Un retrato neuronal de la mente humana

La pionera en imágenes cerebrales Nancy Kanwisher, que usa la IRMf para ver la actividad en las regiones del cerebro (a veces del suyo), nos comparte lo que ella y sus colegas han aprendido. El cerebro está hecho tanto de componentes especializados como de una maquinaria de uso general. Otra sorpresa: aún queda mucho por aprender.

Hoy quiero hablar

de un proyecto que se
está llevando a cabo

por científicos de todo el mundo

para crear un retrato neuronal
de la mente humana.

Y la idea central de este trabajo

es que la mente humana y el cerebro

no es solo un procesador con
propósito general,

sino es una colección de componentes
de alta especialización y

cada uno soluciona un
problema específico diferente,

pero que, sin embargo,
en su conjunto constituyen

lo que somos como
seres humanos y pensadores.

Para ilustrar esta idea,

imaginen la siguiente situación:

Vas al jardín infantil de tu hijo.

Como de costumbre,
hay una docena de niños allí

esperando que los recojan,

pero esta vez,

las caras de los niños se ven
extrañamente similares,

y no puedes decidir
qué niño es el tuyo.

¿Necesitas lentes nuevos?

¿Estás volviéndote loca?

Haces una verificación mental rápida.

No, parece que
estás pensando con claridad,

y tu visión es perfectamente nítida.

Y todo parece normal

excepto las caras de los niños.

Puedes ver las caras,

pero no se ven distintas,

y ninguna de ellas parece familiar,

y es solo mediante una
cinta naranja en el pelo

que encuentras a tu hija.

Esta pérdida repentina de
la capacidad de reconocer las caras

realmente le sucede a la gente.

Se llama prosopagnosia,

y es el resultado del daño

de una parte particular del cerebro.

Lo más llamativo

es que solo afecta el
reconocimiento de la cara

todo lo demás está bien.

La prosopagnosia es uno de
los muchos déficits mentales

sorprendentemente específicos que
pueden ocurrir después de daño cerebral.

Estos síndromes colectivamente

han sugerido durante mucho tiempo

que la mente está repartida
en distintos componentes,

pero el esfuerzo para
descubrir esos componentes

ha ido a mucha mayor velocidad

con la invención de la tecnología
de imágenes cerebrales,

especialmente la imagen
por resonancia magnética (IRM).

El IRM permite ver la anatomía interna

en alta resolución,

voy a mostrarles

un conjunto de IRMs
de cortes transversales

de un objeto familiar,

iremos a través de ellos

e intentarán averiguar qué objeto es.

Empezamos.

No es tan fácil.
Es una alcachofa.

Bueno, probemos con otra,

empezando en la parte inferior
hasta la parte superior.

¡Brócoli!
¡Es una cabeza de brócoli.

¿No es hermoso?
Me encanta.

Bueno, aquí hay otra.
Es un cerebro, por supuesto.

De hecho, es mi cerebro.

Estamos pasando
rebanadas de mi cabeza.

Esa es mi nariz
a la derecha, y ahora

vamos por aquí, aquí mismo.

Esta imagen es bonita,
si me permiten decirlo,

pero solo muestra la anatomía.

El avance realmente genial
con imágenes funcionales

ocurrió al descubrir
cómo hacer

imágenes que no solo muestren
la anatomía sino la actividad,

es decir, cuándo se activan las neuronas.

Así es cómo funciona.

El cerebro es como los músculos.

Cuando se activan,

aumentan el flujo sanguíneo
para realizar la actividad,

y por suerte, el control del flujo
de sangre al cerebro es local,

por lo que si un grupo de neuronas,
por ejemplo, aquí,

se activa y empieza a trabajar,

entonces aumenta
el flujo de sangre justo allí.

El IRM funcional registra ese
aumento del flujo sanguíneo,

que produce una mayor
respuesta del IRM

donde la actividad neuronal aumenta.

Para darles una idea concreta

de cómo es un experimento IRM funcional

y lo qué se puede aprender de él

y lo que no se puede,

permítanme describir uno
de los primeros estudios que hice.

Queríamos saber si había una parte
especial del cerebro para reconocer caras,

y ya había razones para pensar
que puede haber tal cosa

por este fenómeno de prosopagnosia

que describí hace un momento,

pero nadie había visto nunca
esa parte del cerebro

en una persona normal,

así que nos pusimos a buscarla.

Yo fue el primer sujeto.

Entré en el escáner, me tumbé boca arriba,

mantuve la cabeza
tan quieta como pude

mientras miraba imágenes
de rostros como estos

y objetos como estos

y rostros y objetos por horas.

Así que como alguien que está
muy cerca del récord del mundo

del mayor total de horas dentro
de un escáner de IRM,

puedo decir que
una de las habilidades

más importantes para
la investigación de IRM

es el control de la vejiga.

(Risas)

Cuando salí del escáner,

hice un análisis rápido de los datos,

buscando cualquier parte de mi cerebro

que hubiera producido una mayor
respuesta al mirar las caras

que al mirar los objetos,

y esto es lo que vi.

Esta imagen se ve horrible
para los estándares actuales,

pero en ese momento
pensé que era hermosa.

Lo que muestra es que la región justo ahí,

esa pequeña burbuja,

que es cerca del tamaño
de una aceituna

y está en la base de
la superficie de mi cerebro

como a dos cm de aquí.

Y lo que esa parte de
mi cerebro está haciendo

es producir una mayor
respuesta de IRM,

es decir, una mayor actividad neuronal,

al mirar las caras

que al mirar los objetos.

Es bastante impresionante,

pero ¿cómo sabemos que
esto no es una casualidad?

Bueno, la forma más fácil

es simplemente hacer
el experimento de nuevo.

Así que volví en el escáner,

Miré más caras y
miré más objetos

y obtuve una mancha parecida,

y luego lo hice otra vez

y lo hice de nuevo

y una y otra vez,

y entonces

decidí creer que era correcto.

Pero aún así, tal vez esto
es algo raro en mi cerebro

y nadie más tiene una
de estas cosas allí,

así que para saberlo, escaneamos
a muchas otras personas

y encontramos que casi todo el mundo

tiene esa pequeña región para
el reconocimiento de rostros.

en un lugar similar del cerebro.

Así que la siguiente pregunta fue,

¿qué hace esto realmente?

¿Es realmente especializada o
solo es para el reconocimiento facial?

Bueno, quizá no, ¿verdad?

Tal vez no solo responde a las caras

sino a cualquier parte del cuerpo.

Tal vez responde a algo humano

o cualquier ser viva

o a cualquier cosa redonda.

La única forma de estar
realmente seguros de que esa región

está especializada en
el reconocimiento facial

es descartar todas esas hipótesis.

Así que pasamos la mayor
parte de los siguientes dos años

escaneando a personas
mientras veían muchos

tipos diferentes de imágenes,

y demostramos que
esa parte del cerebro

responde de manera sensible al mirar

cualquiera de las imágenes que
sean caras de algún tipo,

y responde mucho menos fuerte

a cualquier imagen
que no sea una cara,

como algunas de estas.

Así que ¿finalmente resolvimos el caso

de que esta región es necesaria
para el reconocimiento facial?

No, no lo hemos hecho.

Las imágenes cerebrales no pueden decir

si una región es necesaria para nada.

Todo lo que se puede obtener

son regiones que
se encienden y se apagan

conforme la gente piensa
pensamientos diferentes.

Para saber si es necesaria una
parte para una función mental,

necesitamos jugar con ella y ver qué pasa,

y normalmente no hacemos hacer eso.

Pero una gran oportunidad surgió

hace muy poco, cuando
un par de colegas míos

examinaban a este hombre con epilepsia

y que se muestra aquí
en su cama de hospital

con unos electrodos

en la superficie de su cerebro

para identificar la fuente
de sus convulsiones.

Así que resultó que por casualidad

que dos de los electrodos

estaban arriba del área de los rostros.

Así que, con el
consentimiento del paciente,

los médicos le preguntaron qué pasó

cuando estimularon eléctricamente
esa parte de su cerebro.

El paciente no sabe

dónde están los electrodos,

y nunca ha oído hablar
de la zona de rostros.

Así que vamos a ver qué pasa.

Se comienza con una condición de control

que dice "SHAM" casi invisible

en rojo en la parte inferior izquierda,

cuando no hay corriente,

y oirán al neurólogo hablarle al
paciente en primer lugar. Veamos.

Neurólogo: Está bien,
basta con ver mi cara

y dime qué sucede al hacer esto.

¿De acuerdo?

Paciente: Bueno.

Neurólogo: Uno, dos, tres.

Paciente: Nada.
Neurólogo: ¿Nada? Bueno.

Voy a hacerlo una vez más.

Mira mi cara.

Uno, dos, tres.

Paciente: Ud. acaba de
convertirse en alguien más.

Su cara se transformó.

Su nariz se aflojó,
se fue a la izquierda.

Casi se veía como alguien
que había visto antes,

pero alguien diferente.

Ese fue un viaje.

(Risas)

Nancy Kanwisher: Este experimento...

(Aplausos)

Este experimento,
finalmente, cerró el caso,

esta región del cerebro no solo

responde selectivamente a las caras

sino que está implicada causalmente
en la percepción de los rostros.

Así que revisé estos detalles

sobre la región de los rostros
para demostrar

realmente que una parte del cerebro

está implicada selectivamente
en un proceso mental específico.

A continuación, iré más rápidamente por

algunas de las otras regiones
especializadas del cerebro

que nosotros y otros han encontrado.

Para hacer esto, he pasado mucho tiempo

en el escáner en el último mes

para mostrar estas cosas en mi cerebro.

Así que empezamos.
Aquí está mi hemisferio derecho.

Están viendo mi cerebro de este lado.
Con la cabeza de esta manera.

Imagínenlo sin el cráneo

y se ve la superficie del cerebro así.

Como pueden ver,

la superficie del cerebro
está toda plegada.

Esto no es bueno.
Algo podría ocultarse allí.

Queremos ver todo,

así que vamos a inflarlo
para poder ver todo.

Vemos el área de los rostros
del que he estado hablando

que responde a las imágenes como éstas.

Para ver esto, giramos el cerebro

y vemos en la base de
la superficie interior

y ahí está, esa es mi área de los rostros.

Justo a la derecha hay otra región

que se muestra en color morado

que responde al procesar
la información de color,

y cerca de esas regiones
hay otras regiones

que están implicadas en
la percepción de lugares,

como ahora mismo, estoy
viendo este espacio a mi alrededor

y estas regiones en verde justo allí

están realmente activas.

Hay otra en la superficie exterior

donde hay un par de
regiones del rostro también.

También en esta área

hay una región que está
involucrada de forma selectiva

en el procesamiento del
movimiento visual,

como estos puntos móviles.

y es el amarillo en la parte
inferior del cerebro,

y cerca hay una región que responde

si nos fijamos en imágenes de
cuerpos y partes del cuerpo

como éstas y se muestra en verde lima

en la parte inferior del cerebro.

Todas estas regiones

están implicadas en aspectos específicos
de la percepción visual.

¿Nos hemos especializado
regiones del cerebro

para otros sentidos, como el oído?

Sí, lo hemos hecho. Así que si
giramos el cerebro un poco,

aquí hay una región en azul oscuro

que reportamos hace apenas
un par de meses,

y esta región responde fuertemente

al oír los sonidos con
tono, como estos.

(Sirenas)

(Música de Cello)

(Timbre)

En contraste, la misma región
no responde fuertemente

al escuchar sonidos
perfectamente conocidos

que no tienen un tono claro, como estos.

(Mordiscos)

(Redoble de tambores)

(Cisternas de los inodoros )

Bueno. Junto esta zona

hay otras regiones que
son selectivamente sensibles

al escuchar los sonidos del habla.

Veamos estas mismas regiones

en mi hemisferio izquierdo; hay
una disposición similar,

no idéntica, pero similar,

y la mayoría de las
mismas regiones están aquí,

aunque a veces diferentes en tamaño.

Ahora, todo lo que he mostrado hasta ahora

son regiones involucradas en diferentes
aspectos de la percepción,

visual y auditiva.

¿Hay regiones del cerebro especializadas

para procesos mentales
sofisticados y complicados?

Sí, sí hay.

Así que aquí en rosa son
mis regiones lingüísticas.

Se conoce desde hace mucho tiempo

que esa área general del cerebro

está implicada en el
procesamiento del lenguaje,

pero hemos demostrado recientemente

que estas regiones de color rosa

responden de manera
extremadamente selectiva.

Responden cuando se entiende
el significado de una oración,

pero no cuando se hacen
otras cosas mentales complejas,

como el cálculo mental

o almacenar información en la memoria

o apreciar una estructura compleja

en una pieza musical.

La región más increíble
que se ha encontrado

es esta de aquí en turquesa.

Esta región responde

cuando se piensa en lo
que otra persona está pensando.

Esto puede parecer una locura,

pero en realidad, los humanos
hacemos esto todo el tiempo.

Están haciendo esto al darse cuenta

que su pareja se va a preocupar

si no la llama para decirle
que se les hizo tarde.

Estoy haciendo esto con esa región
de mi cerebro en este momento

cuando me doy cuenta que Uds.

probablemente se están preguntando sobre

todo ese territorio gris,
desconocido en el cerebro,

y qué hay con eso.

Bueno, también me lo pregunto

y estamos haciendo muchos
experimentos en el laboratorio

para tratar de encontrar otros

posibles especializaciones en el cerebro

para otras funciones
mentales muy específicas.

Pero lo más importante,
no creo que tengamos

especializaciones en el cerebro

para cada función mental importante,

incluso las funciones que puedan
ser críticas para la supervivencia.

De hecho, hace unos años,

había un científico en mi laboratorio

que estaba convencido de

que había encontrado una región

para detectar alimentos,

y respondía muy fuerte en el escáner

cuando la gente veía imágenes como ésta.

Y aún más, encontró una respuesta similar

en más o menos la misma ubicación

en 10 de 12 sujetos.

Estaba emocionado

y corría alrededor del laboratorio

diciéndole a todos que iba a ir a Oprah

con su gran descubrimiento.

Pero entonces ideó la prueba crítica:

Mostró a los sujetos imágenes
de comida como éstas

y las comparó con imágenes
muy similares en

color y forma, pero que
no eran alimentos, como éstas.

Y su región respondió igual

a ambos conjuntos de imágenes.

No era una zona de alimentos,

era solo una región que
le gustan los colores y formas.

Hasta ahí con Oprah.

Pero entonces la pregunta
es, por supuesto,

¿cómo procesamos todas estas otras cosas

para las que no tenemos regiones
especializadas del cerebro?

Creo que la respuesta
es que, además de

estos componentes altamente especializados
que he estado describiendo,

también hay una gran cantidad de
maquinaria de uso muy general

que nos permite hacer frente a

cualquier problema que se presente.

De hecho, hemos demostrado
recientemente que

estas regiones aquí en blanco

responden cada vez que se hace
cualquier tarea mental difícil

al menos de las 7 que hemos probado.

Cada una de las regiones del
cerebro que he descrito

el día de hoy

está presente en aproximadamente
la misma ubicación

en cada sujeto normal.

Podría escoger a cualquiera de Uds.,

meterlo en el escáner,

y encontrar cada una de
esas regiones en su cerebro,

y se vería como mi cerebro,

Aunque las regiones serían
ligeramente diferentes

en su ubicación exacta y en su tamaño.

Lo importante para mí
acerca de este trabajo

no son los lugares particulares
de estas regiones del cerebro,

sino el simple hecho de que tenemos

componentes selectivos y específicos
de la mente y el cerebro en primer lugar.

Digo, podría haber sido de otra manera.

El cerebro podría haber sido un solo,

procesador de propósito general,

más como un cuchillo de cocina

que una navaja suiza.

En su lugar, lo que las imágenes
cerebrales han mostrado

es esta imagen rica e interesante
de la mente humana.

Así que tenemos esta imagen
de una máquina

de propósito general en nuestras cabezas

además de esta matriz sorprendente

de componentes muy especializado.

Es pronto en esta empresa.

Hemos pintado solo las primeras pinceladas

en nuestro retrato neuronal
de la mente humana.

Las preguntas fundamentales
siguen sin respuesta.

Por ejemplo, ¿qué hacen cada una
de estas regiones exactamente?

¿Por qué necesitamos tres áreas del rostro

y tres áreas de lugar,

y cómo dividen el trabajo entre ellos?

En segundo lugar, ¿cómo se conectan

todas ellas en el cerebro?

Con la difusión de imágenes,

se puede rastrear haces de neuronas

que se conectan a diferentes
partes del cerebro,

y con este método que se muestra aquí,

se puede rastrear las conexiones de
las neuronas individuales en el cerebro,

potencialmente algún día nos
dará un diagrama del cableado

de todo el cerebro humano.

En tercer lugar,
¿cómo se contruye toda esta

estructura sistemática,

tanto en el desarrollo en la infancia

como en la evolución de nuestra especie?

Para hacer frente a ese tipo de preguntas,

los científicos están explorando

otras especies de animales,

y también están escaneando
a los bebés humanos.

Muchas personas justifican el alto
costo de la investigación en neurociencias

señalando que puede ayudarnos algún día

para tratar trastornos cerebrales como
el Alzheimer y el autismo.

Ese es un objetivo muy importante,

y estaría encantada si alguno de
mis trabajos contribuyera a ello,

pero arreglar las cosas descompuestas
en el mundo

no es por lo único
que vale la pena hacerlo.

El esfuerzo por entender la
mente humana y el cerebro

vale la pena incluso si nunca
llevara al tratamiento

de una sola enfermedad.

¿Qué podría ser más emocionante

que entender los mecanismos fundamentales

que subyacen en la experiencia humana,

entender, en esencia, lo que somos?

Esta es, creo, la mayor
búsqueda científica

de todos los tiempos.

(Aplausos)