martes, 25 de octubre de 2016

Cuida tu cerebro. Aprende música.


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La música probablemente consigue algo único. Estimula el cerebro de una manera muy potente, debido a nuestra conexión emocional con ella.


Mientras que los juegos de entrenamiento cerebral y las aplicaciones para smartphones pueden no estar a la altura de su fama, ciertas otras actividades y un estilo de vida adecuado, pueden tener beneficios neurológicos que promueven la salud general del cerebro y pueden ayudar a mantener la mente lúcida a medida que envejecemos. Una de ellas es la formación musical. La investigación muestra que aprender a tocar un instrumento musical es beneficioso para los niños y adultos por igual, e incluso puede ser útil para aquellos pacientes que se recuperan de lesiones cerebrales.

Plasticidad cerebral


La plasticidad es una característica fundamental de la organización de la función cerebral humana. Tradicionalmente, se pensaba que el cerebro fijaba su cableado después de un período crítico en el desarrollo. Sin embargo, ahora se acepta que el cerebro tiene una notable capacidad de modificar su organización estructural y funcional durante toda la vida, en respuesta a cambios producidos en nuestro medio ambiente. Esta plasticidad cerebral subyace en el desarrollo normal y la maduración, en la habilidad para el aprendizaje y la memoria, en la recuperación tras una lesión cerebral, así como en las consecuencias de una  privación sensorial o de un enriquecimiento ambiental.

El aprendizaje de habilidades ofrece un modelo útil para el estudio de la plasticidad, ya que puede ser fácilmente manipulado en un entorno experimental. En particular, la composición musical (por ejemplo, aprender a cantar o tocar un instrumento musical) es una actividad que normalmente se inicia temprano en la vida, mientras que el cerebro es más sensible a los cambios plásticos, y con frecuencia se continúa durante toda la vida de los músicos. Por otra parte, tocar música implica múltiples modalidades sensoriales y de planificación motora, de preparación y de ejecución. La idea de que la práctica musical puede ser un fuerte estimulador multimodal para la plasticidad cerebral se remonta a principios del siglo XX, cuando Ramón y Cajal (1.904-1.999) argumentó que la experiencia de la música se asocia con cambios anatómicos en el cerebro.

Tocar un instrumento musical es una experiencia rica y compleja que implica integrar la información de los sentidos de la vista, el oído y el tacto, así como los movimientos finos, y aprender a hacerlo puede inducir cambios a largo plazo en el cerebro. Los músicos profesionales son intérpretes altamente cualificados que pasan años de entrenamiento, y proporcionan un laboratorio natural en el que los neurocientíficos pueden estudiar cómo se producen  tales cambios – referidos a la plasticidad que depende de la experiencia- a lo largo de toda la vida útil.

Cambios en la estructura cerebral


Los estudios iniciales que exploraron el cerebro revelaron diferencias significativas en la estructura del cerebro entre los músicos y los no músicos de la misma edad. Por ejemplo, el cuerpo calloso, un haz masivo de fibras nerviosas que conectan los dos hemisferios del cerebro, es significativamente mayor en los músicos. Las áreas del cerebro implicadas en el movimiento, la audición y las habilidades visuales y espaciales también parecen ser mayores en los pianistas profesionales. Y el área dedicada a las sensaciones táctiles de procesamiento de la mano izquierda se incrementa en los violinistas.

Algunos estudios científicos han comparado datos de diferentes grupos de personas en un momento dado en el tiempo. Como tal, no podían determinar si las diferencias observadas habían sido  realmente causadas por la formación musical, o si las diferencias anatómicas existentes predisponían a algunos a convertirse en músicos. Pero más tarde, otros estudios longitudinales diseñados para hacer un  seguimiento de personas a través del tiempo, han demostrado que los niños pequeños tras  14 meses de formación musical exhiben significativos cambios cerebrales tanto  estructurales como  funcionales en comparación con aquellos que no reciben formación musical.

En conjunto, estos estudios muestran que aprender a tocar un instrumento musical no sólo aumenta el volumen de materia gris en varias regiones del cerebro, sino que también puede fortalecer las conexiones de largo alcance entre ellas. Otras investigaciones muestran que la formación musical también mejora la memoria verbal, el razonamiento espacial y las habilidades de alfabetización, de tal manera que los músicos profesionales por lo general superan a los no-músicos en estas habilidades.

¿Los músicos resultan beneficiados a largo plazo?


Es importante destacar que los estudios de exploración del cerebro muestran que la magnitud de los cambios anatómicos en los cerebros de los músicos están estrechamente relacionados con la edad en que se comenzó la formación musical, y la intensidad del entrenamiento. Los que comenzaron a aprender música a la edad más temprana mostraron los mayores cambios en comparación con los no-músicos.

Incluso cortos periodos de formación musical en la primera infancia pueden tener beneficios duraderos. En un estudio de 2013, por ejemplo, los investigadores reclutaron a 44 adultos mayores y los dividieron en tres grupos en función del nivel de formación musical que habían recibido como niños. Los participantes en el primer grupo no habían recibido ninguna formación en absoluto; los del segundo grupo había tenido cierta enseñanza musical, que se define como entre uno y tres años de clases; y aquellos del tercer grupo,  habían recibido moderados niveles de formación (de 4 a 14 años).

Los investigadores sometieron a los participantes a escuchas de  grabaciones de discursos complejos, y utilizaron electrodos en el cuero cabelludo para medir el tiempo de las respuestas neuronales en una parte del tronco cerebral auditivo. A medida que envejecemos, se deteriora el tiempo de respuesta, lo que dificulta la comprensión del habla, especialmente en ambientes con mucho ruido de fondo. Los participantes que habían recibido cantidades moderadas de formación musical exhibieron  respuestas neuronales más rápidas, lo que sugiere que el entrenamiento incluso limitado en la infancia puede preservar el procesamiento sostenido de los sonidos del habla, y aumentar la resistencia al deterioro relacionado con la edad en la audición.

Más recientemente, se ha hecho evidente que la formación musical facilita la rehabilitación de pacientes que se recuperan de un accidente cerebrovascular y otras formas de daño cerebral, y algunos investigadores sostienen ahora que también se podría impulsar la transformación y el aprendizaje del habla en los niños con dislexia y otros trastornos del lenguaje. Lo que es más, los beneficios de la formación musical parecen persistir durante muchos años, o incluso décadas, y la imagen que surge de todo esto, evidencia  que aprender a tocar un instrumento musical en la infancia protege el cerebro contra el deterioro cognitivo y la demencia.


 

La música llega a partes del cerebro a los que no se llega con estímulos simples. La música es un fuerte estímulo cognitivo que hace crecer el cerebro de una manera que no está al alcance de ningún otro estímulo, y la evidencia de que la práctica musical mejora cosas como la memoria de trabajo y el lenguaje, es muy robusta.

Aprender a tocar un instrumento musical, por tanto, parece ser una de las formas más eficaces que hay para el desarrollo del cerebro. La práctica musical puede inducir diversos cambios estructurales y funcionales en el cerebro, dependiendo de qué instrumento se está aprendiendo, y de la intensidad con que se practica. Es un ejemplo de cómo la experiencia a lo largo de  toda la vida puede alterar el cerebro para que se adapte a la idiosincrasia del estilo de vida de su propietario.



miércoles, 12 de octubre de 2016

¿Y si no supieras como moverte cuando cierras los ojos?.


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La propiocepción y el gen PIEZO2


Haz una prueba rápida: Cierra los ojos por un segundo y tratar de tocarte la nariz.


¿Lo has conseguido?. Bien. La razón por la que puedes – por la  que se puede encontrar un objetivo incluso sin verlo - es debido a algo que se llama propiocepción, el conocimiento instintivo de la posición de nuestro cuerpo en el espacio. El mundo desaparece cuando cerramos los ojos, pero el sentido de nuestro propio cuerpo se mantiene alerta.

Excepto que, en un número muy pequeño de personas, no lo hace. Según un artículo publicado en la revista científica The New England Journalof Medicine, los científicos han identificado dos personas, una niña de 9 años de edad y una mujer de 19 años de edad, que parecen carecer totalmente del sentido de la propiocepción, como resultado de una mutación genética que puede arrojar algo más de luz sobre la manera de cómo y porqué nos movemos en la forma en que lo hacemos.

Los pacientes: La niña y la mujer, ambas  pacientes del neurólogo Carsten Bonnemann de los Institutos Nacionales de Salud, NIH,  "comparten un conjunto de síntomas físicos, incluyendo las caderas, los dedos y los pies que se doblan en ángulos inusuales", según publica The New England Journal of Medicine. También mostraban escoliosis, una curvatura inusual de la columna vertebral. Y, significativamente,  “tenían dificultad para caminar, mostrando una extrema falta de coordinación, y no podían sentir físicamente los objetos puestos en contacto con su piel ".

El problema: El síntoma más intrigante, sin embargo, se hizo evidente cuando Bonnemann y su equipo vendaron los ojos de las pacientes. Con su visión anulada, estas dos personas no podían caminar en línea recta sin tropezar. No eran capaces de  mover su dedo desde su nariz a un punto delante de sus caras. Cuando los investigadores subieron y bajaron los brazos de estas pacientes, los sujetos no podían decir en qué dirección se movían sus extremidades. En pocas palabras, era como si se basaran totalmente en la visión para encontrar la manera de moverse. Sin embargo, tenían la capacidad de realizar una serie de tareas, tales como caminar, hablar, y escribir, que se consideran que dependen en gran medida de la propiocepción.

Los científicos repitieron sus pruebas con los pacientes dentro de una máquina de resonancia magnética. Los cerebros de las personas sanas muestran la activación en una región del cerebro vinculada a experimentar la sensación física, pero esta activación faltaba en los cerebros de la mujer joven y la chica. En cambio, cuando los investigadores cepillaron los pelillos de la piel de las pacientes, las dos mostraron actividad cerebral en una región diferente relacionada con la respuesta emocional al tacto. No podían sentir físicamente el cepillo, explica Chesler, pero experimentaban algo así como una reacción emocional a su toque.

Por último, los investigadores hicieron que las pacientes agarraran un dispositivo que poco a poco se calentaba o se enfriaba hasta llegar a ser doloroso. Sorprendentemente, las pacientes eran tan buenas como el grupo de control en la determinación de los cambios de temperatura y la sensación de dolor.

El diagnóstico: Cuando los investigadores secuenciaron los genomas de las pacientes, descubrieron que compartían la misma mutación en un gen llamado PIEZO2, que controla el tacto y el movimiento. En conjunto, la mujer y la niña son los primeros casos documentados de esta mutación específica en los seres humanos, aunque los investigadores especularon que una vez descubierta, pueden aparecer mas casos con la misma anomalía.

Es posible, como estas dos pacientes han demostrado, ir por la vida sin la propiocepción, una sensación  que antes se consideraba indispensable. Ellas han aprendido a utilizar su vista para compensarlo, lo que les permite hacer las mismas tareas físicas que cualquier otra persona, siempre y cuando mantengan los ojos abiertos.

No era la rareza de la enfermedad lo que más sorprendió a Chesler cuando conoció a la niña y la mujer joven; fue el hecho de que cuando los científicos habían eliminado previamente el gen PIEZO2 en modelos de ratón, siempre había resultado fatal. La mayoría de los científicos asumió, por tanto,  que no se podía vivir sin este gen en perfecto estado.

Y ahora que ya lo han descubierto, los investigadores planean también investigar el papel que este gen desempeña en las personas con sentidos normales de la propiocepción. Puede ser posible que diferentes mutaciones en este gen ayuden a determinar el estilo general del movimiento de una persona: si es torpe, coordinada, o algo intermedio. "¿Podría un gen PIEZO2 finamente sintonizado contribuir al rendimiento deportivo superior, o un gen mal afinado a la torpeza?" opinó Bonnemann. "Creo que no es imposible."



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Está menos claro cómo el gen PIEZO2 podría relacionarse con las deformidades esqueléticas de las pacientes. Una posibilidad es que las proteínas controladas por el gen desempeñen un papel clave, aún desconocido, en el desarrollo. Otra, según hacen notar Chesler y Bonnemann, es que la propiocepción en sí podría ser necesaria para el desarrollo normal del esqueleto. Sin él, el cuerpo no puede mantener una postura recta ni orientar sus articulaciones correctamente, lo que podría conducir a un desarrollo óseo anormal en el tiempo.


Un extraño caso de “enfermedad rara” que ha podido ser diagnosticada gracias a los avances en genómica y neurociencia. Quedan muchas mas por diagnosticar adecuadamente. Afortunadamente, la ciencia viene en nuestra ayuda.

miércoles, 5 de octubre de 2016

Neurociencia y la improvisación en el jazz


La improvisación es el sello distintivo de la música de jazz, sin duda su característica más destacada.

Cuando improvisan, los músicos componen y tocan al mismo tiempo, uno de los ejemplos más notorios de creatividad espontánea. Lo que ocurre en el cerebro durante la improvisación es en gran parte un misterio, pero su estudio puede ayudarnos a obtener una idea sobre las bases que subyacen tras este proceso creativo.

La capacidad del arte para servir como un medio de expresión emocional y  comunicación emocional ha sido sin duda una de las razones fundamentales de la omnipresencia del arte a través de todas las culturas en la historia humana.

Los medios creativos como la pintura, la poesía, la danza, el cine y la música evocan emociones intensas, tanto para los artistas como para el público, permitiendo que los seres humanos experimenten y compartan una amplia gama de respuestas emocionales dentro de un espacio seguro. La emoción a menudo sirve como un catalizador para la expresión creativa, y por lo tanto es crucial para entender cómo la emoción afecta a los mecanismos neuronales que dan lugar a la creatividad, y también para entender cómo la expresión artística creativa puede modular los sistemas neuronales responsables del procesamiento de las emociones.

La mayor parte de la literatura sobre la música y las emociones se centra en la forma en que percibimos la música y cómo altera nuestras emociones. Pero pocos trabajos abordan el problema inverso, es decir, cómo funciona el cerebro para expresar emociones a través de la música.

Hay una buena razón para esto: para estudiar qué áreas del cerebro responden a tareas específicas, los neurólogos utilizan escáneres de resonancia magnética funcional, que miden cambios en el flujo de sangre en el cerebro. Los escáneres son estrechos y ruidosos, y los sujetos tienen que acostarse, limitando así los tipos de experimentos que se pueden realizar.

Pero estos problemas técnicos no desanimaron a Charles Limb y su equipo en la Escuela de Medicina  Johns Hopkins, que estaban interesados ​​en escudriñar el interior del cerebro de los músicos de jazz, mientras se dedicaban a la improvisación.

¿Cómo lo lograron?

En su último experimento, el grupo de Limb quería poner a prueba dos hipótesis. La primera era que cuando la improvisación era impulsada por las emociones, los patrones de activación de las regiones del cerebro podrían ser diferentes. Y puesto que escuchar música puede ser agradable, independientemente de si es música feliz o triste, su segunda hipótesis era que la improvisación provocada por emociones, tanto positivas como negativas, estimularía las áreas de recompensa del cerebro (es decir, las áreas cerebrales que participan en el deseo y el hedonismo) de una manera similar.

La emoción es un incentivo principal para los comportamientos creativos, y sin embargo, la interacción entre los sistemas neuronales implicados en la creatividad y los involucrados en la emoción no han sido estudiados. En la investigación a que nos referimos, se ha abordado este vacío mediante el uso de resonancia magnética funcional para examinar la improvisación en el  piano en respuesta a las señales emocionales.

Para probar estas ideas se  reclutaron a 12 pianistas de jazz profesionales y se les pidió que improvisaran pequeñas piezas de música en el interior de un escáner en respuesta a las emociones evocadas por las fotografías de una actriz que representaba emociones  positivas, negativas o ambiguas.




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Para superar los problemas técnicos mencionados anteriormente, los investigadores llegaron a algunas soluciones innovadoras. En primer lugar, se pusieron en contacto con un ingeniero que diseñó un teclado en  miniatura, no magnético, de treinta y cinco teclas y que podía situarse en el regazo de los sujetos de investigación. Los pianistas podían escuchar el sonido del piano a través de auriculares electrostáticos situados en su oreja, por lo que podían oír lo que tocaban. Además, se instaló un sistema de espejos dentro del scanner para que los sujetos pudieran ver el teclado. El estudio de la creatividad requiere ideas creativas.

Aunque no hay reglas estrictas en la música, en la cultura occidental las escalas mayores son comúnmente asociadas con estados de ánimo más felices, mientras que las escalas menores tienen un sabor más oscuro y triste. Consistentemente, cuando se pidió a los sujetos que reprodujeran música evocada por las emociones positivas, en su mayoría utilizaron escalas mayores, mientras que las emociones negativas se expresaron con escalas menores y para las emociones ambiguas utilizaron  indistintamente ambos modos. Estas observaciones confirman que el entorno experimental era fiable y las fotografías evocaban las emociones correctas.

Las mediciones de resonancia magnética funcional permiten controlar qué partes del cerebro se activan o desactivan en cada situación. Independientemente de la emoción que subyace en cada improvisación, el acto de improvisar por sí tenía algunos efectos perceptibles en el cerebro. Estos incluyen la activación del área de Broca, una región implicada en la producción del habla, y la desactivación de la corteza prefrontal dorsolateral, un rasgo que se asocia a entrar en el llamado "estado de flujo", un estado mental en el que los individuos se muestran completamente absorbidos por la tarea que están haciendo.

Como hipótesis de los investigadores, las improvisaciones impulsadas ​​por las emociones alterarían el cerebro de manera diferente a la improvisación no emocional, lo que significaría que la red neuronal funcional responsable de la creatividad puede ser modulada por el estado emocional. Los patrones de activación y desactivación de las regiones del cerebro también serían diferentes a los que normalmente se observan cuando la gente simplemente escucha música.


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Sin embargo, para su sorpresa, las  improvisaciones positivas y negativas tienen diferentes impactos en las áreas del cerebro implicadas en la recompensa y en el estado de flujo. La desactivación de la corteza prefrontal era extremadamente pronunciada durante las improvisaciones positivas cuando se comparaba con la producida por las emociones negativas o ambiguas, lo que indica estados de flujo más profundos. Las improvisaciones negativas, por el contrario, activan una región de recompensa llamada substantia nigra (una parte del cerebro que produce dopamina, el neurotransmisor asociado a la recompensa, y que puede estar asociada al aprendizaje), y  que los autores creen que podría implicar un aumento de la "conciencia visceral". Las implicaciones son que la expresión de la felicidad o la tristeza a través de la música puede ser placentera por diferentes razones y puede estar mediada por diferentes sistemas neurobiológicos.

La investigación  nos muestra que la actividad en el área prefrontal y otras redes del cerebro implicadas en la creatividad está muy modulada por el contexto emocional. La interacción emocional modula directamente la conectividad funcional de las áreas límbicas y paralímbicas como la amígdala y la ínsula. Estos hallazgos sugieren que la emoción y la creatividad están estrechamente vinculadas, y que los mecanismos neuronales que subyacen a la creatividad pueden depender del estado emocional.

La imagen que surge de estos estudios es que las redes neuronales utilizadas durante la improvisación son increíblemente complejas y dependientes del contexto. La creatividad utiliza todos los recursos disponibles del cerebro, desde los centros de recompensa a las  áreas del procesamiento del lenguaje, y las combina de diferentes maneras.

En resumen, esta investigación muestra que el impulso para crear música emocionalmente expresiva puede tener un origen neural básico: la emoción modula los sistemas neuronales implicados en la creatividad, lo que permite a los músicos involucrar a los centros límbicos del cerebro y entrar en estados de flujo. El impulso humano para expresar emociones a través del arte puede derivar de estos cambios generalizados en el límbico, las áreas prefrontales y las áreas de recompensa durante la expresión emocional. Dentro de la improvisación del jazz, ciertos estados emocionales pueden conducir a los músicos a estados de flujo más profundos o a una  estimulación más robusta de los centros de recompensa.

La expresión creativa de la emoción a través de la música puede implicar mecanismos más complejos para el proceso de las emociones por el cerebro, en comparación con la percepción de la emoción por sí sola. Se necesitan estudios adicionales de cómo el estado emocional modula la creatividad en ámbitos no artísticos, como la toma de decisiones y las interacciones sociales. Los estudios futuros también deben examinar si existe un efecto del género en la expresión emocional a través de la música, y si los resultados neurales se alteran si los sujetos usan ambas manos durante la improvisación. Este estudio examina sólo uno de los muchos posibles factores que podrían influir en las bases neuronales de la creatividad humana, y hay un amplio margen para la investigación. 

Además la comprensión de cómo la emoción influye en la creatividad tanto en contextos artísticos como no artísticos será crucial para la derivación de un modelo neuronal más completo y preciso de la creatividad humana.


Basado en: 

  1. McPherson MJ, Barrett FS, Lopez-Gonzalez M, Jiradejvong P, Limb CJ. (2016) Emotional Intent Modulates The Neural Substrates Of Creativity: An fMRI Study of Emotionally Targeted Improvisation in Jazz Musicians. Sci Rep 6:18460. doi:10.1038/srep18460.