pistas para entender las

principales patologías de la comunicación humana,

como el autismo infantil o la dislexia.

Esta investigación ha reunido, además de a científicos

de la unidad del Inserm Action, Neuroimagerie,

Modélisation, de la Escuela Normal Superior de París, a

investigadores daneses y alemanes. Sus resultados han

aparecido publicados en la revista Neuron.

Diferencias fisiológicas

El cerebro humano tiene la particularidad de estar

dividido en dos partes que funcionan de manera

distinta en lo que se refiere al procesamiento del

lenguaje. Por ejemplo, el hemisferio derecho se encarga

de la decodificación y la producción de las palabras,

mientras que el izquierdo procesa el reconocimiento de

la voz de nuestros interlocutores, explican los

científicos.

Nuestro cerebro, al igual que el de muchas otras

especies animales, presenta asimismo una corteza

auditiva izquierda más desarrollada que la corteza

auditiva derecha, y su contenido celular es ligeramente

distinto.

Esta asimetría estructural

podría ser el origen de la

especialización del

hemisferio izquierdo en la

decodificación de la palabra,

especialización que se habría

reforzado durante el proceso

evolutivo por una utilización

conjunta de la vocalización y

de la gesticulación manual

con la mano derecha, que

depende de regiones

cerebrales próximas a esta

corteza auditiva izquierda.

Y distinción en la

actividad eléctrica

neuronal

Los científicos, empleando

las tecnologías antes

mencionadas, han

demostrado que la corteza

auditiva izquierda y la

derecha presentan además

una actividad eléctrica

neuronal distinta, a partir de

la medición de la actividad

cerebral de 20 voluntarios en

estado de reposo, sin

estímulos externos.

En los registros realizados,

la corteza izquierda presentó

una actividad eléctrica

oscilatoria espontánea de

una frecuencia de alrededor

de 40 Hz, frente a la

actividad registrada en la

corteza auditiva derecha,

mucho menor, de 4 Hz. Un

hercio representa un ciclo

por cada segundo,

entendiendo ciclo como la

repetición de un evento.

Estas oscilaciones espontáneas, modulando de manera

global y regular la respuesta individual de las neuronas

de la corteza auditiva, podrían actuar como un

mecanismo de registro de las señales auditivas. Así, la

corteza auditiva izquierda cribaría la información

auditiva más rápidamente que la corteza derecha, lo

que la haría más sensible a las variaciones rápidas de

la palabra, permitiéndole distinguir los diferentes

sonidos del lenguaje o fonemas.

La corteza derecha sería menos sensible a estos

fonemas, pero más sensible a las regularidades

acústicas de la voz y a las variaciones lentas de la

palabra, importantes para reconocer al interlocutor y la

entonación de las conversaciones, explican los

científicos.

Concordancia con la corteza motora

De la misma forma, en la corteza motora los

investigadores observaron oscilaciones rápidas (de 40

Hz) al nivel de las regiones que controlan los

movimientos de la lengua; y oscilaciones lentas (de 4

Hz) en los niveles de las regiones que controlan los

movimientos de la mandíbula. Los movimientos de la

lengua contribuyen a la producción de la mayoría de los

fonemas, mientras que los de la mandíbula determinan

los ritmos lentos de la palabra y de la voz.

Esta segunda disociación reveló una concordancia entre

las propiedades oscilatorias de las cortezas sensoriales y

aquéllas de las cortezas motoras implicadas en la

función del lenguaje. Estos datos sugerirían que las

cortezas auditivas y motoras han interactuado en el

curso de la evolución para optimizar la sinergia entre

los mecanismos de escucha y de producción de la

palabra humana.

Ambos resultados permiten sugerir una base fisiológica

cerebral que habría propiciado la especialización del

hemisferio izquierdo del cerebro en la decodificación y

la producción de la palabra, noción conocida desde el

siglo XIX. Permiten asimismo afrontar la investigación

de las perturbaciones de las propiedades oscilatorias de

las regiones cerebrales del lenguaje en las grandes

patologías de la comunicación humana.

http://alhambrainstituto.org/el-lenguaje-es-una-funcion-cerebral-muy-compleja.htm

La Cognición Y La Ciencia Cognitiva

La Cognición es la palabra que usamos para referirnos a actividades mentales como ver, atender, recordar y

resolver problemas. El estudio de la cognición es el estudio de los procesos cognitivos que reciben, transmiten y

operan en la información. Estos procesos operan en cada momento de vigilia y también son parte de nuestra

personalidad, nuestra inteligencia y nuestra forma de interactuar socialmente. Comprenderlos significa, en gran

medida, comprender lo que significa ser humano. Su lugar biológico es el cerebro y, en psiquiatría y neurociencia se

consideran a veces relacionados con la mente.

¿Cómo se puede aprender sobre los procesos cognitivos? La introspección, la conciencia de lo que estamos

haciendo al escuchar, hablar, recordar, nos suministra una vía para la comprensión de estos procesos, sin embargo,

no se puede saber todo, sobre todo porque la introspección tiene un defecto principal: utiliza los procesos cognitivos

para estudiar los mismos procesos cognitivos. Otro problema en el estudio de la cognición es que los procesos

cognitivos son procesos privados, secretos, no observables a simple vista. Sin embargo, su existencia no es puesta

en duda y se estudió científicamente, sobre la base de evidencias indirectas como son la entidades invisibles (por

ejemplo, las partículas sub-atómicas o los agujeros negros en el espacio). A través de un periodo de observación y

de la formulación de hipótesis, se han desarrolado teorías que están dando forma y cambiando nuestro

entendimiento del cerebro y la mente.

Antes de la década de 1960, la psicología estaba dominada por el conductismo, un enfoque que hace hincapié en la

teoría del aprendizaje y el condicionamiento como un medio para adaptarse al medio ambiente y que deslegitimaba

el estudio de las experiencias privadas no observables. El conductismo vio al hombre sobre todo como un organismo

pasivo, vacío, formado por su medio ambiente.

Desde 1960 nuestra comprensión de la cognición y los procesos cognitivos ha sido explosivo. La década de 1960

dio a luz nuevas teorías en los campos de la percepción, atención, memoria, lenguaje y solución de problemas y en

la forma en que estos procesos cognitivos influyen en nuestra conducta observable, como la depresión. Estas

nuevas teorías han presentado ya a los seres humanos como organismos inteligentes, dotados de ricos y vastos

recursos mentales que se utilizan para participar activamente y de forma selectiva en el procesamiento de la

información, con el fin de interactuar con el entorno. El entorno seguía siendo importante, pero ya no era una fuente

de explicación. En su lugar se convirtió en la fuente de información. La información del entorno era importante sólo

en la medida en que hubiera sido seleccionada, codificada, almacenada y operada por el organismo humano. La

psicología cognitiva estudia los procesos cognitivos de percepción, atención, retención temporal y permanente, la

comprensión del lenguaje, la retención y la producción, el aprendizaje conceptual y de razonamiento, la resolución

de problemas, el razonamiento deductivo, así como el aprendizaje de destrezas motoras y la automatización. Dada

la omnipresencia de los procesos cognitivos en nuestra identidad humana, deben ser estudiados utilizando un gran

número de métodos. No sólo la neurología y la psiquiatría, sino también la filosofía, la antropología o la ciencia de la

computación, por poner sólo unos pocos ejemplos.

La ciencia cognitiva en el siglo XXI es en gran parte un dominio multidisciplinario y el estudio del cerebro, utilizando

una tecnología cada vez más potente de neuroimagen y neuroinvestigación, ha permitido a los científicos añadir

conocimiento fisiológico importante para nuestra comprensión de los procesos mentales. La exploración de las

regiones del cerebro, las funciones del cerebro y la organización del cerebro asociadas con el estudio de los

procesos cognitivos son comunes hoy en día, siendo el principal desafío para la ciencia cognitiva y neurocognitiva el

desarrollo de teorías explicativas que integren factores neurocognitivos, ambientales, neurofisiológicos,

neuroorganizativos, neurogenéticos y del neurodesarrollo .