¿Cómo perciben los bebés el mundo?

Heather Kosakowski sostiene a un bebé que está a punto de ser escaneado en una máquina fMRI en el Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro. CAITLIN CUNNINGHAM

Es la tercera vez de Úrsula en la máquina de resonancia magnética funcional. Heather Kosakowski, estudiante de doctorado en neurociencia cognitiva, espera obtener solo dos preciosos minutos de datos de su sesión. A pesar de que Ursula ha sido reservada para que le escaneen el cerebro durante dos horas, está lejos de ser algo seguro. Sus dos primeras sesiones, también reservadas para dos horas cada una, produjeron solo ocho minutos de material utilizable combinados.

La tarea raya en lo imposible. Kosakowski necesita que Úrsula permanezca despierta, mirando imágenes proyectadas de rostros y escenas, y muy quieta, idealmente durante segundos o incluso minutos a la vez. Cada contracción y movimiento desenfoca el escaneo de la resonancia magnética, oscurece la imagen y la vuelve inútil. Pero Ursula tiende a retorcerse y luego, inevitablemente, se queda dormida, exactamente lo que esperarías de un bebé de seis meses.

Escanear los cerebros de los bebés mientras están despiertos es increíblemente difícil y requiere mucho tiempo, y siempre existe el riesgo de que una sesión no produzca ningún dato. Un adulto motivado es capaz de permanecer perfectamente quieto durante dos horas, produciendo imágenes cerebrales que se leen como un libro abierto. Las sesiones de Ursula producen algo más parecido a un libro que ha sido roto y arrojado a un río. Kosakowski, que recibe el asesoramiento conjunto de las profesoras de neurociencia cognitiva Nancy Kanwisher '80, PhD '86, y Rebecca Saxe, PhD '03, necesita extraer con cuidado las secciones utilizables y unirlas antes de que pueda leer la historia que revelan.

Heather es probablemente la persona viva más capacitada en la actualidad para obtener datos de resonancia magnética funcional de alta calidad de bebés humanos, dice Kanwisher, Profesor Walter A. Rosenblith de Neurociencia Cognitiva.

Si Kosakowski no obtiene los dos minutos de imágenes fijas del cerebro que necesita, es posible que las dos visitas anteriores de Ursula hayan sido en vano. Pero si puede obtener una lectura clara de fMRI, estará un paso más cerca de responder una de las preguntas más profundas de la neurociencia moderna: ¿Cuáles son los fundamentos físicos de la mente humana?

Un sueño lejano

Kosakowski no es ajeno a la superación de obstáculos. Su infancia se caracterizó por el tipo de inestabilidad que hacía que cualquier tipo de educación superior se sintiera inalcanzable. Su padre estaba en el ejército, por lo que su familia se mudaba mucho. Luego sus padres se divorciaron y las dificultades se multiplicaron. Cuando tenía alrededor de siete años, ella y su madre se mudaron a un refugio para personas sin hogar y, a los 11, Kosakowski fue puesta en un hogar de acogida en el oeste de Massachusetts. Tener una licenciatura siempre fue mi sueño, dice, pero considera que su primer intento en la universidad fue un rotundo fracaso.

Kosakowski con la bebé Ursula después de su resonancia magnética funcional.

FRITAS RAQUEL

Dejé los estudios, no tenía hogar ni trabajo, y luego destruí mi auto y pensé, ¿qué voy a hacer con mi vida? ella recuerda. Decidió ingresar al Cuerpo de Marines, pero esperaba que algún día pudiera tener una segunda oportunidad en la universidad.

Después de varios años en el ejército, Kosakowski dejó la Infantería de Marina y regresó a Massachusetts, inscribiéndose a tiempo parcial en el Massachusetts Bay Community College. Tal vez, pensó, una licenciatura no estaba tan lejos de su alcance después de todo. Puso su mirada en Smith College, donde fue admitida. Pero en el momento en que recibió esa noticia, también recibió otra: estaba embarazada.

Kosakowski no fue a la universidad en ningún lugar ese otoño, pero su entusiasmo por aprender persistió. Su curiosidad natural encontró una salida en su bebé, Hannah, que nació ese octubre. Observó a Hannah experimentar la hierba por primera vez en la primavera y se deleitó con la forma en que reaccionó a este extraño material nuevo que cubría el suelo. Mientras Hannah exploraba su entorno, Kosakowski seguía preguntándose cómo se verían las cosas desde su perspectiva. ¿Qué estaba experimentando? ¿Cómo estaba dando sentido al mundo que la rodeaba?

Cuando Hannah tenía dos años, Kosakowski consiguió un trabajo en una organización sin fines de lucro que estaba trabajando para acelerar la investigación sobre la esclerosis múltiple, lo que le dio la oportunidad de asistir a una conferencia de neurociencia. Después de eso, me enganché un poco, dice ella. Pensé, está bien, lo que realmente quiero hacer es investigar, y para investigar necesito un título. Tengo que volver a la escuela.

Kosakowski fue aceptada en Wellesley College, una escuela que había cancelado años antes porque era muy competitiva. Quedó fascinada con la neurociencia, bombardeando a sus profesores con preguntas hasta que uno dijo, Heather, algunas de las preguntas que haces, nadie sabe la respuesta. Deberías obtener un doctorado.

Seguí escaneando

Justo cuando Kosakowski se graduó de Wellesley, Saxe estaba buscando un gerente para su laboratorio, que resultó ser uno de los únicos laboratorios en el mundo que estudian bebés en resonancias magnéticas mientras están despiertos y, en consecuencia, uno de los únicos que podía responder las preguntas de Kosakowski. sobre la naturaleza de la cognición infantil. Solicitó el puesto y lo consiguió.

Cuando su hermana adoptiva tuvo un bebé, Kosakowski fue a Saxe y le preguntó si podía aprender a usar la resonancia magnética funcional para escanear el cerebro del bebé. Creo que pensó que simplemente escanearía a mi sobrina y terminaría con eso, dice Kosakowski. Pero seguí escaneando, y ella nunca me dijo que me detuviera. Saxe, impresionado con el trabajo y la determinación de Kosakowski, accedió a aceptarla como estudiante de posgrado. En 2017, dejó su trabajo como directora de laboratorio y comenzó su primer semestre como candidata a doctorado en el MIT.

Kanwisher todavía recuerda la primera vez que vio a Kosakowski escanear a un bebé en la resonancia magnética. Estaba considerando trabajar con Kosakowski y Saxe en su estudio infantil, pero al principio se mostró muy escéptica. Este niño está chillando como loco. La mamá está nerviosa. Todo el asunto es estresante. Y esto sigue y sigue y Heather no se da por vencida, dice. Entonces, boom. Las nubes se separan, el niño sonríe, Heather mete al niño en el escáner de resonancia magnética y, como un minuto después, escanea hermosos datos. Solo la persistencia, la habilidad, es espectacular.

El estudio actual de Kosakowski se enfoca en cómo los cerebros de bebés de entre dos y nueve meses responden a videos cortos de rostros o cuerpos, y cómo eso difiere de su respuesta a escenas sin personas. Ella es la primera en encontrar evidencia de este tipo de especialización en niños menores de cinco años. La información que busca solo se puede medir con fMRI. Las imágenes por resonancia magnética permiten a los investigadores tomar imágenes de alta resolución de secciones transversales del cerebro. La resonancia magnética funcional agrega otra capa a esto, registrando imágenes del cerebro actividad en tiempo real. Cuando las neuronas en una sección del cerebro están particularmente activas, el flujo sanguíneo aumenta para alimentar esa región. Esto aparece como un punto brillante en las exploraciones de fMRI.

Los investigadores han pasado décadas utilizando fMRI para demostrar que las secciones del cerebro adulto están altamente especializadas para ciertas tareas y para identificar exactamente qué áreas están especializadas para qué funciones. La mente y el cerebro tienen toda esta estructura. No solo somos genéricamente inteligentes. Somos inteligentes en formas muy particulares sobre cosas muy particulares que hacen los humanos, dice Kanwisher. Si miras la estructura, ves este conjunto de docenas de regiones del cerebro, cada una de las cuales hace algo muy distintivo y diferente... Es imposible mirar eso y no preguntarse: '¿Cómo se conectó esa estructura?'

Cuando los adultos miran las caras, por ejemplo, se ilumina una sección del cerebro llamada área fusiforme de la cara o FFA. En otras palabras, si los investigadores colocan adultos en máquinas de resonancia magnética y les muestran imágenes de caras y objetos, la FFA solo responderá a las caras. Mientras tanto, el área del lugar parahipocampal (PPA, por sus siglas en inglés) responde más fuertemente a las representaciones de escenas. La propia Kanwisher nombró a la FFA después de liderar el equipo que la descubrió en 1997, y dirigió el esfuerzo para identificar y describir la PPA en 1998. Ella y sus colegas también descubrieron la sección del cerebro conocida como área extraestriada del cuerpo (EBA, por sus siglas en inglés), que responde fuertemente a las imágenes de partes del cuerpo, en 2001.

[Heather está] escaneando a los humanos despiertos más jóvenes que cualquiera puede escanear y preguntando qué estructura hay en el cerebro a los pocos meses de nacer, dice Kanwisher. Y esa es solo una de las preguntas más emocionantes de toda la psicología, la neurociencia y la filosofía profunda: ¿Cuál es la estructura de nuestras mentes y de dónde proviene?

Los resultados preliminares del estudio de Kosakowski proporcionan algunas de las pruebas más sólidas hasta el momento de que algunas funciones de nuestro cerebro pueden ser innatas en lugar de aprendidas. Los bebés también tienen respuestas selectivas para rostros, cuerpos y escenas en FFA, EBA y PPA, dice Kosakowski. Nadie ha encontrado eso antes. Y no se esperaba en absoluto que encontráramos eso.

En estos escáneres cerebrales capturados de un bebé que mira videos de rostros y escenas, el rojo y el amarillo muestran actividad relacionada con la visualización de rostros y el azul muestra actividad relacionada con escenas.

HEATHER KOSAKOWSKI

Sin embargo, la pandemia de covid-19 ha traído su propio conjunto de desafíos. Las sesiones de fMRI tuvieron que suspenderse y pasó gran parte del último año analizando sus datos en casa. El covid-19 me ha impactado mucho porque trabajo desde casa a tiempo completo y también soy madre soltera, de la misma manera que ha afectado a muchas familias con niños, dice Kosakowski. Ella espera tener la oportunidad de escanear a más bebés para comenzar a estudiar su procesamiento auditivo antes de graduarse en mayo de 2022. Pero la sesión de Ursula a fines de 2019 resultó ser una de sus últimas oportunidades de obtener datos valiosos para su disertación.

En esa sesión, Ursula se había quedado dormida en el escáner, pero Kosakowski estaba muy animado cuando terminó. Estaba bastante segura de que había logrado obtener los datos, y luego confirmaría que tenía razón. Cuando la madre de Úrsula se fue a cambiarse los uniformes aptos para resonancia magnética, Kosakowski levantó en brazos a la bebé atontada y la abrazó mientras estaba sentada frente a una computadora. El estudiante de posgrado imperturbable tiene una habilidad asombrosa para mantener a los bebés felices y relajados, una habilidad que ningún programa de doctorado le enseñará, pero que es invaluable cuando ayuda cada segundo adicional de datos limpios.

Finalmente, sacó la imagen que había estado buscando, señalando hacia la pantalla mientras la mirada de Úrsula seguía su dedo. Algún día, gracias a sus esfuerzos combinados, podríamos tener una mejor comprensión de cómo Ursula percibió la imagen que tenía delante. ¡Mirar! Kosakowski le dijo al bebé en sus brazos. ¡Ese es tu cerebro!

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