30 abril 2016

Palabras en el cerebro: Un mapa semántico de la corteza

Traducido de Neuroskeptic | 30 de abril de 2016
En un nuevo artículo de Nature, los neurocientíficos Berkely Alexander G. Huth y sus colegas presentan un "atlas semántico del cerebro humano". Huth et al. mapearon qué áreas del cerebro responden a las palabras, de acuerdo con la semántica (significados de cada palabra). Resulta que estos mapas son muy similares en todos los individuos - que podría tener implicaciones para tecnologías de 'lectura de la mente'. Huth et al. registraron la actividad del cerebro con resonancia magnética funcional mientras que siete voluntarios escucharon más de dos horas de narración de audio (tomado de la serie premiada 'Polilla Radio Hour'.) El propósito de este estudio fue determinar el patrón de respuestas neuronales asociados con diferentes palabrasEn total, hubo más de 10.470 palabras en Inglés en las narrativas. Para que sea factible analizar estas, Huth et al. primero calcularon la co-ocurrencia entre cada palabra y 985 palabras inglesas comunes que sirvieron como "marcadores" semánticos . Por ejemplo, es probable que una palabra que tiene una alta co-ocurrencia con "preocupación" signifique algo relacionado con la ansiedad. Finalmente, Huth et al. utilizaron el análisis de componentes principales (PCA) en los datos de co-ocurrencia para encontrar un pequeño número de factores o componentes. Estos componentes son dominios semánticos de alto nivel. Por ejemplo, el componente 1 (PC1) mostraba los índices de "humanidad" de las palabras, con altas puntuaciones en la PC1 para las palabras relacionadas con categorías relacionadas con los seres humanos y la sociedad humana y las emociones. PC2 parecía captar la "sensorialidad" de las palabras, en concreto, términos sensoriales putuaron alto en el PC2 mientras que las palabras intangibles se calificaron como baja PC2. Entonces, ¿dónde en el cerebro se codifican estas categorías semánticas? La imagen siguiente muestra los datos de uno de los participantes, S2. La actividad neuronal en respuesta a la PC1 se muestra en rojo, PC2 y PC3 son verde y azul. Los parches en el centro de la imagen muestran la corteza cerebral desplegada en una lámina plana. Esta contiene la misma información que las imágenes del cerebro en 3D más familar, vistos en la parte inferior de la imagen. La lámina desplegada es una vista menos intuitiva, pero tiene la ventaja de mostrar toda la corteza a la vez. ¿Son estos mapas semánticos único para cada individuo? No, más bien parecen ser compartidos ampliamente entre los individuos. 
gallant_semantic
















Aquí están los mapas de los otros tres participantes (S1, S3 y S4). Está claro simplemente echando un vistazo a partir de esto que, en términos generales, estos mapas son muy similares, lo que sugiere que todos podríamos tener más o menos los mismos atlas semánticas:
brain_Semantics
Este es un estudio muy interesante. Si bien los resultados no son especialmente sorprendente - dado que existe un montón de estudios previos que han demostrado que las categorías semánticas están asociadas con la actividad en áreas particulares del cerebro. Lo novedoso del estudio de Huth et al. es que utilizaron estímulos del mundo real para proporcionar un enfoque inusualmente integral del tema. Dicho esto, es importante recordar que Huth et al. no mapearon las respuestas del cerebro a las palabras individuales. El atlas semántico se ocupa de categorías de palabras generales. Esto es relevante saberlo por la cuestión de si los hallazgos de Huth et al. podrían ser utilizados para ayudar a "leer la mente". Por lo que yo puedo ver, si bien podría ser posible utilizar el método de Huth et para determinar si alguien está pensando en (por ejemplo) la palabra "niño" o en "amarillo" - dado que estas palabras/conceptos caen en categorías muy diferentes - sería mucho más difícil que el método pudiese distinguir entre "azul" y "amarillo" o entre "hijo" e "hija". Así, Huth et al. podrían ser capaces de leer su cerebro y averiguar qué tipo de pensamientos tiene, pero probablemente no podrían saber cuáles eran esos pensamientos, específicamente. En otras palabras, no creo que este documento anuncia la llegada de la "lectura de la mente"  por fMRI, al menjos, no todavía no.
Referencia:
Huth AG, de Heer WA, Griffiths TL, Theunissen FE, & Gallant JL (2016). Natural speech reveals the semantic maps that tile human cerebral cortex. Nature, 532 (7600), 453-8 PMID: 27121839

Las raíces neurológicas de la agresión

por Emily Singer 7 de noviembre de 2007
(Traducido de MIT Technology Review, por Rubén Carvajal)

Probablemente todo el mundo ha sido testigo de al menos uno de los siguientes casos: el chico en el bar que cae en una pelea a la menor provocación, o el conductor que explota con rabia cuando un vehículo le persigue. Una nueva investigación está comenzando a localizar con mayor precisión las anormalidades en el cerebro que subyacen a este tipo de violencia y agresión. Los resultados podrían ser utilizados para ayudar a los médicos a diagnosticar problemas de conducta en niños y adolescentes, y para ayudar en los tratamientos médicos que buscan prevenir el ciclo de violencia antes de que se inicie. Sin embargo, los resultados también plantean problemas éticos espinosos: la capacidad para leer el riesgo de violencia en el cerebro podría ser utilizado para estigmatizar o incluso condenar a los jóvenes antes de que hayan cometido un crimen. Por otra parte, los resultados podrían ser utilizados en casos legales como alegato para que los delincuentes no sean considerados responsables de su comportamiento.
Pensamientos de miedo: La amígdala, un área del cerebro involucrada en el miedo, que aquí se muestra en rojo. La investigación comentada en este artículo sugiere que los varones adolescentes que reaccionan de forma exagerada a las amenazas percibidas muestran una mayor actividad en esta parte del cerebro que los sujetos control.
"Llegará un momento, cuando se pueda evaluar a los niños y decir, con un cierto grado de previsibilidad, que se convertirán en delincuentes violentos", según Adrian Raine, un neurocientífico de la Universidad de Pennsylvania, que estudia las bases neurológicas de la violencia. "¿Hacemos algo para intervenir? Creo que tenemos que empezar a pensar sobre estos temas ahora ".
En un estudio presentado en la conferencia de 2007 de la Sociedad de Neurociencia conferencia en San Diego, los investigadores utilizaron imágenes cerebrales por resonancia magnética funcional para estudiar la actividad cerebral en un pequeño grupo de adolescentes varones considerados como "reactivos agresivos" -es decir que reaccionan de forma exagerada constantemente a las amenazas percibidas. "Estos niños tienden a reaccionar de forma exagerada, como golpear a alguien o patear una puerta, pero después lo lamentan," dice Guido Frank, un científico y médico en la Universidad de California, San Diego, que dirigió el estudio. "En un momento dado, no pueden controlarse a sí mismos."
Cuando se les muestran imágenes de rostros amenazantes, los niños agresivos tenían, en comparación con los controles, una mayor actividad en la amígdala, una parte del cerebro que ha sido vinculada al miedo, y menor actividad en la corteza prefrontal, la parte del cerebro involucrada en el razonamiento y la toma de decisiones. Los hallazgos parecen dar una explicación neurobiológica de su comportamiento: los adolescentes afectados sienten más miedo al mirar las caras de enojo, como se refleja en la amígdala hiperactiva, pero pueden tener menos capacidad para controlar sus acciones, debido a la lenta actividad de la corteza prefrontal. "En el momento, no se puede pensar en las consecuencias", dice Frank.
Los hallazgos se basan tanto en investigaciones previas y recientes que implican a la corteza prefrontal en la agresión y la violencia. En un pequeño estudio con asesinos y personas con comportamiento antisocial, Raine y sus colegas encontraron que sus cortezas prefrontales eran más pequeñas que la de los controles. Un meta-análisis de 47 estudios de imágenes del cerebro de diferentes de los adultos, ha confirmado esta teoría: las personas con comportamiento antisocial, particularmente aquellos con un historial de comportamiento violento, tenían dos deficiencias estructurales y funcionales en esa parte del cerebro: la corteza prefrontal era tanto más pequeña como menos activa en este grupo.
La investigación plantea esperanzas y preocupación entre los científicos. Los datos de imagen cerebral sólo pueden predecir el riesgo, por lo que es difícil determinar cómo usarlo. "A medida que comenzamos a entender la neurobiología de la violencia y la agresión, tenemos que entender que ninguno de estos factores son deterministas" dice Craig Ferris, un neurocientífico que estudia la agresión de la Universidad Northeastern. "No somos esclavos de nuestra biología."
Ferris se preocupa de que la búsqueda de signos neurológicos de la violencia en los niños con problemas de comportamiento podría estigmatizarlos. "Cualquier proyección en los niños es un desastre", dice. En cambio, él apoya los esfuerzos para ayudar a los niños que ya tienen los primeros signos de problemas de conducta. "Debemos utilizar estas herramientas para ayudar a diagnosticar y tratar los trastornos."
Todavía no está claro cómo estas anormalidades cerebrales se producen. Investigaciones anteriores han demostrado que la genética cuenta predominantemente para el tamaño de la corteza prefrontal. Pero el abuso en la infancia y la niñez también puede contribuir. El Síndrome del bebé sacudido, por ejemplo, parece afectar principalmente la corteza prefrontal orbital, una de las áreas del cerebro implicadas en el estudio de Raine.
Sin embargo, investigaciones anteriores en animales y humanos sugieren que las influencias ambientales pueden tener un fuerte impacto en el resultado final. Una fuerte presencia maternal y otros apoyos pueden reducir el riesgo de violencia en individuos susceptibles, mientras que el estrés y el abuso pueden aumentarlo. Frank espera que sus resultados, en última instancia, ayudarán en el tratamiento de adolescentes agresivos. Sugiere que las imágenes del cerebro podría ser usadas en conjunción con la terapia para controlar el progreso de un individuo. "Soy un firme creyente de que podemos cambiar la biología y el comportamiento", dice Frank, que es también un psicoterapeuta.