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» » La sincronización de las regiones cerebrales permiten habilitar la atención

Referencia: ScienceDaily.com .
por Michael C. Purdy, 16 de enero 2014

El cerebro parece sincronizar la actividad de las diferentes regiones del cerebro para que sea posible que una persona pueda prestar atención o concentrarse en una tarea.

Los investigadores de la Washington University School of Medicine, en St. Louis, piensan que este proceso es más o menos similar a la sintonización de múltiples walkie-talkies con la misma frecuencia, y podrían ayudar a establecer canales claros de comunicación entre las áreas del cerebro que detectan los estímulos sensoriales.

Los resultados están disponibles en Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Creemos que el cerebro no sólo pone en alerta a las regiones que facilitan la atención, sino también se asegura que esas regiones tengan abiertas las líneas para llamarse unas a otras", dice la primera autora y estudiante investigadora, Amy Daitch.

Precisamente, las personas que sufren de lesiones cerebrales o accidentes cerebrovasculares a menudo tienen problemas para prestar atención y concentrarse.

"El déficit de atención de la lesión cerebral ha sido considerado como una pérdida de los recursos necesarios para concentrarse en una tarea", señalaba el autor principal, Maurizio Corbetta, doctor y profesor de Neurología en Norman J. Stupp. "Sin embargo, este estudio muestra que la alineación temporal de las respuestas en diferentes áreas del cerebro es también un mecanismo muy importante que contribuye a la atención, y podría estar afectada por una lesión cerebral."

La atención permite que las personas ignoren los estímulos sensoriales irrelevantes, como un conductor ignora un móvil sonando, y presta atención a los estímulos importantes, como un ciervo que ande por la carretera delante del coche.

Para analizar los cambios cerebrales vinculados con la atención, los científicos emplearon rejillas de electrodos implantados temporalmente en los cerebros de los pacientes con epilepsia. El co-autor principal, Eric Leuthardt, doctor y profesor asociado de neurocirugía y la bioingeniería, utiliza unas rejillas de mapeo para la extirpación quirúrgica de tejidos cerebrales que contribuyen a convulsiones incontrolables.

Con el permiso del paciente, las rejillas también permiten al laboratorio de Leuthardt estudiar la actividad cerebral humana con un nivel de detalle no disponible a través de cualquier otro método. Normalmente, Corbetta y sus colegas investigan la atención usando diversas formas de imágenes de resonancia magnética (MRI), capaces de detectar los cambios que se producen en la actividad cerebral cada 2 ó 3 segundos. Mas con las rejillas colocadas, Corbetta y Leuthardt pueden estudiar los cambios que ocurren en milisegundos.

Antes de implantar la cuadrícula, los científicos escanearon los cerebros de siete pacientes con epilepsia, mediante la resonancia magnética cartografiaron esas regiones conocidas para su contribución a la atención. Colocada las rejilla, monitorearon las células cerebrales de los pacientes mientras veían dianas visuales que dirigían su atención a diferentes ubicaciones en una pantalla de ordenador sin mover los ojos. Cuando los pacientes veían dichas dianas, presionaban un botón para que los científicos supiesen que lo habían visto.

"Analizabamos las oscilaciones cerebrales, las cuales reflejan las fluctuaciones de excitabilidad de una región cerebral local, es decir, lo fácil o difícil que resulta para una neurona responder a una estímulo", dijo Daitch. "Si las áreas del cerebro involucradas en la detección de un estímulo estaban en la máxima excitabilidad, era mucho más probable que notara los estímulos."

La excitabilidad de las células que componen una determinada región del cerebro se eleva y cae regularmente. Pero estas oscilaciones normalmente no están alineadas entre las diferentes regiones cerebrales.

Los resultados de las investigaciones mostraron que, a medida que los pacientes dirigían su atención, las más importantes regiones del cerebro prestaban atención a los estímulos visuales ajustando sus ciclos excitabilidad, causando que empezaran a modificar los picos de sus ciclos de forma simultánea. En las regiones que no participaban en la atención, los ciclos de la excitabilidad no se modificaron.

"Si los ciclos de dos regiones del cerebro no están alineados, las posibilidades de que la señal de una región consiga llegar a otra región se reducen", comentaba Corbetta.

Daitch, Corbetta y Leuthardt están investigando si el saber no sólo de la ubicación, sino también del ritmo de la tarea, los que permite a los participantes atraer más rápidamente la excitabilidad de las regiones cerebrales para alinearse.


- Fuente: Universidad de Washington en St. Louis. Artículo original escrito por Michael C. Purdy.
- Publicación: A. L. Daitch, M. Sharma, J. L. Roland, S. V. Astafiev, D. T. Bundy, C. M. Gaona, A. Z. Snyder, G. L. Shulman, E. C. Leuthardt, M. Corbetta. Frequency-specific mechanism links human brain networks for spatial attention. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2013; 110 (48): 19585 DOI: 10.1073/pnas.1307947110 .
- Imagen: Los científicos del Laboratorio de Neuroimagen  Escuela de Medicina de St. Louis, en la Universidad de Washington, han aprendido que las regiones del cerebro sincronizan sus niveles de actividad para permitir la atención. En la foto (de izquierda a derecha), la primera autora Amy Daitch, el co-autor principal Maurizio Corbetta, la investigadora postdoctoral Alicia Callejas y la investigadora Lenny Ramsey de McDonnell. Crédito: Robert J. Boston. 
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