Un sistema cerebral adiestrado lo ayuda a tomar un café y planificar su próxima taza

El acto aparentemente simple de alcanzar una taza de café en realidad activa partes del cerebro involucradas en el movimiento, la planificación y las emociones.

El acto aparentemente simple de alcanzar una taza de café requiere mucho esfuerzo del cerebro.

Tiene que planificar una trayectoria hacia la taza, controlar docenas de músculos, hacer ajustes en función de los comentarios de los ojos y los dedos, y mantener su enfoque en el objetivo: una sabrosa dosis de cafeína.

Y resulta que los libros de texto de medicina pueden estar equivocados acerca de cómo sucede todo esto. Los libros muestran un modelo del cerebro en el que la corteza motora controla únicamente el movimiento.

Pero los científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis han descubierto que áreas de la corteza motora del cerebro que antes se pasaban por alto parecen vincular el control de músculos específicos con información sobre todo el cuerpo y el cerebro.

Como resultado, el acto de, por ejemplo, alcanzar una taza de café puede influir directamente en la presión arterial y la frecuencia cardíaca. Y el movimiento se integra a la perfección en los sistemas cerebrales involucrados en la planificación, las metas y las emociones.

Los libros de texto, sin embargo, todavía representan una corteza motora en la que “la región que controla tu dedo no va a estar conectada a una región [que pregunta], ‘¿qué voy a hacer hoy?’, dice el Dr. Nico Dosenbach, autor del estudio y profesor asociado de neurología y radiología.

Pero los datos de la resonancia magnética dejan pocas dudas de que “existe este sistema interconectado”, dice Evan Gordon, profesor asistente de radiología y primer autor del estudio. “Siempre estuvo ahí, pero no lo habíamos percibido debido a nuestro entrenamiento, debido a las cosas que aprendimos en la primera clase de neurociencia que tomamos”.

Los resultados, que se previsualizaron en línea en 2022, generaron mucho interés y apoyo por parte de neurocirujanos y científicos del cerebro.

“Veo esto como un cambio realmente fundamental en la forma en que vamos a ver la corteza motora”, dice Peter Strick, catedrático de neurobiología de la Universidad de Pittsburgh.

Desafiando la sabiduría convencional

El hallazgo involucra una tira de tejido cerebral llamada corteza motora primaria. Como su nombre indica, esta zona se considera la principal fuente de señales que controlan los movimientos voluntarios.

Los libros de texto muestran la corteza motora primaria como una cinta continua con secciones dedicadas a grupos musculares específicos, desde la lengua hasta los dedos de los pies.

Esa visión se remonta a la década de 1930, cuando el neurocirujano canadiense Wilder Penfield comenzó a mapear los cerebros de sus pacientes con epilepsia aplicando corrientes eléctricas a áreas de la corteza motora. En última instancia, Penfield identificó segmentos que harían que un pie, un dedo o la lengua se movieran de manera confiable.

El mapa dibujado a mano de Penfieldde la corteza motora primaria ha dominado el campo desde entonces, aunque varios equipos han notado fallas en algunos de los detalles.

Así que el equipo de Dosenbach se quedó perplejo cuando empezaron a ver indicios de una organización muy diferente. Las pistas llegaron en forma de datos de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) de alta resolución de cerebros individuales.

Lo que estaban viendo “simplemente no tenía sentido si los libros de texto eran correctos”, dice Dosenbach.

Gordon notó que los datos de la resonancia magnética sugerían que había áreas importantes entre las secciones de Penfield. Estas áreas de la corteza tenían muchas conexiones, pero no con los músculos. En cambio, las conexiones conducían a áreas de todo el cerebro, incluidas las que controlan los órganos internos como el corazón y los pulmones.

Al principio, Gordon dudó de lo que estaba viendo. Se preguntó: “¿Es esto algo extraño en los datos que hemos recopilado o está presente en otras personas?”

Entonces, el equipo comenzó a analizar los datos de fMRI recopilados por otros grupos. Confirmó sus propios hallazgos.

“Ese pensamiento herético de que tal vez esto es correcto y el libro está mal comenzó a afianzarse”, dice Dosenbach.

Pero si estos segmentos de tejido cerebral no eran para controlar los músculos, ¿qué estaban haciendo? Para averiguarlo, el equipo recurrió a su científico principal: Nico Dosenbach.

“Pusimos a Nico en el escáner durante mucho tiempo y le pedimos que hiciera muchas cosas diferentes hasta que lo descubrimos”, dice Gordon con una sonrisa.

Hicieron que Dosenbach realizara tareas complicadas como rotar su mano izquierda en una dirección mientras rotaba su pie derecho en la dirección opuesta. Estas tareas requerían que su cerebro planificara sus movimientos antes de llevarlos a cabo.

Los experimentos revelaron algo sorprendente sobre los misteriosos tramos de tejido cerebral.

“Descubrimos que estas regiones en la corteza motora estaban más activas durante esta fase de planificación y eso es lo que realmente nos indicó la dirección correcta”, dice Gordon.

Se sabe que otra región del cerebro, llamada corteza premotora, tiene un papel en la planificación de los movimientos, pero las áreas encontradas por el equipo de Gordon y Dosenbach están entretejidas en la propia corteza motora primaria.

“Hay dos sistemas intercalados”, dice Dosenbach. Entonces, justo debajo de un área que controla los dedos, por ejemplo, el equipo encontraría un área involucrada en la “acción integradora de todo el cuerpo”.

Luego, el equipo examinó varias bases de datos enormes que combinan muchas imágenes de resonancia magnética para mostrar las conexiones en un cerebro típico.

Y una vez más, dice Gordon, encontraron evidencia de que la cinta de la corteza motora contenía áreas alternas: una para el control fino de un músculo específico, luego otra para realizar un seguimiento de todo el cuerpo.

El equipo comenzó a compartir su descubrimiento con otros científicos, incluido Strick, cuyo laboratorio había observado un sistema similar en monos.

“A veces tienes esta experiencia ajá”, dice. “Me mostraron algunos de sus datos e instantáneamente hice clic”.

La nueva visión de la corteza motora primaria puede ayudar a explicar cómo el cerebro resuelve un problema difícil, dice Strick.

“Incluso los movimientos simples requieren un control matizado de todos los sistemas de órganos”, dice. “Tienes que controlar la frecuencia cardíaca. Tienes que controlar la presión arterial. Tienes que controlar las llamadas respuestas de lucha y huida”.

Por lo tanto, tiene sentido que la misma cinta de tejido cerebral involucrada en un movimiento como ponerse de pie esté conectada a todas esas otras áreas del cerebro.

Un sistema que une el movimiento y los estados mentales también podría explicar por qué nuestra postura cambia con nuestro estado de ánimo, o por qué el ejercicio tiende a hacernos sentir mejor.

“Cómo te mueves puede tener un impacto en cómo te sientes. Y cómo te sientes tendrá un impacto en cómo te mueves”, dice Strick. “Sabes, mi madre me decía, ‘párate derecho, te sentirás mejor’. Y tal vez eso sea cierto”.

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