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Observando la forma de un solo pensamiento en el cerebro
Uno de los objetivos a largo plazo del campo de la neuroimagen es comprender lo que una persona está pensando con solo observar el patrón de su actividad cerebral, en esencia, leer la mente. Si bien esa hazaña aún está muy lejos, los científicos de la Universidad de Nuevo México han dado un paso importante al refinar las técnicas de neuroimagen hasta el punto en que pueden detectar de manera confiable la formación de un solo pensamiento en el cerebro de un individuo.
Tan pronto como un voluntario piensa en una palabra, los investigadores detectan actividad cerebral en el área de Broca (flecha amarilla), una parte del cerebro involucrada en el lenguaje. (Crédito: Stefan Posse, Universidad de Nuevo México)
La técnica podría usarse para mejorar las aplicaciones clínicas de la neuroimagen, como el diagnóstico de pacientes, o para estudiar procesos cognitivos que son fugaces o irreproducibles, como aprender una nueva habilidad. Esto podría abrir una dimensión completamente nueva de cómo se podría usar la resonancia magnética funcional, dice Peter Bandettini , director de la instalación principal de resonancia magnética funcional en los Institutos Nacionales de Salud en Bethesda, MD.
La resonancia magnética funcional (fMRI) mide la cantidad de flujo sanguíneo a diferentes partes del cerebro, lo que indica qué áreas del cerebro están más activas. Obtener imágenes del cerebro mientras alguien realiza tareas mentales, como recordar palabras o hacer matemáticas, da una idea de las partes del cerebro cruciales para estos procesos cognitivos.
Pero la actividad cerebral es muy ruidosa, lo que significa que los científicos deben distinguir las señales neuronales relevantes de la actividad de fondo, que puede provenir de la respiración, el movimiento o incluso el soñar despierto de un sujeto. Entonces, para detectar la actividad cerebral asociada con una tarea específica, la mayoría de los estudios de resonancia magnética funcional promedian los escáneres cerebrales de pruebas repetidas en docenas de personas.
Stefan Posse y sus colegas de la Universidad de Nuevo México están desarrollando nuevas formas de recopilar y analizar datos de resonancia magnética funcional que les permiten detectar la actividad cerebral a partir de un solo pensamiento. Han creado sus métodos de imágenes altamente sensibles tomando más fotografías en un período de tiempo más corto y desarrollando nuevos algoritmos para integrar esas imágenes y reducir el ruido de fondo.
Como se describe en un artículo del mes pasado en la revista Neuroimagen , El equipo de Posse pidió a ocho voluntarios que yacían en un escáner que pensaran en una palabra que comenzara con una letra que apareció en una pantalla sobre sus caras. Luego registraron la actividad en el área de Broca, una parte del cerebro involucrada en la generación del lenguaje.
Los investigadores descubrieron que podían detectar actividad en esta región después de un único ensayo con la misma fiabilidad que en estudios anteriores que promediaron los resultados de varios ensayos. De hecho, podemos verlo en el escáner en tiempo real, dice Posse.
Los expertos dicen que los hallazgos son prometedores, aunque aún deben confirmarse. Es importante probar esto en otras regiones del cerebro y con otras tareas para ver dónde funciona, dice Christopher deCharms, fundador de Omneuron, una startup de imágenes cerebrales en Menlo Park, CA.
Los investigadores ahora están tratando de recopilar información adicional de estos breves patrones de actividad cerebral. A veces, veíamos un segundo golpe en el área de Broca, dice Posse. Luego, los sujetos nos dijeron que habían pensado en una segunda palabra.
Con el tiempo, los investigadores esperan poder deducir características aún más complicadas, como el tipo de palabra que generó la persona, si la palabra los hizo sentir felices o enojados y, en última instancia, pensamientos más complejos. Si puede ver la actividad generada por una sola palabra, tal vez también pueda ver la actividad de una secuencia más larga de pensamientos, luego procesos cerebrales complejos, dice Posse. La idea es poder descomponer el flujo de procesos de pensamiento en pensamientos individuales.
Los expertos en imágenes cerebrales dicen que una técnica que midiera de manera confiable pensamientos individuales podría abrir un nuevo mundo de experimentos. Si logramos medir los datos de una sola prueba, obtendremos un método más poderoso que el disponible, dice deCharms. Podrías monitorear el desempeño en una tarea, como una cirugía o volar un avión, si quisieras comprender cómo cambia el desempeño segundo a segundo.
Y este método de pensamiento único podría usarse para estudiar el proceso de aprendizaje en sí, lo que ocurre muy rápidamente, dice deCharms. Solo puedes tener una primera impresión una vez. Para estudiar un proceso de aprendizaje específico, los científicos deberían medir la diferencia en la actividad cerebral entre la primera vez que alguien realiza una nueva habilidad y la segunda o tercera. Si tiene que hacer un promedio de más de 20 pruebas, pierde mucha información, dice deCharms.
Las técnicas de imágenes cerebrales de ensayo único también podrían ser útiles en la clínica. Actualmente, la resonancia magnética funcional rara vez se usa con fines diagnósticos o terapéuticos porque es difícil recopilar datos confiables de una imagen cerebral individual. Pero como las técnicas de resonancia magnética funcional como la de Posse permiten obtener imágenes más sensibles, los médicos estarán en mejores condiciones de tomar decisiones médicas a partir de escáneres cerebrales individuales. Además, dice Bandettini, la capacidad de generar imágenes confiables en períodos de tiempo más cortos facilitará el proceso tanto para los médicos como para los pacientes.