Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalem y UC Berkeley registraron la actividad eléctrica en los cerebros de pacientes con epilepsia mientras les mostraban varias imágenes en un intento de averiguar dónde se almacenan las imágenes persistentes en el cerebro y cómo accedemos conscientemente a esas imágenes.
Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalem y la Universidad de California, Berkeley, han progresado en la comprensión de la desconcertante aflicción conocida como negligencia unilateral, donde las víctimas de accidentes cerebrovasculares pierden la noción consciente de la mitad de lo que perciben sus ojos.
Los científicos han identificado una región en el cerebro donde las imágenes visuales sostenidas se retienen durante unos segundos.
Al registrar la actividad cerebral de los electrodos colocados en los cerebros de los pacientes, descubrieron que las áreas visuales del cerebro retienen información sobre un objeto percibido a un bajo nivel de actividad durante un período prolongado, lo que sugiere una base neuronal para una percepción estable. Las cortezas prefrontal y parietal se activan cuando se percibe algo nuevo, mientras que el área occipitotemporal de la corteza visual mantiene un nivel sostenido pero bajo de actividad.
Estos hallazgos proporcionan información sobre la diferencia entre percibir algo y ser consciente de percibirlo, lo que podría tener implicancias para los pacientes en coma y el desarrollo de tratamientos para los trastornos de la conciencia.
Más de una cuarta parte de todas las víctimas de accidentes cerebrovasculares desarrollan un trastorno extraño: pierden la conciencia de la mitad de todo lo que perciben sus ojos.
Después de un derrame cerebral en la mitad derecha del cerebro, por ejemplo, una persona puede comer solo lo que está en el lado derecho del plato porque no es consciente de la otra mitad. La persona puede ver solo la mitad derecha de una foto e ignorar a una persona en su lado izquierdo.
Sin embargo, sorprendentemente tales víctimas de accidente cerebrovascular pueden reaccionar emocionalmente a toda la foto o escena. Sus cerebros parecen estar asimilándolo todo, pero estas personas son conscientes de solo la mitad del mundo.
Esta aflicción desconcertante, llamada negligencia unilateral, resalta una pregunta de larga data en la ciencia del cerebro: ¿Cuál es la diferencia entre percibir algo y ser consciente o consciente de percibirlo? Es posible que no note conscientemente que pasó por una tienda de zapatos mientras se desplazaba por su feed de Instagram, pero comenzó a buscar ventas de zapatos en línea. Tu cerebro registra cosas de las que no tomas nota conscientemente.
Neurocientíficos de la Universidad Hebrea de Jerusalem y la Universidad de California, Berkeley, ahora informan que pueden haber encontrado la región del cerebro donde estas imágenes visuales sostenidas se retienen durante los pocos segundos que las percibimos. Ellos publicaron sus hallazgos en la revista Cell Reports.
“La conciencia, y en particular, la experiencia visual, es lo más importante que todos sienten desde el momento en que abren los ojos cuando se despiertan por la mañana hasta el momento en que se van a dormir”, dijo la estudiante de doctorado de la Universidad Hebrea Gal Vishne, autora principal del artículo. “Nuestro estudio es sobre su experiencia cotidiana”.
Si bien los hallazgos aún no explican cómo podemos desconocer lo que percibimos, estudios como estos podrían tener aplicaciones prácticas en el futuro, tal vez permitiendo a los médicos saber a partir de la actividad cerebral de un paciente en coma si la persona todavía es consciente del mundo exterior y potencialmente capaz de mejorar. Comprender la conciencia también puede ayudar a los médicos a desarrollar tratamientos para los trastornos de la conciencia.
“La inspiración para toda mi carrera científica proviene de pacientes con accidente cerebrovascular que sufren de negligencia unilateral, donde simplemente ignoran a la mitad del mundo”, dijo el autor principal. Leon Deouell, profesor de psicología de la Universidad Hebrea y miembro del Centro Edmond y Lily Safra para las Ciencias del Cerebro. “Eso realmente desencadenó todo mi interés en la cuestión de la conciencia consciente. ¿Cómo es que puedes tener la información, pero aun así no reconocerla como algo que estás experimentando subjetivamente, no actuar sobre ella, no mover tus ojos hacia ella, no agarrarla? ¿Qué se requiere para que algo no solo sea sentido por el cerebro, sino para que tengas una experiencia subjetiva? Comprender eso eventualmente nos ayudaría a comprender lo que falta en el sistema cognitivo y en los cerebros de los pacientes que tienen este tipo de síndrome”.
“Estamos agregando una pieza al rompecabezas de la conciencia: cómo las cosas permanecen en el ojo de tu mente para que actúes”, agregó. Robert Knight, también autor principal y profesor de psicología de UC Berkeley y miembro del Instituto de Neurociencia Helen Wills.
El cerebro tiene una respuesta transitoria y sostenida
Deouell señaló que, durante unas seis décadas, los estudios eléctricos del cerebro humano se han concentrado casi exclusivamente en el aumento inicial de la actividad después de que se percibe algo. Pero este pico desaparece después de unos 300 o 400 milisegundos, mientras que a menudo miramos y somos conscientes de las cosas durante segundos o más.
“Eso deja mucho tiempo que no se explica en términos neuronales”, dijo.
En busca de una actividad más duradera, los neurocientíficos obtuvieron el consentimiento para realizar pruebas en 10 personas cuyos cráneos se abrían para que se pudieran colocar electrodos en la superficie del cerebro para rastrear la actividad neuronal asociada con los ataques epilépticos. Los investigadores registraron la actividad cerebral de los electrodos mientras mostraban diferentes imágenes a los pacientes en una pantalla de computadora durante diferentes períodos de tiempo, hasta 1,5 segundos. Se les pidió a los pacientes que presionaran un botón cuando vieran una prenda ocasional para asegurarse de que realmente estaban prestando atención.
La mayoría de los métodos utilizados para registrar la actividad neuronal en humanos, como la resonancia magnética funcional (fMRI) o la electroencefalografía (EEG), solo permiten a los investigadores hacer inferencias detalladas sobre dónde está ocurriendo la actividad cerebral o cuándo, pero no ambas. Mediante el empleo de electrodos implantados dentro del cráneo, los investigadores de la Universidad Hebrea y UC Berkeley pudieron cerrar esta brecha.
Después de analizar los datos utilizando el aprendizaje automático, el equipo descubrió que, contrariamente a estudios anteriores que vieron solo una breve explosión de actividad en el cerebro cuando se percibió algo nuevo, las áreas visuales del cerebro en realidad retuvieron información sobre el percepto en un bajo nivel de actividad durante mucho más tiempo. El patrón sostenido de actividad neuronal fue similar al patrón de la actividad inicial y cambió cuando una persona vio una imagen diferente.
“Esta representación estable sugiere una base neuronal para la percepción estable a lo largo del tiempo, a pesar del nivel cambiante de actividad”, dijo Deouell.
A diferencia de algunos estudios anteriores, encontraron que las cortezas prefrontal y parietal en la parte frontal del cerebro se activan solo cuando se percibe algo nuevo, y la información desaparece por completo en medio segundo (500 milisegundos), incluso para un estímulo mucho más largo.
El área occipitotemporal de la corteza visual en la parte posterior del cerebro también se vuelve muy activa brevemente, durante aproximadamente 300 milisegundos, y luego cae a un nivel sostenido pero bajo, alrededor del 10% al 20% del pico inicial. Pero el patrón de actividad no desaparece; en realidad, dura inalterado aproximadamente mientras una persona vea una imagen.
“La corteza frontal está involucrada en la detección de algo nuevo”, explicó Deouell. “Pero también se ve una representación continua en las regiones sensoriales de nivel superior”.
La secuencia de eventos en el cerebro podría interpretarse de varias maneras. Knight y Vishne se inclinan hacia la idea de que la conciencia consciente viene cuando la corteza prefrontal accede a la actividad sostenida en la corteza visual. Deouell sospecha que la conciencia surge de las conexiones entre muchas áreas del cerebro, siendo la corteza prefrontal solo una de ellas.
Los hallazgos del equipo han sido confirmados por el Consorcio Cogitate. Aunque los resultados del consorcio aún están a la espera de revisión por pares, fueron descritos en un evento de junio en la ciudad de Nueva York que fue anunciado como un enfrentamiento entre dos teorías “principales” de la conciencia. Tanto los resultados de Cell Reports como los resultados no publicados podrían encajar en cualquiera de las teorías de la conciencia.
“Esa colaboración adversarial involucra dos teorías de algo así como 22 teorías actuales de la conciencia”, advirtió Deouell. “Muchas teorías generalmente significan que no entendemos”.
Sin embargo, los dos estudios y otros estudios en curso que forman parte de la colaboración adversarial iniciada por la Fundación Templeton podrían conducir a una teoría de la conciencia verdadera y comprobable.
“Con respecto a las predicciones de las dos teorías que pudimos probar, ambas son correctas. Pero mirando el panorama más amplio, ninguna de las teorías en su forma actual funciona, a pesar de que encontramos que cada una tiene algún grano de verdad, en este momento “, dijo Vishne. “Con tanto aún desconocido sobre la base neuronal de la conciencia, creemos que se deben recopilar más datos antes de que un nuevo ave fénix pueda surgir de las cenizas de las teorías anteriores”.
Los estudios futuros planeados por Deouell y Knight explorarán la actividad eléctrica asociada con la conciencia en otras regiones del cerebro, como las áreas que se ocupan de la memoria y las emociones.
Edden Gerber (estudiante de doctorado de la Universidad Hebrea) también es coautora del artículo.
El estudio fue apoyado por la Fundación Binacional de Ciencia Estados Unidos-Israel (2013070) y el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares de los Institutos Nacionales de Salud (R01 NS021135).
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