Cómo procesa los números el cerebro
Medir la actividad cerebral humana hasta el nivel celular: hasta ahora, esto sólo era posible de forma limitada. Con un nuevo método desarrollado por investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM), ahora será mucho más fácil. El método se basa en microelectrodos junto con el apoyo de pacientes con tumores cerebrales, que participan en los estudios mientras se les practica una cirugía cerebral "despiertos". Esto permitió al equipo identificar cómo procesa los números nuestro cerebro.
Imagen simbólica. Computer-generated image
Utilizamos los números todos los días. De forma muy concreta, cuando contamos objetos. Y también de forma abstracta, por ejemplo cuando vemos el símbolo "8" o hacemos cálculos complejos.
En un estudio publicado en la revista Cell Reports, un equipo de investigadores y clínicos que trabajan con Simon Jacob, catedrático de Neurotecnología Traslacional del Departamento de Neurocirugía del hospital universitario Klinikum rechts der Isar de la TUM, pudo demostrar cómo procesa los números el cerebro. Los investigadores descubrieron que algunas neuronas del cerebro de los participantes estaban especializadas en el manejo de números concretos. Cada una de estas neuronas estaba especialmente activa cuando se presentaba al paciente su número "preferido" de elementos en un patrón de puntos. En menor medida, esto ocurría también cuando los sujetos procesaban símbolos numéricos.
"Ya sabíamos que los animales procesaban los números de los objetos de esta forma", afirma el profesor Jacob. "Pero hasta ahora no era posible demostrar de forma concluyente cómo funciona en los seres humanos. Esto nos ha acercado un paso más a desentrañar los mecanismos de las funciones cognitivas y a desarrollar soluciones cuando las cosas van mal en estas funciones cerebrales, por ejemplo."
Grabar neuronas individuales es un reto
Para llegar a este resultado, el Prof. Jacob y su equipo tuvieron que resolver primero un problema fundamental. "El cerebro funciona mediante impulsos eléctricos", explica Simon Jacob. "Así que es detectando directamente estas señales como podemos aprender más sobre la cognición y la percepción".
Sin embargo, hay pocas posibilidades de medir directamente la actividad cerebral humana. Las neuronas no pueden registrarse individualmente a través del cráneo. Algunos equipos médicos implantan quirúrgicamente electrodos en pacientes con epilepsia. Sin embargo, estos procedimientos no llegan a la región cerebral que se cree responsable del procesamiento de los números.
Avance innovador de enfoques establecidos
Por ello, Simon Jacob y un equipo interdisciplinar desarrollaron un método que adapta tecnologías establecidas y abre posibilidades totalmente nuevas en neurociencia. En el centro del procedimiento se encuentran conjuntos de microelectrodos que han sido sometidos a pruebas exhaustivas en estudios con animales.
Para garantizar que los electrodos produjeran datos fiables en cirugías con el cerebro humano despierto, los investigadores tuvieron que reconfigurarlos en estrecha colaboración con el fabricante. El truco consistía en aumentar la distancia entre los sensores en forma de aguja utilizados para registrar las actividades eléctricas de una célula. "En teoría, los electrodos muy juntos producen más datos", explica Simon Jacob. "Pero en la práctica, el gran número de contactos aturde la región cerebral implantada, de modo que no se registran datos utilizables".
Los pacientes apoyan la investigación
El desarrollo del procedimiento sólo fue posible porque los pacientes con tumores cerebrales accedieron a apoyar al equipo de investigación. Mientras se sometían a cirugía cerebral, permitieron que se les implantaran sensores y realizaron tareas de prueba para los investigadores. Según Simon Jacob, los procedimientos experimentales no afectaron negativamente al trabajo del equipo quirúrgico.
Un mayor número de centros médicos puede realizar estudios
"Nuestro procedimiento tiene dos ventajas fundamentales", afirma Simon Jacob. En primer lugar, este tipo de cirugía tumoral permite acceder a una zona mucho más amplia del cerebro. "Y en segundo lugar, con los electrodos que utilizamos, que han sido estandarizados y probados en años de ensayos con animales, muchos más centros médicos podrán medir la actividad neuronal en el futuro", afirma Jacob. Mientras que las operaciones de epilepsia sólo se realizan en un pequeño número de centros y en relativamente pocos pacientes, explica, muchos más hospitales universitarios operan despiertos a pacientes con tumores cerebrales. "Con un número significativamente mayor de estudios con métodos y sensores estandarizados, podremos aprender mucho más en los próximos años sobre el funcionamiento del cerebro humano", afirma Simon Jacob.
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