NEUROCIENCIA COGNITIVA.

DEFINICIÓN: 

La Neurociencia Cognitiva es una disciplina que surge como resultado de la aparición de las técnicas de neuroimagen que permiten el registro online de la actividad cerebral humana durante la realización de las tareas cognitivas. Se trata de un campo de estudio que se sitúa en la intersección entre diversas áreas como la Psicología Cognitiva, la Neurociencia general, la Psicología Evolutiva, la Lingüística, los Trastornos del Desarrollo, la Genética, etc.

Su estudio está arrojando luz sobre cuestiones centrales relativas al desarrollo humano a lo largo del ciclo vital. Cuestiones como los mecanismos que subyacen al cambio evolutivo o el diagnóstico y tratamiento de los trastornos del desarrollo. Siendo más específicos, la Neurociencia Cognitiva del Desarrollo aborda cuestiones como las siguientes:

- Las relaciones entre los cambios en el cerebro (en conectividad, química, morfología, etc.) y los cambios observables en la conducta de los niños y en sus habilidades cognitivas (rapidez de procesamiento, complejidad representacional, mejora de la atención selectiva, de las habilidades lingüísticas, etc.).

- Por qué y cómo ciertos periodos del desarrollo son especialmente propicios para el aprendizaje de algunas habilidades cognitivas.

- Cómo se organiza el conocimiento que se adquiere a lo largo del desarrollo y cómo cambia esta organización.

- Qué mecanismos subyacen a los procesos perceptivos, atencionales, de memoria y lingüísticos en diferentes momentos del ciclo vital y, especialmente, a los cambios observados en estos procesos.

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La investigación en Neurociencia Cognitiva del Desarrollo hace uso de muy diversos métodos y es, generalmente, fruto del esfuerzo y colaboración interdisciplinar de profesionales e investigadores con muy diversos perfiles (neurólogos, psicólogos, genetistas, educadores, etc..). No obstante, en este campo es crucial la utilización de técnicas de neuroimagen, técnicas no invasivas que permiten el estudio de la actividad cerebral y que están en constante evolución.

La Neurociencia Cognitiva permite, por tanto, comprobar las bases cerebrales que subyacen a la adquisición de las capacidades cognitivas y lingüísticas básicas del ser humano, así como aquéllas que se adquieren en los contextos escolares y educativos. El estudio mediante neuroimágenes aporta información muy importante para el esclarecimiento de los procesos evolutivos y educativos normales, así como en los casos en que se produce algún trastorno del desarrollo o alguna dificultad en el aprendizaje.

- ANTECEDENTES HISTÓRICOS:

Los orígenes de la neurociencia cognitiva podrían situarse en la filosofía antigua, periodo en el que los pensadores tenían una gran preocupación sobre de la mente.

Aristóteles creía que el cerebro era un órgano inútil y que sólo servía para refrigerar la sangre. Este filósofo atribuía al corazón el origen de la función mental.

Parecer ser que fue Galeno en el siglo II dC el que afirmó que el cerebro era el origen de la actividad mental. Aunque creía que la personalidad y la emoción se generaban en otros órganos.

Sin embargo, fue el médico holandés Andreas Vesalio en el siglo XVI, quien señaló que el cerebro y el sistema nervioso son el centro de la mente y las emociones. Estas ideas tuvieron gran influencia en la psicología, y a su vez, han contribuido al desarrollo de la neurociencia cognitiva.

Otro punto de inflexión en la historia de la neurociencia cognitiva fue el surgimiento de la frenología a principios del siglo XIX. Según esta pseudociencia, el comportamiento humano podría estar determinado por la forma del cráneo.

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 Técnicas que han permitido un avance espectacular del estudio del cerebro: 

1) Se han delimitado distintas áreas de la corteza cerebral especializadas en recibir y procesar las informaciones sensoriales y controlar las reacciones musculares: áreas auditivas, visuales, motoras, etc.

 2) Sin embargo, estas áreas especializadas no representan apenas una cuarta parte de la corteza cerebral; el resto, las denominadas áreas de asociación, no cumplen ninguna función específica y parecen estar encargadas de interpretar, integrar y coordinar las informaciones procesadas por las áreas sensoriales y motoras. Las áreas de asociación serían responsables así de nuestras funciones mentales superiores: lenguaje, pensamiento, razonamiento, memoria, planificación de la acción, creatividad, etc.

 3) Cada uno de los hemisferios controla y ejecuta funciones diferentes o aspectos diferentes de una misma función. En términos generales, parece que en la mayor parte de las personas el hemisferio izquierdo controla la habilidad lingüística, numérica y de pensamiento analítico, mientras que el hemisferio derecho controla las habilidades espaciales complejas, como la percepción de patrones y aspectos de ejecución artística y musical. 

EL AUGE DE LA NEUROCIENCIA COGNITIVA.

 La neurociencia cognitiva se ha constituido como un campo científico reciente germinado a partir de la aproximación de dos disciplinas que inicialmente habían llevado itinerarios muy alejados: la psicología cognitiva, que estudia las funciones mentales superiores, y la neurociencia, que estudia el sistema nervioso que las sustenta. A pesar de que cada una de estas disciplinas ha contado con tradiciones separadas y con una historia previa singular, en los últimos años se ha realizado un gran esfuerzo por posibilitar la convergencia de ambas.

 La perspectiva y la orientación implementadas en la neurociencia cognitiva no son únicamente el resultado de la adición de ambas disciplinas, sino que van más allá. En los últimos años, los avances tecnológicos han posibilitado contar con diferentes técnicas –como la neuroimagen y las técnicas de estimulación cerebral no invasiva, entre otras– que han permitido profundizar en la comprensión de las funciones mentales y en su vinculación con los sistemas neurales subyacentes. 

La relación entre cerebro y mente es una de las cuestiones de gran calado filosófico que se han planteado a lo largo de la adquisición del conocimiento humano, constituyéndose como uno de los retos de mayor envergadura y trascendencia. 

¿Cómo es posible que de un conjunto ordenado de células con determinadas propiedades electrofisiológicas e inmersas en complejos procesos de comunicación química pueda emerger un estado mental? 

La neurociencia cognitiva, utilizando el método científico, está intentando contribuir a la comprensión de dicha relación. Para ello, este nuevo campo científico se centra en el estudio del funcionamiento cerebral desde una perspectiva dilatada y abierta, abordando diferentes planos de análisis, desde los aspectos moleculares y celulares hasta la comprensión de funciones mentales superiores como el lenguaje o la memoria, entre otras. 

Al respecto, la revolución de la neurociencia cognitiva se inició cuando la comunidad científica se dio cuenta de que para discernir el funcionamiento del cerebro necesitaba un posicionamiento multidisciplinar, lo que requería conocimientos sobre infinidad de hechos, desde la estructura de una molécula de acetilcolina hasta la razón por la que el perro de Pavlov segregaba saliva cuando sonaba la campana. Por este motivo, incidiendo en dichos planos de análisis, hoy en día la neurociencia cognitiva intenta dar una respuesta a cómo el cerebro recibe, integra y procesa la información y envía diferentes señales para regular múltiples funciones en el organismo, desde la puesta en marcha de la propia conducta hasta la regulación de distintos mecanismos homeostáticos y de los sistemas endocrino e inmunitario.

 Asimismo, atendiendo a los niveles más complejos de análisis, se intenta explicar cómo el sistema nervioso no sólo establece un puente de unión entre la información proveniente del medio y la respuesta que el organismo realiza para adecuarse a las demandas cambiantes del entorno, sino que convierte a los seres humanos en lo que son, subyace a sus emociones, a la resolución de problemas, a la inteligencia, al pensamiento, y a capacidades tan humanas como el lenguaje, la atención, o los mecanismos de aprendizaje y memoria. 

Teniendo presente el objeto de estudio de la neurociencia cognitiva y las perspectivas de análisis que utiliza, no es extraño que la investigación llevada a cabo en el seno de este campo científico llame la atención de la sociedad. La comprensión de la forma en que el cerebro permite que los seres humanos tengan conciencia de sí mismos y –a su vez– puedan posicionarse en el lugar de otros, y el conocimiento de las bases que posibilitan que uno sea capaz de hablar, comunicarse y almacenar la información son aspectos que atraen el foco de interés de muchas personas. 

En los últimos años, el descubrimiento de la base material de la actividad mental de orden superior y la profundización en el conocimiento de ésta han suscitado un gran interés en diferentes ámbitos, por ejemplo, en el caso de los medios de comunicación. La importancia internacional de esta disciplina queda reflejada no sólo por el notable incremento, en las últimas dos décadas, de publicaciones científicas en revistas especializadas, sino también porque resulta difícil encontrar departamentos de psicología, medicina y biología en los que no existan líneas de investigación que estén relacionadas con la neurociencia cognitiva, en una tentativa de análisis de las bases neurales y fisiológicas de las funciones mentales superiores.

 Este interés por el abordaje neurocientífico de los procesos cognitivos también se ha ido desarrollando últimamente en España y en otros países de habla hispana, hecho que se está poniendo de manifiesto en el aumento creciente de publicaciones por parte de diferentes investigadores españoles en las revistas internacionales más prestigiosas de neurociencia cognitiva. 

 Supóngase que quiera estudiar cuáles son las áreas del cerebro que intervienen durante el procesamiento de una tarea motora sencilla, por ejemplo, cuando los dedos de una mano se mueven en oposición al pulgar. Para ello, habría que introducir a la persona en la máquina de RM y pedirle que, cuando se le indique, mueva sus dedos uno a uno por períodos de 30 segundos consecutivos, alternando con períodos de descanso y repitiendo el proceso durante 5 o 6 veces.

 De esta forma, después de capturar la señal procedente del escáner y aplicando técnicas avanzadas de proceso, podría observarse qué regiones del cerebro han sufrido una vasodilatación causada por un incremento de la oxihemoglobina en sangre. En este contexto, aquella área que ha sufrido dicho cambio y a su vez ha superando un umbral estadístico preestablecido se mostraría con un color especifico que denotaría aquella región cerebral implicada en el proceso motor que es objeto de estudio. Al extraer esa señal de una tarea, aun tan sencilla como la tarea motora, el investigador se enfrenta con la dificultad de deshacerse de otras señales producidas por el cerebro y que no están relacionadas con la tarea aplicada. A estas señales se las conoce como «ruido» o actividad basal, y hasta no hace mucho tiempo fueron consideradas como producto de procesos fisiológicos tanto cardíacos como respiratorios. Sin embargo, hoy en día se sabe con certeza que este «ruido» también contiene una actividad producida intrínsecamente por el propio cerebro y está correlacionado con distintos circuitos corticales bien identificados. A dicha actividad de baja frecuencia se la conoce como fluctuaciones espontáneas cerebrales.

Antecedentes del estudio de las fluctuaciones espontáneas cerebrales:

El inventor del electroencefalograma (EEG), Hans Berger, fue el primero en observar que el cerebro está en constante actividad. Este investigador destacó en 1929 que las oscilaciones eléctricas capturadas por un electroencefalógrafo continuaban en actividad aun cuando la persona se encontraba en estado de reposo. Sin embargo, el hecho de que las medidas electroencefalográficas no se pueden localizar con precisión, debido a la baja resolución espacial de la técnica, impidió que esta idea siguiera desarrollándose. Esto llevó a que los investigadores focalizaran su trabajo en detectar la activación de ciertas regiones cerebrales mientras un individuo emite una respuesta ante una tarea o estímulo controlado en el tiempo.

Para poder obtener la actividad eléctrica que está relacionada con un determinado estímulo o proceso cognitivo, se realizan múltiples ensayos, se promedian las activaciones que se producen durante la tarea y se desechan las señales cerebrales espontáneas que no están implicadas.

A partir de estos avances fue cuando la RMf surgió como nueva técnica para analizar la función cerebral, ya que –comparada con la del EEG– cuenta con una mejor resolución espacial. Esto permitió obtener resultados espectaculares en el campo de la neurociencia cognitiva (entre otras ciencias), ya que detectan activaciones cerebrales en regiones mucho más precisas relacionadas con determinados procesos cognitivos.

En el ser humano, el cerebro representa el 2 % de toda su masa corporal y, a pesar de ser sólo una pequeña parte del cuerpo, es el responsable de utilizar el 20 % de la energía consumida por el hombre. Cuando se lleva a cabo una tarea o actividad específi ca que implique concentración o refl exión, sólo se utiliza el 5 % de esta energía metabólica.

 De hecho, justamente este 5 % es el que puede ser medido y observado por medio de la RMf. Es en este momento cuando se plantea la siguiente cuestión: si esto es así ¿en qué emplea el cerebro la mayor cantidad de energía? Anteriormente se comparaba la funcionalidad de este órgano a la de un ordenador, de modo que dejaba de funcionar cuando se «bloqueaba». Del mismo modo, y siguiendo con el símil, se pensaba que la mayor actividad cerebral se realizaba mientras el cerebro estaba encendido o realizando alguna determinada actividad.

 Sin embargo, con el avance de la tecnología y de la investigación, se ha podido comprobar que esta idea es errónea, ya que la actividad cerebral continúa aun estando en estado de reposo, cuando el cerebro deja de pensar de manera focalizada e incluso hasta en los períodos de sueño. Para poder estudiar esta actividad cerebral en reposo, que como ya puede intuirse, es en la que el cerebro consume más energía, se utiliza la técnica de RMf-reposo, sin la necesidad de presentar una tarea o estímulo específico. El hecho de poder estudiar la función cerebral en dicho estado brinda interesantes planteamientos nuevos tanto para el área de la investigación como para la intervención clínica, ya que es una técnica fácil de aplicar y que permite obtener resultados fiables y reproducibles.