24. Introducción a la ciencia neural cognoscitiva


24. Introducción a la ciencia neural cognoscitiva

Capítulo 24 de Libro Cerebro, Mente y Conciencia: Un enfoque multidisciplinario

La ciencia neural cognoscitiva es una rama relativamente nueva de la neurociencia, enfocada en como se procesa la información y como el sujeto llega a una respuesta, basándose en los datos obtenidos del comportamiento de neuronas individuales, correlacionando estos hallazgos con imágenes diagnósticas de metabolismo nervioso in vivo y los desarrollos en los campos de neurobiología y psicología cognoscitiva.
El objetivo de la ciencia neural cognoscitiva es explorar los aspectos concernientes a temas psicológicos sobre las funciones mentales, en un empeño contemporáneo de base empírica que procura responder a interrogantes epistemológicos de antigua data, en particular aquellos vinculados a la naturaleza del conocimiento, sus elementos componentes, así como sus fines, evolución y difusión.


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Generalidades

La ciencia cognoscitiva neural emergió a partir de diferentes desarrollos técnicos y conceptuales, a saber :

 

·       Técnicas para estudio de neuronas individuales (knol sobre neurona)

·       Técnicas para registro de disparo de células individuales en zonas específicas

·       Desarrollo en los campos de neurobiología y psicología cognoscitiva

·       Desarrollo en técnicas de imágenes diagnósticas

·       Aplicaciones de la ciencia computacional

 

    El conjunto de estas técnicas ha hecho posible el estudio de procesos perceptuales, motores, a la luz de como se procesa la información y como el sujeto llega a una respuesta; así mismo han hecho posible el desarrollo de la base neural de la cognición, concepto que indica que dentro de cualquier sistema cognoscitivo hay muchos módulos procesando información.
    Los desarrollos en el campo de imágenes diagnósticas han permitido relacionar los cambios en poblaciones específicas de neuronas con procesos mentales específicos en el cerebro humano in vivo. Por último, la ciencia computacional ha hecho posible hacer modelos sobre la actividad de grandes poblaciones de neuronas y hacer hipótesis sobre funciones cerebrales complejas, sobre la base de una comprensión de las propiedades de red relacionadas con los circuitos que hacen que las propiedades neuronales individuales no sean idénticas además que los procesos cognoscitivos, al igual que los ordenadores de los computadores, están relacionados con procesamiento de información [1].
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Se destaca en particular el papel de las técnicas de neuroimágenes y el conocimiento de los eventos moleculares y celulares por permitir hacer hipótesis sobre el desarrollo conductual a partir de los mecanismos neurobiológicos en los niños: de esta forma, laplasticidad cerebral de la infancia se ha podido evaluar por medio de técnicas neuropsicológicas, de diagnóstico electrofisiológico, magnético y metabólico [2].

    La información obtenida a partir de estas nuevas técnicas ha permitido el desarrollo de la neurociencia cognoscitiva, sin embargo, es importante la discusión sobre lanaturaleza localizacionista de estos hallazgos, es decir, describen las funciones cognoscitivas como localizadas en determinadas regiones del cerebro.
    De esta forma, la actividad Phi en una determinada región cerebral está implicada en una función cognitiva específica Psi. La discusión sobre las virtudes y limitaciones de tales hallazgos son importantes, porque evitan el surgimiento de un marco conceptual de localizacionismo mental, es decir, la atribución de conceptos mentales como felicidad, moralidad o conciencia a una determinada estructura cerebral, e ilustra la importancia de converger y comparar estos hallazgos de imágenes diagnósticas con la información generada por diferentes técnicas investigativas [3].

 

Si se piensa por un momento cual es el criterio para definir a un acto cognoscitivo, lo que se busca es una conducta efectiva en el dominio en que se espera una respuesta.
    Entonces la evaluación de si hay presente un conocimiento o no, ocurre en un contexto relacional en el que los cambios estructurales que las perturbaciones desencadenan en un organismo aparecen para el observador como un efecto sobre el ambiente. Estos argumentos valdrían para explicar la participación del sistema nervioso en todas las dimensiones cognoscitivas, ello implicaría por ejemplo en el ser humano la descripción de todos los procesos específicos y concretos que tienen lugar durante la generación de cada una de las conductas humanas en sus diferentes dominios de acoplamiento estructural.
    Esta descripción puede resumirse de alguna forma en que toda interacción de un organismo en general puede ser considerada por un observador como un acto cognoscitivo y del mismo modo, el hecho de vivir, de conservar ininterrupidamente el acoplamiento estructural como ser vivo, es conocer el ámbito del existir; aforísticamente vivir es conocer, de tal modo Maturana  y Varela conciben el concepto de vivir como acción efectiva en el existir como ser vivo  [4].

Rol de corteza de asociación 

Los procesos cognoscitivos por excelencia como la percepción y el pensamiento tienen sede en zonas de la corteza cerebral y particularmente en las llamadas “cortezas de asociación”. Desde el punto de vista de las neurociencias, las “cortezas de asociación” son aquellas que integran la actividad de cortezas cerebrales que reciben información sensorial, e integran también la actividad de las cortezas sensoriales con las motoras. Las cortezas de asociación son entonces, las sedes de las funciones cognoscitivas. Las principales cortezas de asociación comprenden: 

·      La zona del lenguaje (llamada polimodal sensorial, comprende parte de los lóbulos parietal, temporal y occipital)

·      La zona prefrontal (en el lóbulo frontal, asociada con conducta cognoscitiva y planeación motora)

·      La zona límbica (en los lóbulos parietal, temporal y frontal, asociada con emoción y memoria)

Las cortezas de asociación suelen participar en más de una función cognoscitiva, incluyendo movimiento voluntario, percepción sensorial, conducta emocional, memoria y lenguaje.
 
   
 La corteza prefrontal se asocia con la planeación y ejecución de acciones motoras complejas; el área polimodal sensorial con con la integración de funciones sensoriales y formación de percepción así como el lenguaje, mientras el área límbica se asocia con la memoria y los aspectos de motivación y emoción en la conducta.
    El hecho de que la enfermedad de ciertas partes del cerebro determine ciertos síndromes, ha suscitado la cuestión sobre la localización de las funciones cognoscitivas; sin embargo tal afirmación es controversial con la que las funciones dependen del cerebro como un todo, como lo proponen la teoría holográfica o el orden implicado al tratar sobre el fenómeno de la conciencia.
    Cuando una parte del cerebro se elimina en un estudio de lesiones, la conducta posterior del animal es un reflejo de las capacidades ajustadas de la parte remanente, que de la parte del cerebro que se removió: por lo anterior es improbable que la función conductual cognoscitiva (especialmente percepción, pensamiento y lenguaje) sean comprendidas por el estudio de una región en particular, considerando la relación entre todas las áreas.
    Mientras las áreas anatómicas activas son particulares para cada actividad, estas comparten características comunes para todas las tareas de tipo cognitivo, según evidencia que muestra activación de una pequeña porción de áreas separadas que parecen ser necesarias para el desarrollo de la tarea cognitiva [5]. Para asimilar que no se pueden percibir las diferentes cosas por entero, o comprenderlas por completo, la extensión de hasta donde se vé, se siente con el tacto o que saborea en un momento dado, estas son modalidades sensitivas cuya calidad depende del número y el grado de funcionamiento de los órganos perceptores. La percepción a través de los diferentes órganos de los sentidos de alguna forma impone un límite de certeza al conocimiento consciente.

 

A nivel humano, el estudio de las lesiones cerebrales ha mostrado que si una lesión no altera la ejecución de una determinada tarea, no significa que esa área no esté relacionada con esa tarea, sino que más bien habrá una reorganización que en un plazo variable permitirá que otras áreas asuman la función.

Nosografías para el conocimiento de funciones corticales

Buena parte de los conocimientos que hoy existen sobre la corteza cerebral humana se han adquirido por el estudio de las características de pacientes con lesiones cerebrales en zonas concretas. Tales pacientes que bien podrían figurar en el “Salón de la Fama” de la historia de la neurología, han constituído la base para conocer en mayor detalle el funcionamiento cerebral.

Phineas Gage no sabía que a sus 25 años, entraría a los anales de la neurología sustentando parte de la disputa dialéctica entre los fisiólogos cerebrales de naturaleza localizacionista y los holistas [6], por el azar de haber sufrido una lesión traumática frontal que empero su gravedad, gracias a los cuidades médicos, respetó su vida.
    El 13 de Septiembre de 1848, Gage trabajaba en la colocación de rieles ferroviarios en una zona rocosa cercana a Vermont, Boston. Una explosión prematura con pólvora hizo que la barra de hierro que Gage usaba para apisonar la pólvora hizo que le penetrara en la cara en la zona por debajo del ojo izquierdo, atravesando el cráneo para salir por el plano medio cerca de la unión de los huesos frontal y parietal. El testimonio de los trabajadores que acompañaban a Gage, fué que posteriormente a la herida Gage estuvo inconsciente varios minutos, al cabo de los cuales se reincorporó y empezó a hablar. John Harlow, uno de los médicos tratantes, describe los cambios conductuales que sufrió Gage, lo que hoy se consideraría un síndrome prefrontal (http://www.psicologiacientifica.com/bv/imprimir-382-sindrome-frontal-sintomatologia-y-subtipos.html)

 

“(…) Tiene frecuentes accesos de irritabilidad, es irreverente y manifiesta poca consideración con las personas que lo rodean, en ocasiones profiere toda suerte de obscenidades (cosa que no acostumbraba a hacer anteriormente), es impaciente y obstinado, caprichoso pero vacilante, organiza múltiples planes para el futuro pero apenas termina de armar uno lo abandona para embarcarse en otra alternativa que le parece más factible. Un niño en su capacidad intelectual y en las manifestaciones de su conducta pero con las pasiones animales de un hombre fuerte (…)” [7]

 

Phineas Gage murió a consecuencia de un “estado epiléptico” transcurridos doce y medio años de su accidente. A partir de los datos de la nosografía de Gage, junto con datos obtenidos de investigaciones clìnicas en pacientes con lesiones focales, se ha identificado como los daños en la zona ventromedial de la corteza prefrontal, ocasionan cambios comportamentales, consistentes en lo que conoceríamos como una “vida caótica”, con incapacidad para tomar decisiones correctas en los campos laboral y social, familiar y económico a pesar que la inteligencia se encuentra conservada, junto con una pobre capacidad para expresar y sentir emociones.

Cuando se estudian las funciones mentales superiores, es de importancia el tener en cuenta que la vanguardia de los conocimientos en neurociencias afirma que la lógica, el razonamiento, las clásicas funciones de la mente en la concepción filosófica, están íntimamente unidos con la emoción. El aumento del conocimiento sobre como funciona el cerebro, nos ha llevado a reconocer los substratos anatómicos que borran la dicotomía clásica entre la mente y el cuerpo.

Cuando se explora sobre la desorientación en amnesia, si ocurre como una consecuencia de fallas en aprender nueva información o una confusión de información dentro de la memoria, se encontró que la orientación está mucho más alterada cuando se mide en el contexto temporal, que cuando se mide la capacidad de adquirir información. A partir de evaluaciones escanográficas se demostró que la confusión temporal se asoció con daño orbitofrontal o de la base del cerebro, de tal forma que la desorientación en tiempo indica una confusión de las fuentes de memoria para diferentes eventos y refleja primariamente una lesión de la zona orbitofrontal a la memoria [8].

Referencias


[1] &  Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM:  Essentials of Neural Science and Behavior. Appleton & Lange. 1995. pp 325

[2] &  Nelson CA, Bloom FE: Child development and neuroscience. Child Development. 1997; Vol 68(5): 970-987

[3] &  Sarter M, Berntson GG, Cacioppo JT: Brain imaging and cognitive neuroscience: Toward strong inference in attributing function to structure. American Psychologist 1996; 51(1): 13-21

[4] &  Maturana H, Varela F, Behncke R: El árbol del conocimiento. 13 Edición. Editorial Universitaria S.A. Santiago de Chile, 1996. pp 116

[5]&  Posner MI, DiGirolamo GJ, Duque D:  Brain mechanisms of cognitive skills. Consciousness and Cognition 1997; Vol 6(2-3): 267-290

[6] &  Damasio AR: El Error de Descartes. Critica-Grijalbo. Barcelona, 1996. pp. 35

[7] &  Rosselli DA: Phineas Gage, “Tan” y “HM”. Tres pacientes famosos en la historia de la neurología. Acta Neurológica Colombiana  1993; 9(4): 223-226

[8] &  Schnider A, von Daeniken C, Gutbrod K: Disorientation in amnesia: A confusion of memory traces. Brain 1996; 119(5): 1627-1632

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Alejandro Melo-Florián

Writer, Internal Medicine specialist. Bogotá D.C -Colombia
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