El lóbulo frontal, “la región más humana del cerebro” —como la describe el famoso neuropsicólogo Elkhonon Goldberg—, es una región clave para el aprendizaje de tareas, el control de la conducta y otras funciones que, a la vez, dependen del estado de alerta o las emociones.

Cuando realizamos una actividad por primera vez, esta parte del cerebro coordina la percepción, la memoria y nuestra actividad motora. Aquí es donde entra en juego el control cognitivo que, mediante el llamado monitoreo del desempeño, nos permite evaluar si cometemos un error, experimentamos un conflicto o damos una respuesta rápida o lenta.

El monitoreo del desempeño es la señal interna que nos dice que nos hemos equivocado, por ejemplo, cuando al hablar utilizamos una palabra incorrecta y rectificamos. Esta señal la pasamos a las áreas del cerebro que regulan las emociones, la memoria o la resolución de problemas, aprendiendo de nuestros errores y mejorando el rendimiento en otros intentos.

En un estudio publicado en la revista Science, científicos del Centro Médico Cedars-Sinai, en colaboración con el Instituto de Tecnología de California (Caltech), han desvelado que, tanto al aprender una tarea por primera vez, como al perfeccionarla o desarrollar otra más específica, se activa el mismo grupo de neuronas del lóbulo frontal. Esto evidencia que el cerebro usa el mismo grupo de células para la retroalimentación del desempeño en situaciones diferentes, un hallazgo clave para comprender la flexibilidad del control cognitivo.

Para el estudio contaron con 34 pacientes de epilepsia con edades comprendidas entre los 16 y los 70 años. A estos participantes ya se les había implantado una serie de electrodos intracraneales profundos con el fin de valorar su idoneidad a un tratamiento. “Trabajamos con este grupo de pacientes con epilepsia porque se sometían a un procedimiento quirúrgico para implantar temporalmente electrodos de profundidad y localizar sus convulsiones. Estos electrodos son los que nos permiten realizar este trabajo, que solo es posible con este tipo de pacientes” subraya Ueli Rutishauser, director del Centro de Ciencias Neuronales y Medicina de Cedars-Sinai y autor principal del estudio.

El autor principal del estudio, Ueli Rutishauser, y el primer autor, Zhongzheng Fu. Foto: CEDARS-SINAI.

El autor principal del estudio, Ueli Rutishauser, y el primer autor, Zhongzheng Fu. Foto: CEDARS-SINAI

El control experimental se hizo con la participación de 51 voluntarios con una edad media de 44 ± 11 años. “Los sujetos control son pacientes sin epilepsia y en ellos solo observamos su comportamiento, para investigar si es similar al de los pacientes que tenían epilepsia. Y sí lo era”, asegura.

Los electrodos de los pacientes epilépticos registraron la actividad de neuronas individuales de la corteza frontal medial, una región del cerebro que juega un papel importante en el control del rendimiento. Solo se seleccionaron neuronas bien aisladas, lo que comprobaron mediante imágenes postoperatorias, del área motora presuplementaria (pre-SMA) y de la corteza cingulada anterior dorsal (dACC). “Estudiar la cognición humana en este grupo de pacientes presenta una oportunidad muy valiosa y rara para comprender mejor el sistema nervioso humano a nivel de una sola célula”, destaca Rutishauser.

Para activar estas áreas cerebrales, a todos los participantes se les pidió que realizaran dos pruebas cognitivas que implican un conflicto cerebral y un autocontrol. En las tareas de Stroop, se les pidió leer el nombre de varios colores (como el verde) impresos en tinta de un color distinto (rojo), o bien citar el color de la tinta. En las de interferencia de fuentes múltiples (MSIT), a los participantes se les mostraron tres números (dos iguales y otro distinto, como 1-2-2) y el sujeto tenía que presionar el botón del número no repetido (el 1), resistiéndose a presionar el que aparece dos veces.

Tras cada respuesta, se les mostró una pantalla de retroalimentación, con las palabras “correcto”, “incorrecto” o “demasiado lento” durante un segundo. Tanto los pacientes como los participantes control experimentaron el mismo efecto durante la prueba, al realizar dos tareas en las que los errores están causados por diferentes tipos de conflicto.

Las neuronas de error y las de conflicto

Durante estos experimentos, los investigadores observaron que cuando los participantes realizaban las tareas, en la corteza frontal medial se activaban dos tipos de neuronas: las neuronas de “error” (que lo hacían fuertemente cuando se equivocaban); y las neuronas de “conflicto” (cuando la actividad entrañaba cierta dificultad). La mayoría de ellas solo se activaron después de tomar una decisión o completar una acción, lo que indica que esta área del cerebro es importante al evaluar las decisiones después de un hecho, en lugar de tomarlas.

Además, vieron que estas neuronas se localizan en el mismo sitio. En la supervisión del rendimiento actúan dos dominios, el general que nos dice que algo salió mal; y el específico, que nos indica cuál es el error. Rutishauser y sus colaboradores demuestran en este trabajo que las neuronas de ambos dominios se encuentran entremezcladas en la corteza frontal medial.

“En nuestro estudio, estos dos tipos de neuronas se entremezclaron en la misma área del cerebro, sin diferencias conocidas en el lugar donde se ubican”, afirma Rutishauser. En cuanto a las diferencias electrofisiológicas de ambas neuronas, añade, “encontramos que las neuronas que indicaban probabilidad de conflicto tenían ondas más estrechas, lo que indica que podrían ser neuronas inhibitorias; mientras que las neuronas de error tendían a ondas más anchas, lo que indica que eran neuronas excitatorias”. En todo caso, el experimento no pudo concluir la identidad neuronal, por lo que este matiz no está confirmado.

Aunque todos los participantes del estudio eran adultos, cabe preguntarse qué resultados se obtendría en niños, cuando el cerebro se expone por primera vez a realizar una tarea. Rutishauser explica lo que cabe esperar. “Se sabe que el desarrollo de nuestra función ejecutiva, incluido el control del desempeño, requiere una cantidad considerable de tiempo a medida que maduramos. La capacidad de monitorear nuestro comportamiento surge relativamente temprano en la vida, lo que conocemos por estudios sobre la negatividad relacionada con el error en los niños”, argumenta basándose en otros trabajos. “Mi hipótesis es que, tan pronto como un niño comienza a mostrar una negatividad relacionada con el error, los mecanismos de monitoreo del dominio general están presentes y comprometen las mismas neuronas”, concluye.

Esquizofrenia y TDAH

La forma en la que el cerebro resuelve estas tareas en la corteza prefrontal, conlleva una coordinación con el resto de áreas cerebrales. Rutishauser, parafraseando a Elkhonon Goldberg, lo asemeja a cómo funciona una orquesta, pensando en las neuronas como si fueran los músicos. “Si todos tocan al azar, los oyentes (en este caso, las regiones del cerebro que reciben las señales) solo escuchan un conjunto de notas confusas”, indica. “Pero si tocan una composición arreglada, es posible escuchar claramente las distintas melodías, incluso con tantos instrumentos (o neuronas de monitoreo de rendimiento) tocando todos a la vez”.

En algunos trastornos neurológicos el problema aparece cuando llega poca o demasiada señalización. En la esquizofrenia, la supervisión del desempeño presenta poca actividad, por lo que el paciente no percibe errores, en cuanto a lo inadecuado de sus palabras o de sus acciones. De manera opuesta, en la hiperactividad o en el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC), la persona busca repetidamente errores que no existen. El hallazgo de Rutishauser y sus colaboradores podría ser útil para definir los tratamientos de ciertas afecciones psiquiátricas.

Las más adecuadas para este tipo de estudios, según el científico, serían el TOC, las drogodependencias o el Trastorno por Déficit de Atención e Hiperactividad (TDAH). “El candidato principal sería el TOC, dado el papel conocido de la monitorización de errores hiperactivos en estos trastornos. Otros en los que se ha estudiado la negatividad relacionada con el control del error son los trastornos por abuso de sustancias y el TDAH”, expone.

Fuente: un artículo publicado en el portal www.diariomedico.com

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