Regiones cerebrales se sincronizan para activar la atención

Nuevos hallazgos por imágenes han revelado que el cerebro parece sincronizar la actividad de varias de sus áreas para que a una persona le resulte posible concentrarse en una tarea específica.

Los investigadores piensan que este proceso, similar a cómo se sintonizan varios intercomunicadores en una misma frecuencia, puede ayudar a establecer sólidos canales de comunicación entre las áreas del cerebro que detectan los estímulos sensoriales. “Creemos que el cerebro no sólo pone en alerta las regiones que facilitan la atención, sino que también se asegura de que esas regiones tengan líneas abiertas para comunicarse entre sí” dijo la autora principal, Amy Daitch, investigadora y estudiante graduada de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis (MO, EUA).

Los hallazgos del estudio fueron publicados antes de impresión, el 11 de noviembre de 2013 en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). Las personas que sufren de lesiones cerebrales o accidentes cerebrovasculares, con frecuencia tienen dificultades para prestar atención y concentrarse. “El déficit de atención cuando hay una lesión cerebral ha sido considerado como una pérdida de los recursos necesarios para concentrarse en una tarea”, dijo el autor principal, Maurizio Corbetta, MD, profesor de neurología. “Sin embargo, este estudio muestra que la alineación temporal de las respuestas de diferentes áreas del cerebro es también un mecanismo muy importante que contribuye a la atención y podría ser afectado por una lesión cerebral”.

La atención permite que las personas hagan caso omiso de los estímulos sensoriales ajenos, de modo similar a que un conductor no tenga en cuenta un celular sonando y preste atención a los estímulos importantes, como ingresar a una carretera delante de otro vehículo. Para examinar las alteraciones cerebrales relacionadas con la atención, los científicos emplearon rejillas de electrodos implantados temporalmente en el cerebro de unos pacientes con epilepsia. El coautor principal Eric Leuthardt, MD, profesor asociado de neurocirugía y bioingeniería, utiliza esas redes para mapear los tejidos del cerebro antes de una extirpación quirúrgica que permite aliviar convulsiones incontrolables.

Con autorización del paciente, esas rejillas también pueden permitir al laboratorio del Dr. Leuthardt estudiar la actividad del cerebro humano con un grado de detalle que no está al alcance de ninguna otra tecnología. Por lo general, el Dr. Corbetta y sus colegas investigan la atención mediante el uso de diversas formas de obtener imágenes por resonancia magnética (RM), lo cual les permite identificar unos cambios que se producen cada 2 o 3 segundos en la actividad cerebral. Sin embargo, con las rejillas en posición, los Dres. Corbetta y Leuthardt pueden estudiar los cambios que ocurren en milisegundos.

Los científicos escanearon mediante resonancia magnética los cerebros de siete pacientes de epilepsia, antes de la implantación de la rejilla, para cartografiar regiones que se sabe que contribuyen a la atención. Con las rejillas en posición, los investigadores monitorizaron las células del cerebro cuando los pacientes observaban objetivos visuales, dirigiendo su atención a diferentes ubicaciones en una pantalla de computador sin mover los ojos. Cuando los pacientes observaban los objetivos, presionaban un botón para informar a los científicos que los habían visto.

“Analizamos las oscilaciones cerebrales que reflejan las fluctuaciones en la excitabilidad de una región cerebral particular, es decir, cuán fácil o difícil resulta para una neurona responder a un estímulo”, dijo la Sra. Daitch. “Si las áreas del cerebro que participan en la detección de un estímulo están en su máxima excitabilidad, resultará mucho más probable que se detecte un estímulo”.

La excitabilidad generalmente aumenta y cae en las células que comprenden una región específica del cerebro. Pero estas oscilaciones normalmente no están alineadas entre las diferentes regiones del cerebro. Los resultados revelaron que en cuanto los pacientes enfocaron su atención, las regiones del cerebro más importantes para prestar atención a los estímulos visuales modificaron sus ciclos de excitabilidad, haciendo que se empezaran a alcanzar los picos de sus ciclos al mismo tiempo. Los ciclos de excitabilidad no variaron en las regiones que no participan en la atención. “Si los ciclos de dos regiones del cerebro están fuera de alineación, se reducen las posibilidades de que una señal consiga pasar de una región a otra”, dijo el Dr. Corbetta.

Los científicos están tratando ahora de determinar si conocer no sólo la ubicación sino también el ritmo de la tarea permitiría a los participantes lograr más rápidamente la alineación de la excitabilidad de las regiones del cerebro.

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Washington University School of Medicine in St. Louis