Cómo decodifica el cerebro el habla: Las neuronas especiales procesan sonidos específicos
Delicadas sondas, tan finas como alambres, insertadas en el cerebro de individuos vivos revelan las funciones que realizan neuronas individuales.
Las grabaciones de cientos de neuronas individuales mientras los pacientes sometidos a cirugía cerebral escuchaban esta y otras 199 frases han permitido obtener un grado de comprensión del habla sin precedentes. Los hallazgos indican, por ejemplo, que algunas neuronas de procesamiento del habla se vuelven más activas en respuesta a determinados sonidos del habla, como el principio de una frase o los sonidos nasales “m” y “n”. Hoy, Nature informa sobre el trabajo.
Descubrir la neurofisiología del lenguaje
La investigación abre nuevas vías para estudiar la neurofisiología del lenguaje, es decir, cómo interpreta el cerebro el habla. Tim Harris, científico especializado en mediciones del Howard Hughes Medical Institute Janelia Research Campus de Ashburn (Virginia), lo compara con viajar a la Luna. Harris desarrolló la tecnología que permitió realizar la tarea, pero no participó directamente en ella.
Según William Muñoz, neurocientífico del Hospital General de Massachusetts (Boston) que no participó en el estudio, los neurofisiólogos del lenguaje llevaban mucho tiempo esperando esta prueba crucial.
Casi 1.000 sensores en una sonda
Para comprender la actividad cerebral, los neurofisiólogos han dependido con frecuencia de mediciones agregadas de docenas a miles de neuronas. Sin embargo, la neurocientífica Angelique Paulk, del Hospital General de Massachusetts, que no participó en el estudio, compara el intento de obtener información sobre una sola neurona con este tipo de observaciones con el hecho de plantarse a la puerta de un concierto de Taylor Swift e intentar averiguar qué gritan unos fans concretos escuchando los gritos de todo el público.
Por suerte, los coautores del trabajo, los neurocientíficos Matthew Leonard, de la Universidad de California en San Francisco, y Laura Gwilliams, de la Universidad de Stanford (California), afirman que ahora es posible una mayor resolución gracias a una tecnología de reciente creación llamada neuropíxeles.
Una sonda de neuropíxeles es una varilla de un centímetro de longitud, delgada como un alambre y recubierta de casi mil sensores, cada uno de los cuales puede identificar los impulsos eléctricos de una sola neurona. Muchos de los sensores situados a lo largo de la sonda se conectan con varias neuronas una vez introducida en el tejido cerebral. La sonda lee la actividad de las neuronas con las que están en contacto los sensores.
Los investigadores pueden registrar datos de uno a varios cientos de neuronas cada vez que se implanta el dispositivo.
Mapeo de funciones específicas en la circunvolución temporal superior durante la percepción del habla
Leonard, Gwilliams y sus colaboradores registraron datos de ocho personas que escuchaban 200 frases en inglés desde la circunvolución temporal superior, una zona auditiva del cerebro. Ciertas zonas de toda la extensión de la sonda parecían tener fines específicos, como responder a las vocales o a la entonación ascendente que denota una pregunta. Sin embargo, cada región también tenía neuronas que cumplían funciones no relacionadas con su especificidad.
El cerebro puede procesar información temporal con la ayuda de una combinación de neuronas con actividades diversas. Según Leonard, este proceso se produce muy rápidamente y la información desaparece una vez procesada. La capacidad del cerebro para integrar información y responder con rapidez puede verse favorecida por sinapsis neuronales que se complementan entre sí.
Un estudio desvela el proceso de creación de la representación de las vocales en el cerebro
Los resultados contribuyen a comprender el funcionamiento del cerebro al revelar el proceso de creación de la representación vocálica, según Gwilliams. Va más allá de indicar simplemente dónde se encuentran las vocales para explicar la formación de su representación.
El trabajo es el primero que ofrece una información tan completa. Es sólo el tercer artículo que define el uso de neuropíxeles en humanos.
La conversión de la tecnología al lenguaje humano presentaba muchas dificultades. Las sondas tenían que ser más gruesas para evitar que se rompieran en tejidos densos. Incluso en movimiento, los cerebros humanos se sacuden un poco, por lo que los investigadores tuvieron que crear un software para detectar señales neuronales individuales a medida que se deslizaban sobre las sondas cercanas debido al movimiento del cerebro.
En conclusión, a medida que disminuyan los obstáculos tecnológicos y aumente la curiosidad por los neuropíxeles, los investigadores podrán utilizar estos instrumentos para comprender una amplia gama de facetas de la existencia humana. Paulk dice: “Permanezcan atentos a este espacio”.
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