Neurociencia, una forma de entender el comportamiento de la mente

La neurociencia tradicionalmente ha tenido el objetivo de conocer el funcionamiento del sistema nervioso. Tanto a nivel funcional como estructural, esta disciplina intenta conocer cómo se organiza el cerebro. En los últimos tiempos se ha ido más allá, queriendo no solo conocer como funciona el cerebro, sino la repercusión que tiene en nuestras conductas, pensamientos y emociones.

El objetivo de relacionar el cerebro con la mente es tarea de la neurociencia cognitiva. Es una mezcla entre la neurociencia y la psicología cognitiva. Esta última, se ocupa del conocimiento de funciones superiores como la memoria, el lenguaje o la atención. Así que, el objetivo principal de la neurociencia cognitiva es relacionar el funcionamiento del cerebro con nuestras capacidades cognitivas y conductas.

El desarrollo de nuevas técnicas ha sido de gran ayuda dentro de este campo para poder llevar a cabo estudios experimentales. Los estudios de neuroimagen han facilitado la tarea de relacionar estructuras concretas con diferentes funciones, utilizando una herramienta muy útil para este propósito: la resonancia magnética funcional. Además, también se han desarrollado herramientas como la estimulación magnética transcraneal no invasiva para el tratamiento de diversas patologías.

Los comienzos de la neurociencia

No se puede hablar de los comienzos de la neurociencia sin nombrar a Santiago Ramón y Cajal, ya que formuló la doctrina de la neurona. Sus aportaciones a los problemas del desarrollo, la degeneración y la regeneración del sistema nervioso siguen siendo actuales y se siguen aprendiendo en las facultades. Si hay que poner una fecha de inicio a la neurociencia esta se encontraría en el siglo XIX.

Santiago-Ramón-y-Cajal

Con el desarrollo del microscopio y de técnicas experimentales, como la fijación y tinción de tejidos o la investigación sobre la estructura del sistema nervioso y su funcionalidad, comenzó a desarrollarse esta disciplina. Pero la neurociencia, ha recibido aportaciones de numerosas áreas de conocimiento que han ayudado a comprender mejor el funcionamiento del cerebro. Se puede decir que los sucesivos descubrimientos en neurociencia son multidisciplinares.

Ha recibido grandes aportaciones a lo largo de la historia de la anatomía, la cual se encarga de localizar cada una de las partes del organismo. La fisiología más enfocada a conocer cómo funciona nuestro cuerpo. La farmacología con sustancias externas a nuestro organismo, observando las repercusiones en el cuerpo y la bioquímica, sirviéndose de sustancias segregadas por el propio organismo, como los neurotransmisores.

La psicología también ha realizado importantes aportaciones para la neurociencia, a través de las teorías sobre la conducta y el pensamiento. A lo largo de los años, la visión ha ido cambiado desde una perspectiva más localizacionista, en la que se pensaba que cada área del cerebro tenía una función concreta, hasta una más funcional en la que el objetivo es conocer el funcionamiento global del cerebro.

La neurociencia cognitiva

La neurociencia abarca un espectro muy amplio dentro de la ciencia. Incluye desde la investigación básica, hasta la investigación aplicada que trabaja con la repercusión de los mecanismos subyacentes en la conducta. Dentro de la neurociencia, la neurociencia cognitiva intenta descubrir cómo funcionan las funciones superiores como el lenguaje, la memoria o la toma de decisiones.

La neurociencia cognitiva tiene como objetivo principal estudiar las representaciones nerviosas de los actos mentales. Se centra en los sustratos neuronales de los proceso mentales. Esto es, ¿qué repercusión tiene en nuestra conducta y en nuestros pensamientos lo que ocurre en nuestro cerebro? Se han detectado áreas específicas del cerebro encargadas de funciones sensoriales o motoras, pero solo representan una cuarta parte del total de la corteza.

hemisferios cerebrales

Son las áreas de asociación, que no tienen una función específica, las encargadas interpretar, integrar y coordinar las funciones sensoriales y motoras. Serían las responsables de la funciones mentales superiores. Las áreas cerebrales que gobiernan las funciones como la memoria, el pensamiento, las emociones, la conciencia y la personalidad resultan bastante más difíciles de localizar.

La memoria está vinculada al hipocampo, situado en el centro del encéfalo. Por lo que respecta a las emociones, se sabe que el sistema límbico controla la sed y el hambre (hipotálamo), la agresión (amígdala) y las emociones en general. Es en el córtex, donde se integran las capacidades cognitivas, el lugar en que se encuentra nuestra capacidad de ser conscientes, de establecer relaciones y de hacer razonamientos complejos.

Cerebro y emociones

Las emociones son una de las características esenciales de la experiencia humana normal, todos las experimentamos. Todas las emociones se expresan mediante cambios motores viscerales y respuestas motoras y somáticas estereotipadas, sobre todo, movimientos de los músculos faciales. Tradicionalmente, se atribuían las emociones al sistema límbico, lo que se sigue manteniendo, pero hay más regiones encefálicas involucradas.

Las otras áreas a las que se extiende el procesamiento de las emociones son la amígdala y la cara orbitaria y medial del lóbulo frontal. La acción conjunta y complementaria de dichas regiones constituyen un sistema motor emocional. Las mismas estructuras que procesan la señales emocionales participan en otras tareas, como la toma racional de decisiones e incluso los juicios morales.

Los núcleos viscerales y motores somáticos coordinan la expresión del comportamiento emocional. Están íntimamente ligados emoción y la activación del sistema nervioso autónomo. Sentir cualquier tipo de emoción, como el miedo o sorpresa, serían imposible sin experimentar aumento en la frecuencia cardíaca, sudoración, temblor… Forma parte de la riqueza de las emociones.

Atribuir la expresión emocional a estructuras cerebrales le otorga su naturaleza innata. Las emociones, son una herramienta adaptativa que informa a los demás sobre nuestro estado de ánimo. Se ha demostrado la homogeneidad en la expresión de alegría,tristeza, ira… en diferentes culturas. Es una de las maneras que tenemos de comunicarnos y empatizar con los demás.

Memoria, el almacén de nuestro cerebro

La memoria es un proceso psicológico básico que alude a la codificación, el almacenamiento y la recuperación de la información aprendida. La importancia de la memoria en nuestra vida cotidiana ha motivado diversas investigaciones sobre este tema. El olvido, también es el tema central de muchos estudios, ya que muchas patologías cursan con amnesia, lo que interfiere gravemente en el día a día.

La razón que hace que la memoria sea un tema tan importante es que en la reside buena parte de nuestra identidad. Por otro lado, aunque el olvido en sentido patológico nos preocupa, lo cierto es que nuestro cerebro necesita desechar información inútil para dar paso a nuevos aprendizajes y acontecimientos significativos. En este sentido el cerebro es un experto en reciclar sus recursos.

Las conexiones neuronales cambian con el uso o desuso de éstas. Cuando retenemos información que no se utiliza, las conexiones neuronales se van debilitando hasta que desaparecen. De la misma forma que cuando aprendemos algo nuevo creamos nuevas conexiones. Todos aquellos aprendizajes que podamos asociar a otros conocimientos o sucesos vitales, serán más fáciles de recordar.

El conocimiento de la memoria aumentó a raíz del estudio de casos de personas con una amnesia muy específica. En concreto, han ayudado a conocer mejor la memoria corto plazo y la consolidación de la memoria declarativa. El famoso caso H.M. recalcó la importancia del hipocampo para establecer nuevos recuerdos. En cambio, el recuerdo de las habilidades motoras están controladas por el cerebelo, corteza motora primaria y ganglios basales.

Lenguaje y habla

El lenguaje es una de las habilidades que nos diferencia del resto de animales. La capacidad de comunicarnos con tanta precisión y la gran cantidad de matices para expresar pensamientos y sentimientos, hace del lenguaje nuestra herramienta de comunicación más rica y útil. Esta característica de única en nuestra especie, ha hecho que muchas investigaciones se centren en su estudio.

Pareja hablando

Los logros de la cultura humana se basan, en parte, en el lenguaje, que posibilita una comunicación precisa. La capacidad lingüística depende de la integridad de varias áreas especializadas de las cortezas de asociación en los lóbulos temporal y frontal. En la mayoría de las personas, las funciones primarias del lenguaje se encuentran en el hemisferio izquierdo.

El hemisferio derecho se encargaría del contenido emocional del lenguaje. El daño específico de regiones encefálicas puede comprometer funciones esenciales del lenguaje, pudiendo causar afasias. Las afasias, pueden tener muy características diferentes, encontrándose dificultades tanto en la articulación, producción o comprensión del lenguaje.

Tanto el lenguaje como el pensamiento no se ven sustentados por una única área concreta, sino que es la asociación de diferentes estructuras. Nuestro cerebro trabaja de una forma tan organizada y compleja que cuando pensamos o hablamos, realiza múltiples asociaciones entre áreas. Nuestros conocimientos previos influirán en los nuevos, en un sistema de retroalimentación.

Grandes descubrimientos en neurociencia

Describir todos aquellos estudios de importancia en la neurociencia sería una tarea complicada y muy extensa. Los siguientes descubrimientos desterraron algunas ideas previas sobre el funcionamiento de nuestro cerebro y abrieron nuevas vías de investigación. Esta es una selección de algunos trabajos experimentales importantes entre los miles de trabajos existentes:

  • Neurogénesis (Eriksson, 1998). Hasta 1998 se pensaba que la neurogénesis solo se producía durante el desarrollo del sistema nervioso y que después de este periodo las neuronas solo morían y no volvían a producirse nuevas. Pero tras los hallazgos de Eriksson se pudo comprobar que incluso durante la vejez, existe la neurogénesis. El cerebro es más plástico y maleable de lo que se pensaba.
  • Contacto en la crianza y desarrollo cognitivo y emocional (Lupien, 2000). En este estudio se demostró la importancia del contacto físico del bebé durante la crianza. Aquellos niños que han mantenido poco contacto físico, son más vulnerables a déficits en funciones cognitivas que se suelen ver afectadas en la depresión o en situaciones de alto estrés como la atención y la memoria.
  • Descubrimiento de las neuronas espejo (Rizzolatti, 2004). La habilidad de los recién nacidos para imitar gestos llevó al inicio de este estudio. Se descubrieron las neuronas espejo. Este tipo de neuronas, se ponen en marcha cuando vemos a otra persona realizar alguna tarea. Facilitan no solo la imitación, también la empatía y por tanto, las relaciones sociales.
  • Reserva cognitiva (Petersen, 2009). El descubrimiento de la reserva cognitiva ha sido muy relevante en estos últimos años. Postula que el cerebro posee la capacidad de compensar lesiones producidas en el cerebro. Distintos factores como los años de escolarización, el trabajo realizado, los hábitos de lectura, o la red social influyen. Una alta reserva cognitiva puede compensar los daños en enfermedades como el Alzheimer.

El futuro en neurociencia: “Human brain project”

El Humna Brain Proyect es un proyecto financiado por la unión Europea que tiene el objetivo de construir una infraestructura basada en las tecnologías de la información y de la comunicación (TIC). Esta infraestructura quiere proveer a los científicos de todo el mundo de una base de datos en el campo de la neurociencia. Desarrolla 6 plataformas basadas en las TIC:

  • Neuroinformática: proveerá datos de estudios neurocientíficos de todo le mundo.
  • Simulación del cerebro: integrará la información en modelos informáticos unificados para realizar pruebas que no son posibles e realizar en personas.
  • Computación de alto rendimiento: suministrará la tecnología de supercomputación interactiva que los neurocientíficos necesitan para el modelado y simulación de datos.
  • Computación neuroinformática: transformará los modelos del cerebro en una nueva clase de dispositivos “hardware” testando sus aplicaciones.
  • Neuro-robótica: permitirá a los investigadores en neurociencia y en la industria experimentar con robots virtuales controlados por modelos cerebrales desarrollados en el proyecto.

Manos de un hombre con móvil y al lado un ordenador

Este proyecto comenzó en octubre de 2013 y tiene una duración estimada de 10 años. Los datos que se recopilarán en esta enorme base de datos podrá facilitar el trabajo en futuras investigaciones. El avance de las nuevas tecnologías, está permitiendo a los científicos tener un conocimiento más profundo del cerebro, aunque la investigación básica todavía tiene muchas dudas que despejar en este apasionante campo.

Bibliografía

Cavada, C. Sociedad Española de Neurociencia: Historia de la neurociencia. Recuperado de http://www.senc.es/es/antecedentes

Eriksson, P.S., Perfilieva E., Bjork-Eriksson T., Alborn A. M., Nordborg C., Peterson D.A., Gage F.H. (1998). Neurogenesis in the Adult Human Hippocampus. Nature Medicine.4(11), 1313–1317.

Kandell E.R., Schwartz J.H. y Jessell T.M.(2001) Principios de Neurociencia. Madrid: McGraw-Hill/Interamericana.

Lupien S.J., King S., Meaney M.J., McEwen B.S.(2000). Child’s stress hormone levels correlate with mother’s socioeconomic status and depressive state. Biological Psychiatry. 48, 976–980.

Purves, Augustine, Fitzpatrick, Hall, Lamantia, McNamara y Williams. (2007). Neurociencia(Tercera edición).Buenos Aires: Editorial Médica Panamericana.

Rizzolatti G., Craighero L. (2004).The mirror-neuron system. Annual Review of Neuroscience. 27, 169–192.

Stern, Y. (2009). Cognitive reserve. Neuropsychologia, 47(10), 2015–2028. doi:10.1016/j.neuropsychologia.2009.03.004

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