El Grupo de Neuropsicología Clínica de la UIB ha determinado el sistema cerebral que procesa la novedad, la distracción y el cambio voluntario de la atención Su línea de trabajo pretende mejorar las pruebas clásicas de la neuropsicología clínica y complementarlas con modernas técnicas de encefalografía digital y magnetoencefalografía con el objeto de establecer los patrones normales de activación cerebral, con el fin último de detectar las disfunciones cerebrales asociadas a patologías tales como el déficit de atención, o el deterioro cognitivo por envejecimiento

PALABRAS CLAVE: neuropsicología, envejecimiento cognitivo, déficit atencional, trastornos de la memoria

KEYWORDS: neuropsychology, cognitive aging, attention deficit, memory disorders

Figura 1. Uno de los principales misterios de la Neurociencia actual consiste, precisamente, en descifrar cómo nuestra conducta intencional y flexible puede emanar de la actividad conjunta de millones de neuronas en nuestros cerebros.

Introducción

consiste, precisamente, en descifrar cómo nuestra conducta intencional y flexible puede emanar de la

El Grupo de Neuropsicología Clínica de la UIB, un

actividad conjunta de millones de neuronas en

equipo de reciente creación, centra su investigación en

nuestros cerebros.

los mecanismos cerebrales del control cognitivo (mental), y sus trastornos debidos a lesión cerebral y a

El doctor Francisco Barceló, director del Grupo de

enfermedad psiquiátrica. El control cognitivo es la

Neuropsicología Clínica de la UIB, indica que "los

capacidad para dirigir el pensamiento y la acción de

humanos tenemos la capacidad de adaptar nuestra

acuerdo a nuestras metas e intenciones. Uno de los

conducta a las circunstancias cambiantes de nuestro

principales misterios de la Neurociencia actual

entorno. En contra de lo que creían los científicos de

hace unas décadas, no reaccionamos ante los

intenciones de acción futuras de cada individuo.

estímulos que nos llegan del exterior, sino que reflexionamos sobre ellos. Esta capacidad nos aleja del comportamiento reflejo e instintivo de otros seres

No era tan sencillo

vivos. Nuestros actos y pensamientos no están controlados por los estímulos ambientales, sino que

Tal como afirma el doctor Barceló, "partiendo de la

dependen de una compleja interacción entre el

hipótesis de que cualquier retazo de memoria ocupa

contexto ambiental, nuestra experiencia pasada, y

un lugar, un espacio, en nuestro cerebro, han sido

nuestras intenciones de acción futura. Esta compleja

muchos los investigadores que han tratado de

interacción nos permite ser flexibles y libres de

identificar los locus para determinadas funciones. Pero

actuar de formas muy diversas ante la misma

esa tarea no ha resultado ser tan sencilla.

situación, y todo gracias a un logro evolutivo sin

Paradójicamente, a medida que hemos ido

parangón en la escala filogenética: el desarrollo de

perfeccionando la técnica para observar el cerebro y

la corteza prefrontal, el lugar del cerebro donde

hemos ido avanzando en esa localización de áreas

reside nuestra mente civilizada".

involucradas en determinados procesos, nos hemos dado cuenta de que el cerebro es más complicado y de que, en realidad, nuestra memoria no funciona como el disco duro de un ordenador sino más bien como una red, neuronal en este caso, que implica distintas áreas cerebrales. Dicho de otra manera, un mismo contenido informativo puede estar localizado en distintas partes de esa red neuronal. De una forma muy genérica podemos decir que los contenidos informativos se hallan almacenados en las regiones posteriores del cerebro. Así por ejemplo, la anomia, es decir la incapacidad de encontrar la palabra adecuada para expresar un concepto, se halla relacionada con lesiones en estas regiones. Sin embargo, son las regiones frontales las que se encargan de operar sobre esos contenidos informativos, almacenándolos,

Figura 2. Logo del Grupo de Neuropsicología Clínica de la UIB.

recuperándolos, etc.". Para el doctor José Antonio Periañez, profesor de Psicobiología y miembro del grupo de Neuropsicología Durante muchos años la investigación sobre el

Clínica, "pese a que sí existe cierta especificidad de

cerebro se ha centrado en los mecanismos que nos

algunas áreas que procesan determinados contenidos

permiten percibir el mundo (visión, audición,

informativos el registro de la actividad cerebral nos

somestesia, etc), y actuar sobre el mundo (arco

proporciona pruebas de que también hay

reflejo, sistema motor, etc), así como sobre las

solapamiento y de que compartimentar el cerebro,

estructuras cerebrales que hacen posible estas

relacionando determinadas áreas con determinadas

funciones, tales como el cortex prefrontal, el cortex

funciones, sería una vía errónea para comprender su

cingulado anterior, los ganglios basales y los

funcionamiento". En resumen, el llamado

sistemas neuromoduladores del tronco cerebral. Sin

conocimiento, o también la reproducción de todo

embargo, todavía no se conoce con suficiente

aquello que hemos aprendido para ponerlo a nuestra

claridad como estos sistemas cerebrales dan lugar

disposición ante un nuevo estímulo o situación,

al control cognitivo, es decir a esa integración o

compete a áreas muy distintas del cerebro que se

contextualización de los estímulos recibidos en el

activan de forma secuencial.

marco de las experiencias vividas y de las

Desde esta perspectiva, acometer un correcto diagnóstico y tratamiento de los déficit cognitivos asociados a distintas patologías, tales como las demencias y el deterioro cognitivo, la esquizofrenia, el traumatismo cerebral, el trastorno por déficit de atención e hiperactividad, etc., no parece posible sin introducir esa nueva fuente de información que suponen las nuevas técnicas de medida de la actividad cerebral. Ese es precisamente el objetivo esencial de la labor investigadora del Grupo de Neuropsicología Clínica de la UIB: rediseñar a la luz de las nuevas técnicas de neuroimagen funcional, la metodología de análisis de la actividad cerebral. Dicho de otro modo, se trata de aparejar a cada trastorno mental su correspondiente correlato orgánico con la ayuda de la nueva instrumentación capaz de detectar las áreas fisiológicamente activas en determinado proceso mental. Muchas veces el correlato orgánico no se corresponde con una lesión en una zona concreta del cerebro. En ocasiones la disfunción puede derivar de un mal funcionamiento en una parte de la red neuronal implicada en el proceso y su causación también puede ser variada, tanto de tipo estructural como bioquímica.

Neuropsicología clínica y nuevas tecnologías (en este caso el programa podría ser la capacidad de Hace apenas dos décadas la metodología utilizada en

atención de un individuo a la hora de realizar una

Neuropsicología Clínica quedaba circunscrita al

tarea) y a lo sumo de inferir la causa más probable de

resultado que el paciente presentaba en la realización

la disfunción. La asociación del test clínico con el

de determinadas pruebas o tests. No era posible

registro de la actividad cerebral incrementa la exactitud

establecer una relación clara entre la conducta del

del diagnóstico al permitir detectar qué parte o qué

paciente durante la realización de esas pruebas y su

partes del programa o subprocesos están, por así

correspondiente actividad cerebral. Hoy día, sin

decirlo, "afectados", y hacer corresponder estos

embargo, gracias al desarrollo de las ténicas de

subprocesos con las secuencias de actividad

neuroimagen funcional, los neuropsicólogos clínicos

registradas en el cerebro.

pueden realizar un seguimiento exhaustivo de las distintas fases de activación cerebral por las que pasa

Una segunda consecuencia estriba en la mayor

un determinado proceso cognitivo.

exactitud a la hora de valorar la eficacia de un determinado fármaco que, una vez administrado debe

Una primera consecuencia de esa asociación entre los

actuar sobre aquellas áreas cerebrales responsables

test de detección de determinadas disfunciones y el

del proceso cognitivo cuya normalidad se pretende

registro de la actividad cerebral del paciente, es la de

restaurar.

aumentar considerablemente la precisión del diagnóstico. Acudiendo a un símil informático, las

Pero para conseguir la puesta a punto de

pruebas tradicionales permitían detectar si la ejecución

metodologías capaces de detectar no sólo una

de un determinado programa era o no era deficitaria

Figura 3. El grupo ha puesto a punto diversas pruebas para evaluar los procesos cognitivos del paciente en número muy superior al protocolo normalmente utilizado en la neuropsicología clínica tradicional. La finalidad es poder ofrecer un diagnóstico mucho más preciso.

para evaluar los procesos cognitivos del paciente en número muy superior al protocolo normalmente utilizado en la neuropsicología clínica tradicional. El grupo ha introducido en sus análisis pruebas de atención, de memoria visual, de memoria verbal, de memoria de trabajo, etc. Ha desglosado en pruebas particulares el test general sobre estado mental que hasta ahora venía efectuándose en evaluación clínica tradicional. La finalidad es poder ofrecer un diagnóstico mucho más preciso. De hecho, en casos donde la prueba general ha apuntado un estado mental general positivo del paciente, el desglose en diversas pruebas ha permitido detectar disfunciones en procesos concretos. Por otra parte, el grupo de investigadores ha puesto a punto la técnica de potenciales evocados, que registra la actividad cerebral en distintas áreas cerebrales y en tiempos sumamente cortos, del orden de un milisegundo, durante un determinado proceso cognitivo. Estas técnicas suponen un avance muy considerable sobre las utilizadas hasta ahora en neuropsicología clínica que, a lo sumo, tenían en cuenta un registro encefalográfico único de carácter general para todo el cerebro. disfunción en un proceso cognitivo sino también de Figura 4. La prueba que ha permitido definir la red cerebral se basa en la clasificación de cartas en cuatro mazos distintos. Tras una primera instrucción para el criterio de clasificación (por ejemplo: clasificar por el palo de la carta), el registro encefalográfico muestra como se activan en primer lugar la regiones anteriores del córtex cerebral. A medida que el sujeto consolida la regla de clasificación, se activan las regiones posteriores del córtex cerebral.

localizar espacial y temporalmente la causa de dicha disfunción es necesario, en primer lugar, acometer un exhaustivo estudio sobre el proceso cognitivo en condiciones normales, entre individuos que no presentan a priori ninguna patología. El profesor Francisco Barceló acude a un símil para resumir la labor del grupo: "si la Filosofía estudia la evolución histórica de las ideas, nosotros estudiamos la evolución de una idea en nuestro cerebro en una escala de milisegundos, ya que desde que un individuo recibe un estímulo (sea una palabra, un color, una imagen...) hasta que se produce la respuesta, en el cerebro ocurren decenas de operaciones".

Desglose de las pruebas de evaluación El Grupo de Neuropsicología Clínica ha trabajado en los últimos años en dos aspectos paralelos. Por una parte, ha puesto a punto diversas pruebas ("tests")

Así pues, a la información clínica y conductual, extremadamente detallada tras la puesta a punto de una batería de pruebas, el grupo aporta en paralelo el registro de la actividad cerebral mediante una técnica que permite, milisegundo a milisegundo, conocer la fisiología cerebral asociada al proceso cognitivo del paciente. El objetivo final es la mejora y depuración de la prueba clínica para la detección de determinadas disfunciones a través de un conocimiento más exhaustivo de la fisiología asociada a un determinado proceso mental. Por otra parte, el conocimiento de las áreas cerebrales implicadas en una determinada disfunción es una información esencial para la correcta administración de los fármacos que deben hacerla remitir. En la práctica, y para un determinado proceso mental, los investigadores trabajan con grupos control de individuos a priori sin ninguna disfunción y con pacientes que presentan alguna alteración. En definitiva se trata de localizar en estos últimos, el trastorno orgánico que provoca ese déficit de

procesamiento mental. El patrón normal en este tipo de tareas ha podido ser establecido por el grupo utilizando técnicas de Distractores, novedades y muchas cosas que

electroencefalografía y magnetoencefalografía. Tal

hacer

como explica el doctor Barceló, "la asociación de la prueba clásica de la clasificación de cartas con la

La investigación basada en este tandem metodológico

utilización de las tecnologías mencionadas nos ha

ha permitido al grupo formular unas primeras hipótesis

permitido observar la red cerebral que se activa

sobre el papel de las divisiones funcionales del córtex

cuando el sujeto se halla frente a una novedad.

prefrontal en el control de algunos aspectos de la

Además, hemos comprobado que los distractores, es

conducta humana.

decir cualquier cosa que nos distraiga mientras realizamos una tarea, activan la misma red cerebral".

Uno de estos casos se concreta en lo que acontece en

Y, aun más, esa red cerebral es también la que se

el cerebro humano cuando tenemos que realizar una

activa cuando teniendo muchas cosas pendientes que

tarea que requiere nuestra permanente atención.

hacer, pensamos en ellas y cambiamos

Normalmente un ser humano no tiene problema en

voluntariamente nuestra atención. Según el doctor

mantener esa atención, sin embargo algunas

Barceló, "las pruebas asociadas con el registro

disfunciones merman considerablemente esta

electroencefalográfico nos indican que cuando alguien

capacidad -en el caso del trastorno hiperactivo, por

tiene muchas cosas que hacer su estado cerebral es

ejemplo- o la pervierten -por ejemplo en el caso de un

como el de una persona permanentemente distraída,

trastorno obsesivo compulsivo en el que el paciente no

con lo que se reduce enormemente la eficiencia de

puede dejar de realizar una determinada acción. Una

sus acciones. Cuantas más tareas quedan por hacer,

prueba tradicional utilizada en neuropsicología clínica

más distracción se acumula".

para detectar déficits o disfunciones en la atención se basa en la clasificación de objetos. En una de estas

El grupo, por tanto, ha descubierto el solapamiento de

pruebas se proporciona al paciente una baraja de

tres funciones cerebrales que utilizan la misma red: la

cartas que debe clasificar en distintos mazos en

respuesta ante una novedad, la respuesta ante una

función de determinadas características, por ejemplo,

distracción, y el cambio voluntario de atención. Este

en función del palo que muestra la carta, el color, etc.

trabajo acaba de ser aceptado para su publicación en Figura 5. Mediante magnetoencefalo grafia el grupo ha comprobado que cuando el paciente cambia de criterio (y también cuando responde ante la novedad, o ante un distractor) las áreas involucradas sucesivamente son el córtex frontal inferior (IFGa), la corteza cingulada anterior (ACC), y finalmente el córtex supramarginal (SMG). En la figura se aprecia la ubicación anatómica de esas áreas

a indicarle al sujeto que debe "mirar el mundo desde otra perspectiva". Escasos milisegundos después de la emisión de la señal de cambio, el sistema cerebral se "reconfigura" y se observa cómo el córtex prefrontal, inactivo hasta ese momento, se activa de golpe. Mediante magnetoencefalografia el grupo ha comprobado que cuando el paciente cambia de criterio (y también cuando responde ante la novedad, o ante un distractor) las áreas involucradas sucesivamente son el córtex frontal inferior (IFGa), la corteza cingulada anterior (ACC), y finalmente el córtex supramarginal (SMG). Según indica el doctor José Antonio Periañez, "cada activación de una de estas áreas se corresponde con diferentes suboperaciones del proceso general para cambiar su criterio de clasificación". En la figura 5 puede observarse la situación anatómica de cada una de estas áreas, mientras que en la figura 6 se relaciona para cada una de ellas dos curvas de actividad en una escala temporal de 700 milisegundos: la curva inferior corresponde a la realización de la tarea cuando ya es automática, mientras que la superior muestra la actividad de cada área cuando se realiza una tarea nueva tras la orden para cambiar de criterio. Como puede observarse, la IFGa se activa en Figura 6. Para tres áreas (córtex frontal inferior, IFGa); corteza cingulada anterior,ACC, y córtex supramarginal , SMG) del cerebro, las gráficas relacionan dos curvas de actividad en una escala temporal de 700 milisegundos: la curva inferior (cuadrados) corresponde a la realización de la tarea cuando ya es automática, mientras que la superior (círculos) muestra la actividad de cada área cuando se realiza una tarea nueva tras la orden para cambiar de criterio.

primer lugar (entre los 100 y 200 milisegundos). la prestigiosa revista internacional Journal of Cognitive Neuroscience. La prueba que ha permitido definir la red cerebral se basa, como hemos dicho, en la prueba de clasificación de cartas en cuatro mazos distintos. Tras una primera instrucción para el criterio de clasificación (por ejemplo: clasificar por el palo de la carta), el registro encefalográfico muestra como se activan en primer lugar la regiones anteriores del córtex cerebral. A medida que el sujeto consolida la regla de clasificación, se activan las regiones posteriores del córtex cerebral (Figura 4). La prueba se enriquece cuando, habiendo automatizado el sujeto la regla de clasificación, se le indica mediante una señal (un sonido) que debe cambiar su criterio de clasificación (si hasta ahora organizaba las cartas por el palo, ahora lo debe hacer, por ejemplo, según su color). La orden es comparable

Mientras esta área reduce su actividad se activa la corteza cingulada anterior, y a continuación aumenta la actividad en el córtex supramarginal. Estas activaciones corresponden a tareas que el sujeto debe acometer al recibir la orden de cambiar de criterio de clasificación: inhibir la orden anterior, acceder a información almacenada en zonas posteriores del cerebro para acometer la nueva tarea de clasificación, etc. Todo este proceso debe ser coordinado por las áreas frontales. Una vez establecido el patrón normal para la red cerebral, el grupo está ahora en disposición de detectar a qué punto o puntos de la red se asocian determinadas patologías, desde el trastorno de hiperactividad, el trastorno obsesivo compulsivo, o la pérdida de memoria asociada al envejecimiento. En estos momentos, y gracias a la financiación del Govern de les Illes Balears, el grupo ha acometido el estudio de pacientes que presentan dichas disfunciones.

Proyectos financiados Título: Detección del deterioro cognitivo leve en el envejecimiento normal y patológico Entidad financiadora: Govern Balear, Direcció General R+D+I Referencia: PRIB-2004-10136 Periodo: 2005-2006 Título: Madurez y envejecimiento de la flexibilidad cognitiva: parámetros electrofisiológicos y neuropsicológicos en la población normal Entidad financiadora: Ministerio de Educación y Ciencia Referencia: BSO2003-03885 Periodo: 2003-2006 Título: Red temática "Neurociencia Cognitiva y Envejecimiento" Entidad financiadora: Ministerio de Educación y Ciencia Referencia: BSO2002-12318-E Periodo: 2004-2005

Investigador responsable Doctor Francisco Barceló Profesor Titular de Universidad Grupo de Neuropsicología Clínica Departamento de Psicología (UIB) Edificio Beatriz de Pinós Telefono: 971 17 27 50 Email: [email protected] De izquierda a derecha: Daniel Adrover, el doctor José Antonio Periañez, el doctor Francisco Barceló, y Beatriz Moreno.

Otros miembros del equipo Beatriz Moreno Gradaille, becaria de colaboración Daniel Adrover Roig, becario predoctoral, Govern de les Illes Balears Dra. Anna Pujol Nuez, directora de la Clínica CLONUS Dra. Esther Cardo Jalón, neuropediatra, Hospital Son Llatzer Dr. José Antonio Periañez Morales, profesor de Psicobiología Dr. Carles Escera, investigador colaborador, Universidad de Barcelona

Instituciones y entidades colaboradoras Helen Wills Neuroscience Institute, University of California at Berkeley, USA. Centro de Magnetoencefalografía 'Perez Modrego' Universidad Complutense, Madrid Departamento de Psiquiatria y Psicobiología Clínica, Universidad de Barcelona

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