martes, 20 de octubre de 2009

De cómo el área de Broca procesa el lenguaje.


Un método invasivo, usado por primera vez en humanos, demuestra que una pequeña parte del cerebro puede procesar tres tipos de datos diferentes, en tres momentos distintos, en un cuarto de segundo. Además revela que el área de Broca realiza más de una función en el procesamiento del lenguaje. El trabajo, encabezado por Ned T. Sahin de la Universidad de California en San Diego, se ha publicado en Science.

Este interesantísimo trabajo aborda dos cuestiones importantes: una, la forma en que los procesos cognitivos superiores, como el lenguaje, se implementan en el cerebro y, otra, la naturaleza de la que es, quizás, la región más estudiada de la corteza cerebral, el área de Broca. La primera prueba de que partes del cerebro se correspondían con partes de la mente fue el descubrimiento, por parte de Broca hace 150 años, de que pacientes con una parte concreta del cerebro dañada, lo que hoy se conoce como área de Broca, eran incapaces de hablar, pero el resto de sus funciones cognitivas no estaban afectadas aparentemente. En todos estos años no se ha avanzado demasiado en el conocimiento de cómo el área de Broca contribuye al lenguaje. Los resultados del estudio que nos ocupa sugieren que el área de Broca consiste realmente se distintas partes superpuestas, que desarrollan distintos pasos de procesamiento con un ajuste temporal en una fracción de segundo. Esta forma de funcionamiento ha podido pasar desapercibida hasta ahora debido al nivel de resolución de los métodos empleados.

Los resultados de Sahin et ál. se han conseguido mediante el uso de electrodos colocados en los cerebros de los pacientes [véase la imagen, tomada por rayos X, cortesía del Dr. Sahin]. Esta técnica permite a los cirujanos conocer qué pequeña porción del cerebro deben extirpar para aliviar los ataques que sufren los pacientes a la vez que salvaguardan la integridad de las partes sanas necesarias para el lenguaje. Los registros para la investigación se pudieron hacer, pues, mientras los pacientes estaban despiertos y receptivos. Este procedimiento, llamado electrofisiología intracraneal (ICE, por sus siglas en inglés), permitió al equipo de investigadores terner una resolución en la actividad del cerebro relacionada con el lenguaje con una precisión de un milímetro, espacialmente, y un milisegundo, temporalmente.

Este ha sido el primer experimento que emplea la ICE para documentar cómo el cerebro humano procesa la gramática y produce palabras.

Dado que el lenguaje complejo es una característica humana, ha sido muy difícil investigar sus mecanismos neuronales. Los métodos de imágenes del cerebro, como los escáneres de resonancia magnética funcional (fMRI, por sus siglas en inglés) son, en la práctica, todo lo que es posible usar en humanos, pero emborronan la actividad de miles de millones de neuronas en períodos de exposición largos. Como consecuencia, no se ha podido determinar en detalle si los mecanismos usados por los modelos lingüísticos o computacionales para producir un discurso gramaticalmente correcto se corresponden con el mecanismo que el cerebro usa realmente.

Para este estudio, los investigadores registraron la actividad de los cerebros de los pacientes mientras repetían palabras al pie de la letra o las producían en formas gramaticales (plural, pasado, etc.), una tarea que los humanos hacemos sin esfuerzo cada vez que pronunciamos una frase.. La ICE permitió a los autores estudiar tres componentes del procesamiento del lenguaje en tiempo real, determinar si actividades neuronales relacionadas se ponían en ejecución en serie o en paralelo, y si los patrones de actividad eran locales o distribuidos.

Los resultados muestran que procesos lingüísticos diferenciados se procesan en pequeñas regiones al área de Broca, separados en el tiempo y coincidiendo parcialmente en el espacio. Específicamente, los investigadores encontraron patrones de actividad neuronal que indicaban procesamiento léxico, gramatical y articulatorio (fonológico) a, aproximadamente, 200, 320 y 450 milisegundos después de la presentación de la palabra. Estos patrones eran idénticos independientemente de las palabras, ya fuesen sustantivos o verbos, y eran consistentes entre los distintos pacientes.

Se pudo comprobar que la identidad de una palabra impresa llega al área de Broca muy rápidamente después de haber sido vista, en paralelo a su llegada al área de Wernicke. Por lo tanto, los resultados contribuyen a descartar por incorrecta una idea que aparece en muchos libros de texto: que el área de Broca se encarga del lenguaje expresivo (hablar) mientras que el área de Wernicke se encarga del lenguaje receptivo (leer y escuchar). El área de Broca juega, pues, diferentes papeles, tanto en el lenguaje expresivo como en el receptivo.

Referencia:

Sahin, N., Pinker, S., Cash, S., Schomer, D., & Halgren, E. (2009). Sequential Processing of Lexical, Grammatical, and Phonological Information Within Broca's Area Science, 326 (5951), 445-449 DOI: 10.1126/science.1174481