Los investigadores pueden identificar a cada persona por la forma en que su cerebro está cableado
 |
Un patrón específico de las conexiones entre las diferentes áreas del cerebro proporciona una huella neuronal.
Crédito: Emily Finn
|
Todos nos sentimos únicos, creyendo que nuestra vida interior y nuestro
ser físico, de alguna manera, difieren de las demás personas. Nuestras
intuiciones se confirman con varios métodos existentes para la identificación
de un individuo, ya sea a través de la inspección de los verticilos de una
huella digital o mediante la secuenciación de una cadena de ADN.
Los científicos también buscan la fuente de esa sensación de ser
especial. Pero la forma habitual de obtener imágenes del cerebro utilizada
durante las pasadas décadas - la imagen de resonancia magnética funcional (fMRI)
-ha sido incapaz de proporcionar la especificidad deseada para obtener la “huella
neural” de un individuo. La mayoría de los estudios examinan las diferencias
entre los cerebros de grupos enteros que difieren de alguna manera importante.
Los investigadores comparan las lecturas promedio para ciertas áreas del
cerebro en un grupo con diagnóstico de esquizofrenia, por ejemplo, con los
promedios en un grupo de control sano.
La neurociencia francamente no ha tenido mucha elección. Las tecnologías
de imágenes cerebrales son herramientas realmente bastante burdas; el fMRI es
una técnica que mide los cambios en los niveles de oxígeno en la sangre que
fluye en el interior del cerebro. Indica qué partes del cerebro trabajan más
duro al observar las áreas que demandan más oxígeno para alimentar el
metabolismo. Los cambios en los niveles de oxígeno ocurren lentamente en
comparación con el ritmo trepidante de los impulsos eléctricos que zigzaguean a
través de todo el cerebro. Y lo que es peor, las señales que el escáner recibe,
están contaminadas con ruido debido a la respiración y los latidos del corazón
del sujeto. Además de la contaminación con ruido, también pueden variar mucho
de persona a persona los detalles físicos y anatómicos. Así que los estudios de
imagen por lo general generan un promedio de los resultados de las imágenes escaneadas
de muchas personas para descubrir información significativa acerca de cómo
funcionan los cerebros.
Pero esto plantea una pregunta: ¿Qué tan variables son los cerebros
realmente? ¿Lo suficientemente variables como para extraer información útil
acerca de un individuo a partir de una única imagen escaneada? ¿Son
suficientemente distintos para identificar a esa persona? ¿Son, de hecho, únicos?
¿Y esta variación, podría contener información útil sobre cómo y por qué nos
diferenciamos en términos de rendimiento cognitivo, o de salud mental?
Un estudio publicado esta semana en la revista Nature Neuroscience se adelanta
a responder algunas de estas preguntas. Los investigadores, dirigidos por Emily
Finn y Xilin Shen de la Universidad de Yale usaron una forma especializada de
fMRI llamada Imagen de Resonancia Magnética por conectividad funcional (fcMRI)
que refleja cómo de similar es la actividad en diferentes partes del cerebro.
Los investigadores utilizaron la fcMRI para identificar a una persona
determinada con una precisión de hasta un 99 por ciento de un grupo de 126
adultos jóvenes sanos. Las exploraciones se obtuvieron como parte del Proyecto Conectoma
Humano (HCP), una colaboración de Estados Unidos dirigido por la Universidad de
Washington en Saint Louis y la Universidad de Minnesota que tiene como objetivo
trazar el cableado del cerebro humano. (Scientific American es parte de Nature
Publishing Group.)
La técnica consiste en obtener mediante fMRI la imagen de pequeños
elementos llamados voxels cuya actividad está sincronizada en gran parte,
agrupándolos en lo que se llaman nodos. Luego, los investigadores compararon con
que intensidad esta sincronizada la actividad media en un nodo con la de otro,
una medida de la fortaleza de la conexión entre las dos áreas.
En este estudio, los investigadores crearon una red de 268 nodos y
evaluaron con que intensidad cada nodo estaba conectado a todos los otros
nodos. El resultado final produjo un "perfil de conectividad" de
35.778 conexiones. Esto permitió a los investigadores identificar a cada
individuo mediante la obtención de un patrón de conexiones neuronales escaneadas
para un individuo en una sola sesión comparándolo con las exploraciones de
todos los participantes en el estudio en una segunda sesión. Las exploraciones
fueron tomadas cuando los participantes estaban en reposo o cuando participaban en alguna de varias tareas. Cuando
se comparaba un escáner en descanso de un individuo con una segunda ronda de
exploraciones para todo el grupo, la técnica identificaba a la persona correcta
en un 93 a 94 por ciento del tiempo. Al
comparar un escáner en descanso con un escáner ejecutando una tarea o con ambos en actividad, el rendimiento fue menor pero aún
osciló entre el 54 al 87 por ciento, lo que sugiere que el patrón de conexiones
en el cerebro de un individuo sigue siendo distintivo incluso mientras se
dedica a diferentes actividades. "Lo que hemos demostrado es que el mismo
cerebro haciendo dos cosas diferentes se ve más similar que dos cerebros
diferentes haciendo lo mismo", dice Finn.
Los investigadores también realizaron otro nivel de análisis en el que se
encontraron ciertos grupos de nodos que corresponden a las redes cerebrales
bien establecidas dedicados a las tareas visuales, motoras u otras tareas. A
continuación, se preguntaron si alguna de estas redes revelaba más sobre el
carácter distintivo de un cerebro que otras. La más distintiva es la red
frontoparietal, involucrada en el control de la atención y otras funciones
cognitivas. Con ella, se identificaba al individuo en un 98 al 99 por ciento
del tiempo durante el descanso y de un 80 a 90 por ciento para la mayoría de
las otras comparaciones.
Por último, el equipo mostró que había una relación entre la inteligencia
fluida de los participantes (Gf, una medida del razonamiento y la resolución de
problemas en situaciones nuevas) y la conectividad cerebral. Este vínculo no
era lo suficientemente fuerte como para predecir la “inteligencia fluida” de los
participantes a un nivel que pudiera ser
utilizado por un psicólogo, pero eso no resultó sorprendente; la inteligencia
fluida probablemente está determinada
por muchos factores diferentes.
La misma red frontoparietal que era la más útil en la identificación de
las personas también fue la más fuertemente vinculada a la Inteligencia
Funcional. Los nodos de esta red controlan la conmutación de las conexiones que
hacen frente a las tareas cambiantes. "Esas son las regiones más
recientemente evolucionadas y sofisticadas, que participan en las funciones de
orden superior en las que estamos tan interesados, como la atención, la memoria y el lenguaje.", dice Finn. Este
hallazgo apoya una serie de ideas acerca de lo que nos hace únicos. Estas áreas
pueden estar más modificadas
por la experiencia, mientras que las redes sensoriales y motoras están más
predeterminadas.
"Todos podemos ver la piedra que cae y salirnos del
camino", dice el neurocientífico cognitivo Michael Gazzaniga, de la
Universidad de California, Santa Barbara, que no era parte de este estudio.
"Pero algunos de nosotros somos mejores para averiguar, en primer lugar, por
qué la piedra cayó."
Los autores no sugieren el uso de estas técnicas para identificar a las
personas. "No necesitamos poner a la gente en un escáner para saber
quiénes son", dice Finn. "Podemos identificar a las personas con
mirarlos u obtener sus huellas dactilares". El coautor Shen está de
acuerdo: "Es sólo una prueba inicial para mostrar que hay suficiente
información en estas exploraciones para mostrar la diferencia entre las
personas." Esto tiene importantes implicaciones para el desarrollo clínico
de aplicaciones útiles, sin embargo. "Empezar a centrarse en los
individuos es una idea fantástica, que realmente va a ser el futuro", dice
el experto en neuroimagen Cameron Craddock del Instituto Mental Infantil y el
Instituto Nathan S. Kline para la Investigación Psiquiátrica, que no participó
en la investigación. "Podría ser una huella digital de su estado de salud
o de su tratamiento mental", dice.
"Ahí es donde estará la gran recompensa." Incluso podría ser útil
para estimar quien podría responder mejor a los programas educativos.
Los investigadores no abogan por el uso de la técnica para estimar la
inteligencia. Finn dice que no cree que las imágenes cerebrales sustituyan jamás
plenamente un test de inteligencia o de otras medidas de comportamiento que son
más fáciles, más baratas y más precisas. "Pero para cosas que no podemos
saber con sólo mirar a la gente o con pasarles un test – tales como si podrían
desarrollar la enfermedad de Alzheimer en un par de años o como responderían a
una intervención-, esos son los tipos de cosas para las que podría ser útil."
El equipo ya ha comenzado a trabajar con los datos de un grupo de adolescentes con
alto riesgo de esquizofrenia para ver si pueden predecir quién terminará desarrollando
la enfermedad en toda regla. "Esos tipos de predicciones son lo que me
interesan para continuar con mi trabajo", dice Finn.
No hay comentarios:
Publicar un comentario