Atlas semantico: Los neurocientíficos crean un “atlas” que muestra cómo las palabras se organizan en el cerebro

Utilizando  imágenes cerebrales, los científicos han construido un mapa que muestra cómo se representan las palabras y sus significados, en las distintas regiones del cerebro.

El  hemisferio cerebral derecho de una persona. Se prevé que las palabras superpuestas, cuando se oyen en su contexto, evoquen respuestas potentes cerca de la ubicación correspondiente. Las palabras en verde son en su mayoría visuales y táctiles, las palabras  en rojo son en su mayoría sociales.

 Ilustración: Copyright Alexander Huth / The Regents de la Universidad de California

Los científicos han creado un "atlas del cerebro" que revela cómo los significados de las palabras se organizan en diferentes regiones del órgano.

Como una colcha de patchwork que cubriera la corteza cerebral, el atlas muestra, en las tonalidades del arco iris, cómo las palabras individuales y los conceptos que transmiten se pueden agrupar en grumos de materia blanca.

"Nuestro objetivo era construir un atlas gigante que mostrara cómo está representado en el cerebro un aspecto específico del lenguaje, en este caso, la semántica o el significado de las palabras", dijo Jack Gallant, neurocientífico de la Universidad de California, Berkeley.

Ninguna región cerebral única sostiene una única palabra o concepto. Un punto cerebral único se asocia con una serie de palabras relacionadas. Y cada una de las palabras ilumina muchos lugares diferentes del cerebro. Juntos forman redes que representan los significados de cada palabra que usamos: la vida y el amor; la muerte y los impuestos; las nubes, Florida y un sujetador. Cada palabra comporta su propia red.

Los científicos han creado un mapa interactivo

 que muestra qué áreas del cerebro responden

 a  la escucha de palabras diferentes.

Descrito como un "tour de force" por un investigador que no participó en el estudio, el atlas muestra cómo la moderna obtención de imágenes cerebrales puede transformar nuestro conocimiento de cómo el cerebro realiza algunas de sus tareas más importantes. Con futuros avances, la tecnología podría tener un profundo impacto en la medicina y en otros campos.

"Es posible que este enfoque pudiera ser utilizado para decodificar la información acerca de las palabras que una persona está escuchando, leyendo, o posiblemente incluso pensando," dijo Alexander Huth, el primer autor del estudio. Un uso potencial sería un decodificador de lenguaje que podría permitir hablar a través de un ordenador a las personas silenciadas por una parálisis neuronal motora o con síndrome de enclaustramiento.

Para crear el Atlas, los científicos registraron la actividad cerebral de las personas mientras escuchaban los cuentos leídos en The Moth Radio Hour, un programa de radio de Estados Unidos. A continuación, solaparon las transcripciones de las historias con los datos de la actividad cerebral para mostrar cómo los grupos de palabras relacionadas desencadenaban respuestas neuronales en 50.000 a 80.000 puntos del tamaño de un guisante en toda la corteza cerebral.

Huth utilizó historias de The Moth Radio Hour, ya que son cortas y convincentes. Cuanto más apasionantes eran las historias, más seguros estaban los científicos de que las personas que estaban siendo escaneadas se centraban en las palabras y no se ponían a divagar. Cada una de las siete personas escucharon dos horas de historias. Esto supone que cada persona escuchó más o menos 25.000 palabras- y más de 3.000 palabras diferentes - mientras yacía en el escáner.

El atlas muestra cómo las palabras y los términos relacionados excitaban  las mismas regiones del cerebro. Por ejemplo, en el lado izquierdo del cerebro, por encima de la oreja, está una de las pequeñas regiones que representa la palabra "víctima". La misma región responde a "muerto", "condenado", "asesinado" y "confeso". En el lado derecho del cerebro, cerca de la parte superior de la cabeza, está uno de los lugares del cerebro activado por los términos de la familia: "esposa", "marido", "niños", "padres".

Cada palabra está representada por más de un punto, porque las palabras tienden a tener varios significados. Una parte del cerebro, por ejemplo, responde de forma fiable a la palabra "top", junto con otras palabras que describen ropa. Pero la palabra "top" activa muchas otras regiones. Una de ellas responde a números y medidas, otra a edificios y lugares. (Top se puede traducir por camiseta corta, superior, cima, tapa, tope, etc).

Los científicos han creado una página web interactiva donde el público puede explorar el atlas del cerebro.

Sorprendentemente, los atlas cerebrales fueron similares para todos los participantes, lo que sugiere que sus cerebros organizan los significados de las palabras de la misma manera. Sin embargo,  los científicos sólo escanearon cinco hombres y dos mujeres. Todos son nativos de lengua inglesa, y dos son autores del estudio publicado en la revista Nature. Es muy posible que personas de diferentes orígenes y culturas tengan diferentes atlas cerebrales semánticos.

Armados con el atlas, los investigadores ahora pueden reconstruir las redes neuronales que representan conceptos muy diferentes, desde los números al  asesinato y a la religión. "La idea de “asesinato” está muy representado en el cerebro", dijo Gallant.

Utilizando la misma fuente de datos, el grupo ha comenzado a trabajar en nuevos atlas que muestran cómo el cerebro contiene información sobre otros aspectos del lenguaje, desde los fonemas a la sintaxis. Sin embargo no se ha podido conseguir hasta ahora un atlas cerebral  de la estructura narrativa. "Cada vez que diseñamos un conjunto de características narrativas, se nos dice  que no son el conjunto adecuado de características narrativas”, dijo Gallant.

Uri Hasson, un neurocientífico de la Universidad de Princeton, ponderó la investigación. A diferencia de muchos estudios que examinaron la actividad cerebral en la que se mostraba una palabra aislada o una frase, el equipo de Gallant ha arrojado luz sobre cómo el cerebro trabaja en un entorno del mundo real. El siguiente paso, dijo, era crear un atlas semántico cerebral más completo y preciso. En última instancia, Hasson cree que será posible reconstruir las palabras que una persona está pensando a través de su actividad cerebral. Las implicaciones éticas son enormes. Uno de los usos más benignos podría ser la utilización de la actividad cerebral para evaluar si los mensajes políticos se han comunicado con eficacia al público. "¡Hay tantas implicaciones, y estamos apenas tocando la superficie!", comentó.

Lorraine Tyler, una neurocientífica cognitiva y director del Centro para el Habla, el Lenguaje y el Cerebro en la Universidad de Cambridge dijo que la investigación era un "tour de force en su ámbito de aplicación y en sus  métodos". Pero el atlas cerebral en su forma actual no refleja diferencias sutiles en los significados de palabras. Tomemos la palabra "mesa". Puede ser un miembro de muchos grupos diferentes, dice Tyler. "Puede ser algo donde comer, cosas hechas de madera, cosas que son pesadas, cosas que tiene cuatro patas, objetos no animados, y así sucesivamente. Este tipo de información semántica detallada que nos permite utilizar las palabras de manera flexible se pierde en el análisis ", dijo. "Aunque esta investigación es pionera en su ámbito de aplicación, todavía hay mucho que aprender acerca de cómo la semántica está representada en el cerebro."

Basado en: https://www.theguardian.com/science/2016/apr/27/brain-atlas-showing-how-words-are-organised-neuroscience?CMP=twt_a-science_b-gdnscience