Todo lo que siempre quisiste saber sobre los mapas de activación cerebral

LA RESONANCIA MAGNÉTICA ES UNA DE LAS TECNOLOGÍAS IMPRESCIDIBLES DE LA NEUROCIENCIA MODERNA, UN INSTRUMENTO DE CARTOGRAFÍA CEREBRAL CON EL QUE CUAL EL SER HUMANO HA EXPLORADO LOS MECANISMOS DE SU CONCIENCIA.

El número de notas periodísticas relacionadas al avance de la neurociencia ha aumentado exponencialmente en los últimos años. Las técnicas de imagen cerebral le han dado a la neurociencia una fuerte presencia cultural, con imágenes coloridas de cerebros que se activan en respuesta a una tarea. Surge la promesa que dentro de poco seremos capaces de decodificar la actividad cerebral, y con ello lograremos visualizar los procesos mentales. Lo cierto es que muchas de estas notas sensacionalizan, malinterpretan, sobresimplifican y descontextualizan los hallazgos publicados en las revistas científicas. Y para ser sinceros, no solamente son los medios, algunas veces los propios científicos sobredimensionan sus hallazgos y caen en los mismos vicios.

Aquí propongo repasar las principales controversias relacionadas al uso de la resonancia magnética funcional para producir imágenes cerebrales, en un formato de preguntas y respuestas. Comencemos.

¿Qué es la imagen por resonancia magnética funcional (fMRI por sus siglas en inglés)?

Es una tecnología que detecta actividad cerebral por medio de los cambios asociados en el flujo sanguíneo. La idea es que cuando una región del cerebro está más activa consume energía, y por ende, requiere de más oxígeno. La sangre que transporta oxígeno tiene propiedades magnéticas diferentes a la sangre sin oxígeno. Esta técnica hace uso de esta diferencia, al aplicar un campo magnético fuerte para lograr visualizar los cambios en la actividad cerebral. Para más detalles sobre los principios de física cuántica detrás de esta tecnología recomiendo esta entrada enscholarpedia.

¿Las imágenes que se obtienen con el fMRI son como una fotografía del cerebro en acción?

No. Las imágenes del cerebro con puntos luminosos representando activación cerebral son sólo eso, una representación. Esas imágenes son producto de un sofisticado procesamiento y análisis de la señal dependiente del nivel de oxígeno en la sangre (BOLD por sus siglas en inglés). Lo que significa que su interpretación también depende del procedimiento que se haya elegido para analizar la señal. Además, esas imágenes representan la respuesta promedio de todos los participantes en el estudio.

¿Se podría decir que a mayor señal BOLD hay más activación de esa área del cerebro?

Por el momento no existe una respuesta contundente. Al ser la señal BOLD una medida indirecta de activación neuronal ha sido necesario llevar a cabo varios estudios usando diferentes métodos de forma concurrente para intentar correlacionar las señales. Análisis cuantitativos sugieren que la señal BOLD se relaciona más con los potenciales locales de campo de la región en cuestión, o sea, con una suma de señales inhibitorias y excitatorias; y no necesariamente con la respuesta de salida neta del área, como sería el número de potenciales de acción producidos por una o varias neuronas. 

¿Por qué algunos se refieren al fMRI como neofrenologia?

La frenología era una teoría del siglo XIX donde acertadamente asumía al cerebro como órgano de la mente. Se determinaban las características mentales, emocionales y de personalidad mediante medidas tomadas de la forma del cráneo, la cabeza y las facciones. Actualmente se sabe que no existe una correlación entre estas medidas fisonómicas. Sin embargo, el supuesto de que el cerebro está organizado de manera modular, es decir, que ciertas áreas del cerebro se especializan en ciertas funciones mentales, se ha conservado como un principio básico en el mapeo de funciones cognitivas mediante el uso del fMRI. Pero a diferencia de la frenología existe evidencia empírica que respalda esta noción.

Normalmente los mapas muestran pequeñas regiones de activación cerebral, ¿significa que sólo esa parte del cerebro está activada?

No, el cerebro es un órgano complejo que realiza múltiples tareas la mayor parte del tiempo, lo que significa que su patrón de activación es generalizado. Los diseños experimentales con fMRI buscan realzar las diferencias de actividad cerebral asociadas a la tarea específica, no necesariamente mapear todo lo que el cerebro está haciendo. Y no, no usamos sólo el 10% de nuestro cerebro.

¿Cuales son las ventajas y desventajas de la tecnología fMRI?

Dentro de las ventajas se incluyen que es una técnica no invasiva que permite el mapeo global de actividad cerebral de forma simultánea, algo que actualmente sería practicamente inviable con electrodos de registro.

Una de las desventajas del fMRI es que al ser una medida indirecta de activación, tiene serias limitaciones en su resolución temporal, es decir, no se puede determinar la secuencia de activación temporal en respuesta a una tarea. En esencia, esta tecnología puede responder preguntas del tipo “dónde” se localiza la activación pero no del tipo “cómo” la actividad neuronal consigue realizar la operación mental. Por el momento, a través del fMRI no se puede estudiar a detalle los mecanismos neurales asociados a nuestras capacidades cognitivas.

¿Cuáles serían los errores experimentales más comunes con fMRI?

Para empezar es importante tener un buen diseño experimental que permita aislar los procesos cognitivos que se pretenden estudiar, sin esto, realmente es muy difícil interpretar los resultados. Otra consideración importante, son los análisis estadísticos empleados, es común se que abusen de las múltiples comparaciones que dan lugar a que se encuentren resultados erróneamente significativos (ver estudio del salmón muerto dentro del fMRI). En cuanto a la interpretación de los resultados, se tiende a hacer inferencias inversas que no son válidas. Por ejemplo, uno puede descubrir que en respuesta a una tarea que evoca miedo, la región de la amígdala se activa, pero no se puede concluir que cada vez que la amigdala se activa el sujeto está experimentando miedo. Ya que las redes neuronales que subyacen a diferentes capacidades mentales se traslapan. Así, la amigdala está involucrada con los procesos de miedo pero también con conductas defensivas, emociones positivas y la notoriedad de los estímulos (por citar algunas funciones).

A veces es difícil orientarse en este universo de información, lo importante es ejercitar un escepticismo saludable y entender que todos los métodos de investigación tienen sus limitaciones. La elección del método depende de nuestra pregunta de investigación. Recientemente varios estudios han documentado que las notas con imágenes de cerebros y sus patrones de activación, logran que las explicaciones a procesos cognitivos aparezcan más convincentes. Lo que demuestra que fácilmente podemos ser persuadidos y distraídos de los cuestionamientos críticos. No hay duda que muchas veces lo que se ve en imágenes, es más fácil de creer.

POR: OLGA RODRIGUEZ SIERRA - 12/08/2014 A LAS 09:08:24

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