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Imágenes cerebrales reveladoras

Resonancia magnética funcional.

THE NEW MIND READERS
WHAT NEUROIMAGING CAN AND CANNOT REVEAL ABOUT OUR THOUGHTS
Russell A. Poldrack
Princeton University Press, Princeton, 2018

La capacidad de leer la mente ha constituido un motivo recurrente en las novelas y creaciones de ficción. Como en otros campos, la ciencia ha superado aquí también con verismo real la imaginación, gracias al desarrollo de nuevos métodos de formación de imágenes cerebrales. The New Mind Readers aporta una mirada precisa sobre los orígenes, desarrollo y futuro de tales herramientas extraordinarias, presentes ahora en los servicios de radiología de todos los hospitales importantes. Firma su autoría Russell A. Poldrack, neurocientífico de la Universidad Stanford, coautor de un manual sobre la interpretación de los datos aportados por dichas máquinas, la parte más controvertida de su manejo.

El desciframiento del mecanismo de operación del cerebro y su relación con las funciones superiores de la mente, de la consciencia, constituye la cuestión científica más acuciante de nuestro tiempo. No parece fácil dar una explicación cabal de cómo cerca de 1,4 kilos de tejido pueden dar soporte a hazañas mentales que superan de lejos la capacidad de los ordenadores, mientras consumen menos energía que una bombilla eléctrica. Pero en la dificultad se crece el científico, quien cuenta con el trabajo previo de una pléyade de investigadores sobre el mecanismo de acción del cerebro en gusanos, moscas de la fruta, gatos, ratones y monos, sobre todo.

Merced a los métodos de neuroimagen, como suele abreviarse la formación de imágenes cerebrales, podemos abordar con seguridad y rigor no solo la estructura o constitución del órgano, sino también su mecanismo de acción o funcionamiento. Hay una técnica en particular que ha revolucionado nuestro arsenal: la resonancia magnética nuclear (RMN). Increíblemente versátil, ha dotado a los neurocientíficos de capacidad para contemplar, sin causar daños, el cerebro en acción y, de ese modo, interpretar funciones psicológicas. Por su seguridad y flexibilidad, se ha convertido en la técnica más socorrida. En algunos casos, la RMN descifra, o descodifica, como gusta de matizar el autor, lo que el otro está pensando o experimentando. Lo consigue con solo observar la actividad cerebral mientras realiza una tarea determinada o se halla simplemente en reposo. La resonancia magnética nuclear descodifica, en términos de traducción, el lenguaje humano y el lenguaje del cerebro. No es tarea sencilla, si tenemos en cuenta al ingente número de neuronas del cerebro que necesitamos atender: más de 10.000 millones de neuronas para realizar una traducción.

Podemos recurrir a diferentes clases de barridos por resonancia magnética para medir diversos aspectos del cerebro. Suelen agruparse en dos grandes grupos, a saber, resonancia magnética estructural (RMe) y resonancia magnética funcional (RMf). La RMe mide diversos aspectos de la constitución del tejido cerebral: por ejemplo, la cantidad de agua o grasa que hay en el tejido en cada parte del encéfalo. Esos aspectos resultan de sumo interés para detectar enfermedades y para entender las diferencias en tamaño y morfología de distintas partes del cerebro entre una persona y otra.

Para comprender qué está haciendo el cerebro necesitamos la RMf. Se consiguió esta técnica cuando los investigadores descubrieron cómo aplicar la resonancia magnética para detectar las sombras de la actividad cerebral a través de sus efectos sobre la cantidad de oxígeno en sangre. La RMf es la que aporta imágenes del cerebro llenas de colorido. La potencia de la resonancia magnética no se limita al estudio del encéfalo durante un intervalo temporal prefijado: pone de manifiesto la forma en que nuestras experiencias cambian el cerebro en su evolución de la infancia a la vejez. Además, para medir diferentes aspectos cerebrales, podemos aplicar distintas clases de barrido.

Desde su invención a comienzos de los años noventa del siglo pasado, la RMf se ha impuesto sobre el resto de los métodos de la neurociencia cognitiva. Su éxito se apoya en un conjunto de ventajas químicas y biológicas que, conjugadas, nos descubren el funcionamiento del cerebro. El primer dato biológico que nos hace posible la existencia de la RMf es la excitación de las neuronas, que se encuentra circunscrita en determinados lugares cerebrales. Piénsese en la región del cerebro que procesa la información visual, es decir, la corteza visual. En su interior existen secciones que responden a la información procedente de diferentes partes del mundo visual. Otra área cerebral alojada en el lóbulo temporal, la corteza auditiva, responde a los sonidos. Y otra, la corteza motora, induce el movimiento de mis dedos mientras escribo. En cierta medida, hay una modularidad cerebral: diferentes regiones del cerebro realizan distintas tareas. Esa localización de funciones es lo que nos permite, en última instancia, descifrar qué es lo que está haciendo un sujeto. Y se confirma con la demostración de los efectos de las lesiones cerebrales sobre funciones específicas.

Otro aspecto que posibilitó el advenimiento de la RMf fue la organización, a grandes rasgos similar, del cerebro de los individuos. Todos los humanos, de hecho casi todos los mamíferos, presentan una corteza visual situada en la parte posterior del cerebro, que recibe estímulos de los ojos y muestra una actividad relacionada con la visión. Un tercer hecho biológico crucial concierne a la propia excitación de las neuronas, que desencadena cambios en el flujo sanguíneo, circunscritos también a determinadas áreas. Cuando se excitan las neuronas de una región del cerebro, se incrementa el flujo sanguíneo en torno a esas neuronas activadas. Esa respuesta constituye una reacción potenciada, al menos con respecto al oxígeno.

El mecanismo químico que posibilitó la aparición de la RMf fue descubierto en los años treinta del siglo pasado por Linus Pauling, mientras estudiaba las propiedades magnéticas de la hemoglobina. Halló que la hemoglobina oxigenada, que confiere el color rojo intenso a la sangre, no era magnética; en cambio, la hemoglobina desoxigenada era paramagnética. Una sustancia paramagnética no es magnética en sentido estricto, pero adquiere esa propiedad en presencia de un campo magnético. La invención de la RMf se apoyó en la relación entre concentración de oxígeno y características magnéticas de la sangre.

Aunque los intentos de estudiar el flujo sanguíneo en el encéfalo se remontaban a las décadas postreras del siglo xix, y contó entre los pioneros con algún nombre sobresaliente como el de Charles Sherrington, la cuestión no se abordó de manera sistemática hasta los años ochenta del siglo pasado. Se introdujo entonces una nueva técnica, la tomografía por emisión de positrones, que se apoya en la desintegración de determinados isótopos radiactivos, lo que produce una partícula conocida como positrón (o antielectrón). Tras la emisión del positrón, este recorre una corta distancia hasta que encuentra un electrón, de lo que resulta la emisión de dos fotones de alta energía que viajan en dirección opuesta a través de un proceso de aniquilación. Para crear una imagen tomográfica, se le inyecta al sujeto un trazador radiactivo.

Tras un decenio de maduración, en los años ochenta comenzó a introducirse en los hospitales la resonancia magnética. No implica radiación ionizante ni que se inyecte nada en el cuerpo humano, salvo los agentes de contraste en casos singulares. Al no darse radiación, el paciente puede pasar por el escáner cuantas veces sea aconsejable. Hasta cien veces se ha sometido el propio autor a la prueba.

La RMN, descubierta a mediados del siglo xx, mide un tipo particular de resonancia, que se produce cuando colocamos un material en un campo magnético. En ese momento, algunos núcleos se alinearán con dicho campo. Apuntan en la misma dirección. Si aplicamos al material un pulso de energía (en este caso, energía de radiofrecuencia), los núcleos se alinean unos con otros.

La relación recíproca entre los progresos en neuroimagen y los avances en otros campos se ilustra en la vinculación entre adicción y enfermedad mental. La adicción, tal como se entiende hoy en día, es una enfermedad que puede explicarse a través de las imágenes de vías cerebrales de recompensa y una enfermedad altamente dependiente, señal de que puede inhibirse la activación de tales vías. Aunque ahora interpretamos la enfermedad mental como un trastorno cerebral, cabe preguntarse si las intervenciones podrán alguna vez cambiar la biología del individuo.

Queda, sin embargo, mucho camino por andar. Aunque se puede descodificar la actividad de la corteza visual para identificar las propiedades generales de una imagen observada en una máquina de resonancia magnética, no cabe extrapolar una emoción subyacente o un estado mental a partir de la actividad cerebral si el sujeto no está realizando una tarea específicamente diseñada para elicitar dicha emoción. Deducir el estado emocional o mental de una persona a partir de la actividad cerebral, un proceso denominado de inferencia inversa, sigue siendo todo un reto que habrá de requerir una comprensión más detallada del procesamiento de las emociones complejas y su representación en el cerebro. Y la forma en que la actividad cerebral se combina a través del tiempo y del espacio.

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