El cerebro humano es una máquina increíblemente compleja, donde cada región parece desempeñar un papel específico. Durante mucho tiempo, los científicos han buscado comprender cómo se distribuyen estas tareas y qué sucede cuando la comunicación entre diferentes partes se ve comprometida. Una de las investigaciones más reveladoras en este campo provino de los estudios pioneros sobre el cerebro dividido, liderados por Roger Sperry.
- La Lateralización Hemisférica y los Estudios de Sperry
- Explorando la Función Cerebral: ¿Cómo la Estudiamos?
- Más Allá del Cerebro: Los Ritmos Biológicos
- Ritmos Infradianos y Ultradianos: Más Allá del Día
- Los Relojes Internos del Cuerpo: Marcapasos Endógenos
- Influencias Externas: Zeitgebers Exógenos
- Preguntas Frecuentes
- Conclusión
La Lateralización Hemisférica y los Estudios de Sperry
La idea fundamental detrás de gran parte de la investigación cerebral es la lateralización hemisférica. Esta postula que las dos mitades del cerebro, el hemisferio izquierdo y el hemisferio derecho, son responsables de funciones diferentes. Es decir, ciertas funciones, como el lenguaje, están predominantemente a cargo de un hemisferio y no del otro; la función está lateralizada.
La investigación del cerebro dividido involucra a individuos que se han sometido a una separación quirúrgica de sus hemisferios cerebrales. Este procedimiento, a menudo realizado para aliviar los síntomas graves de la epilepsia, corta el cuerpo calloso, la banda principal de fibras nerviosas que conecta los dos hemisferios. En un paciente con cerebro dividido, la información no puede transmitirse fácilmente de un hemisferio al otro, lo que permite a los investigadores estudiar hasta qué punto otras funciones cerebrales están lateralizadas.
Roger Sperry (1968) ideó un procedimiento ingenioso para estudiar a estos pacientes. Se proyectaba una imagen o palabra en el campo visual derecho del paciente (que es procesado por el hemisferio izquierdo) y otra imagen o palabra en el campo visual izquierdo (procesado por el hemisferio derecho). Dado que la información no puede cruzar al otro hemisferio en estos pacientes, los efectos de esta división pueden ser observados.
Hallazgos Clave de la Investigación del Cerebro Dividido
Los experimentos de Sperry arrojaron resultados sorprendentes sobre la especialización de cada hemisferio:
- Percepción Visual y Descripción Verbal: Cuando se mostraba una imagen en el campo visual derecho, el paciente podía describirla verbalmente sin dificultad. Esto se debe a que la información llegaba al hemisferio izquierdo, que es dominante para el lenguaje. Sin embargo, cuando la imagen se mostraba en el campo visual izquierdo, al paciente le resultaba difícil describirla o decía no haber visto nada. Esto sugiere la falta de capacidad de procesamiento del lenguaje en el hemisferio derecho. El hemisferio izquierdo, responsable del habla, no recibía la información debido a la separación.
- Comprensión No Verbal y Selección de Objetos: A pesar de no poder describir verbalmente un objeto presentado en el campo visual izquierdo, si se le pedía al paciente que seleccionara ese objeto (o uno relacionado) de una bolsa usando su mano izquierda (controlada por el hemisferio derecho) sin mirar, podían hacerlo bastante bien. Esto demuestra que el hemisferio derecho está involucrado en la comprensión de objetos, incluso si no puede nombrarlos verbalmente.
- Procesamiento Simultáneo y Habilidades Motoras: Cuando se presentaban dos palabras simultáneamente (por ejemplo, 'puerta' en el campo visual izquierdo y 'marco' en el campo visual derecho), el paciente escribía la palabra del campo visual izquierdo ('puerta') con su mano izquierda y decía la palabra del campo visual derecho ('marco'). La mano izquierda era significativamente mejor para dibujar imágenes que la mano derecha, a pesar de que todos los pacientes evaluados eran diestros. Esto indica que el hemisferio derecho parece ser dominante para las habilidades de dibujo y espaciales.
- Reconocimiento Facial: Al pedirles que emparejaran una cara de entre varias, la imagen presentada en el campo visual izquierdo (procesada por el hemisferio derecho) era seleccionada consistentemente, mientras que la imagen del campo visual derecho (hemisferio izquierdo) era ignorada. Esto sugiere que el hemisferio derecho es dominante en el reconocimiento facial. En el caso de imágenes compuestas por dos mitades de caras diferentes, el hemisferio izquierdo dominaba cuando se pedía una descripción verbal (describían la mitad derecha de la cara), y el hemisferio derecho dominaba cuando se pedía seleccionar una cara coincidente de entre varias (seleccionaban basándose en la mitad izquierda de la cara).
Estos hallazgos fueron fundamentales para confirmar la idea de la especialización hemisférica, mostrando roles distintos para cada lado del cerebro, especialmente en el procesamiento del lenguaje y las habilidades visoespaciales.
Evaluación de la Investigación de Sperry
La investigación de Sperry tiene puntos fuertes y limitaciones:
- Apoyo a la Lateralización: El trabajo de Sperry respalda firmemente la conclusión de que el hemisferio izquierdo es más responsable de las tareas verbales y analíticas, mientras que el hemisferio derecho es mejor en tareas espaciales y musicales. Esto ha fortalecido nuestra comprensión del funcionamiento cerebral.
- Procedimiento Controlado: El procedimiento de Sperry fue rigurosamente controlado. Los pacientes usaban parches oculares, y las imágenes se proyectaban por fracciones de segundo, eliminando la posibilidad de usar el otro campo visual. Esto aumenta la validez interna de los estudios.
- Limitaciones de la Muestra: La muestra utilizada por Sperry era pequeña (solo 11 participaron en todos los procedimientos). Además, sus cerebros podrían haber sido afectados por las convulsiones epilépticas previas. Por lo tanto, es difícil generalizar los hallazgos a la población general.
Explorando la Función Cerebral: ¿Cómo la Estudiamos?
Más allá de los estudios quirúrgicos, la neurociencia moderna utiliza diversas técnicas para observar y medir la actividad cerebral en personas sanas o con diversas condiciones. Estas técnicas nos permiten comprender mejor cómo funcionan diferentes áreas del cerebro durante tareas específicas y cómo se organizan las funciones.
Técnicas de Estudio del Cerebro
Las principales técnicas de neuroimagen y estudio de la actividad cerebral incluyen:
- Resonancia Magnética Funcional (fMRI): Mide los cambios en el flujo sanguíneo y la oxigenación en el cerebro mientras el individuo realiza una tarea. Un aumento en el flujo sanguíneo sugiere que un área cerebral está trabajando más, permitiendo identificar qué áreas están involucradas en tareas particulares.
- Electroencefalograma (EEG): Mide la actividad eléctrica de las neuronas registrando los impulsos eléctricos que ocurren durante la transmisión sináptica. El individuo usa un gorro con electrodos. Puede detectar patrones de actividad cerebral, como los que ocurren durante el sueño.
- Potenciales Relacionados con Eventos (PREs/ERPs): Se analiza la actividad de un registro de EEG para determinar respuestas cerebrales específicas relacionadas con una tarea particular. Los PREs son tipos de ondas cerebrales desencadenadas por eventos específicos.
- Exámenes Post-mortem: El cerebro se estudia y analiza después de la muerte, observando áreas particulares. A menudo se realiza en individuos con trastornos raros o disfunciones conductuales/cognitivas. Su cerebro se compara con un cerebro 'control' para buscar diferencias estructurales.
Comparativa de Técnicas de Estudio Cerebral
| Técnica | Lo que Mide | Ventajas | Desventajas |
|---|---|---|---|
| fMRI | Flujo sanguíneo/oxigenación | Bajo riesgo, imágenes detalladas | Costoso, desfase temporal (~5s), no ve neuronas individuales |
| EEG | Actividad eléctrica | Útil para diagnosticar (epilepsia, sueño), alta resolución temporal (~1ms) | Información generalizada, no aísla actividad neural exacta |
| PREs (ERPs) | Actividad eléctrica específica relacionada con eventos | Excelente resolución temporal, identifica comportamientos/funciones específicos | Falta de estandarización metodológica, difícil eliminar variables extrañas |
| Post-mortem | Estructura cerebral después de la muerte | Mejora el conocimiento médico (Broca, Wernicke) | No establece causa-efecto, cambios pueden no estar relacionados con el trastorno |
Más Allá del Cerebro: Los Ritmos Biológicos
Además de la organización espacial de las funciones cerebrales, nuestro cuerpo y mente operan según ciclos temporales, conocidos como ritmos biológicos. Estos son cambios en los procesos corporales en respuesta a factores ambientales y internos. Los factores internos son los procesos endógenos del cuerpo, nuestro 'reloj corporal', conocidos como marcapasos endógenos. Los factores externos son cambios en el entorno, conocidos como zeitgebers exógenos.
Ritmos Circadianos: El Ciclo de 24 Horas
Los ritmos que duran alrededor de 24 horas se denominan ritmos circadianos. El ejemplo más conocido es el ciclo sueño/vigilia. El zeitgeber exógeno principal en este caso es la luz solar (o su ausencia), que contribuye a las sensaciones de somnolencia o estar despierto.
El investigador Michael Siffre estudió el efecto de la ausencia total de luz solar en su propio ciclo sueño/vigilia viviendo en cuevas durante meses. Encontró que su cuerpo creaba un ritmo natural ligeramente superior a las 24 horas habituales, pero continuaba durmiendo y despertando en un ciclo regular. Aschoff y Wever (1976) encontraron que los participantes que pasaron 4 semanas en un búnker sin luz natural mostraron ritmos circadianos de 24-25 horas, lo que sugiere que el ritmo natural es ligeramente más largo de 24 horas y es ajustado por la luz diurna. Folkard et al (1985) manipularon la duración del día a 22 horas en un estudio sin luz solar y encontraron que la mayoría de los participantes no se ajustaban fácilmente, lo que indica la fuerza del ciclo sueño/vigilia del cuerpo frente a los cambios ambientales.
Evaluación de la Investigación Circadiana
La investigación sobre ritmos circadianos tiene aplicaciones prácticas importantes. Por ejemplo, ayuda a gestionar los patrones de turnos de los trabajadores nocturnos para aumentar la productividad y reducir errores. También ha mostrado cuándo los medicamentos son más o menos efectivos, permitiendo desarrollar guías para optimizar su impacto. Sin embargo, la investigación a menudo utiliza muestras pequeñas (como el caso único de Siffre) y los participantes pueden haber tenido acceso a luz artificial, lo que podría actuar como una variable confusora, cuestionando la validez interna.
Ritmos Infradianos y Ultradianos: Más Allá del Día
Los ritmos biológicos no se limitan a ciclos diarios:
Ritmos Infradianos (Más de 24 horas)
Estos ocurren en un período más largo que 24 horas. El ejemplo clásico es el ciclo menstrual, que dura alrededor de 28 días y varía entre mujeres. Los niveles hormonales fluctúan, llevando a la ovulación y cambios en el revestimiento uterino. La investigación de McClintock et al (1998) sugirió que los factores exógenos como las feromonas podrían afectar el ciclo menstrual, sincronizándolos entre mujeres.
Otro ritmo infradiano es el Trastorno Afectivo Estacional (TAE), caracterizado por cambios de humor (ánimo deprimido, niveles de actividad bajos) durante los meses de invierno con menos luz diurna. Como cambia predeciblemente a lo largo del año, es un ritmo circanual (un tipo de infradiano). Se cree que está relacionado con la melatonina, una hormona que influye en la serotonina y que se libera en mayor cantidad en la oscuridad.
Ritmos Ultradianos (Menos de 24 horas)
Estos ocurren más de una vez en un período de 24 horas. Un ejemplo son las distintas etapas del sueño, identificadas a través de EEG. Se han descrito 5 etapas:
- Etapas 1 y 2: Sueño ligero. Las ondas cerebrales se ralentizan y se vuelven más rítmicas (ondas alfa).
- Etapas 3 y 4: Sueño profundo ('sueño de ondas lentas'). Predominan las ondas delta, más lentas. Es difícil despertar a la persona.
- Etapa 5 (REM): Sueño de movimientos oculares rápidos. El tronco encefálico paraliza el cuerpo para evitar actuar los sueños. Los párpados se mueven rápidamente. Esta etapa se correlaciona fuertemente con el soñar.
Evaluación de la Investigación de Ritmos Infradianos y Ultradianos
La investigación sobre el ciclo menstrual puede estar influenciada por muchas variables (dieta, estrés, ejercicio), lo que puede afectar la validez. Algunos estudios no han encontrado evidencia de sincronía menstrual. Sin embargo, la investigación de Dement y Kleitman (1957) encontró una fuerte correlación entre la actividad REM y el soñar, apoyando el efecto de los ritmos biológicos. La investigación sobre el TAE ha llevado al desarrollo de tratamientos efectivos, como la terapia de luz, que simula la luz solar y alivia los síntomas en muchos pacientes, aumentando la utilidad práctica de estos estudios.
Los Relojes Internos del Cuerpo: Marcapasos Endógenos
Los ritmos biológicos están impulsados por mecanismos internos. El núcleo supraquiasmático (NSQ), ubicado en el hipotálamo cerebral, es crucial para mantener los ritmos circadianos. Recibe información sobre la luz del quiasma óptico, incluso con los ojos cerrados, permitiendo al cuerpo ajustarse a los patrones cambiantes de luz diurna. Estudios en animales (DeCoursey et al, 2000; Ralph et al, 1990) han demostrado que dañar o trasplantar células del NSQ altera o transfiere el ciclo sueño/vigilia.
El NSQ también comunica información sobre la luz a la glándula pineal, situada detrás del hipotálamo. Esta glándula incrementa la producción de melatonina, que induce el sueño y se inhibe con la vigilia. Como se mencionó, la melatonina es una posible causa del TAE.
Influencias Externas: Zeitgebers Exógenos
Los factores ambientales influyen en los ritmos biológicos a través de la 'sincronización' o 'arrastre' (entrainment). Estos factores trabajan con los procesos internos del cuerpo para afectar ritmos como el ciclo sueño/vigilia.
La luz es el zeitgeber más potente, reiniciando el NSQ y afectando la producción hormonal. Campbell y Murphy (1998) encontraron que la piel puede detectar luz; aplicar luz en la parte posterior de las rodillas de los participantes afectó la duración de sus ciclos sueño/vigilia, sugiriendo que la luz no solo se percibe por los ojos. Las señales sociales, como los horarios de comidas y sueño impuestos por los padres a los bebés, también pueden actuar como zeitgebers, ayudando a establecer los ciclos. De manera similar, adaptarse rápidamente a los horarios locales al viajar (jet lag) es un ejemplo de cómo las señales sociales influyen en los ritmos.
Evaluación de la Investigación sobre Ritmos y sus Influencias
La investigación ha demostrado que, además del NSQ, otros órganos tienen sus propios ritmos circadianos en células llamadas 'osciladores periféricos' (Damiloa et al, 2000), lo que sugiere múltiples influencias. Sin embargo, parte de la investigación con animales plantea cuestiones éticas significativas debido al daño infligido. Además, hay evidencia que sugiere que los zeitgebers exógenos pueden no tener tanto efecto en ciertos casos, como un hombre ciego de nacimiento cuyo ciclo de 24.9 horas no pudo ser ajustado por señales externas (Miles et al, 1977), necesitando medicación para vivir en un mundo de 24 horas. Esto debilita la influencia universal de los zeitgebers exógenos.
Preguntas Frecuentes
¿Qué es el cerebro dividido?
Se refiere a una condición donde los dos hemisferios cerebrales han sido separados quirúrgicamente, generalmente cortando el cuerpo calloso, para tratar la epilepsia severa.
¿Qué significa la lateralización hemisférica?
Es la idea de que ciertas funciones cerebrales están predominantemente controladas por uno de los hemisferios (izquierdo o derecho) en lugar de estar distribuidas uniformemente.
¿Cuál fue el principal hallazgo de Sperry?
Sperry demostró experimentalmente que los hemisferios izquierdo y derecho tienen especializaciones distintas, con el izquierdo destacando en lenguaje y análisis, y el derecho en tareas espaciales, visuales y no verbales.
¿Qué son los ritmos biológicos?
Son cambios cíclicos en los procesos corporales en respuesta a influencias internas (marcapasos endógenos) y externas (zeitgebers exógenos).
¿Cuál es la diferencia entre ritmos circadianos, infradianos y ultradianos?
Circadianos duran alrededor de 24 horas (ciclo sueño/vigilia). Infradianos duran más de 24 horas (ciclo menstrual, TAE). Ultradianos duran menos de 24 horas (etapas del sueño).
¿Qué papel juega el Núcleo Supraquiasmático (NSQ)?
El NSQ es un marcapasos endógeno clave en el cerebro que ayuda a regular los ritmos circadianos, respondiendo a la información sobre la luz.
Conclusión
La investigación sobre el cerebro dividido de Sperry proporcionó una visión sin precedentes sobre la lateralización funcional de los hemisferios cerebrales, revelando cómo cada mitad contribuye de manera única a nuestra cognición y comportamiento. Paralelamente, el estudio de los ritmos biológicos (circadianos, infradianos, ultradianos) nos muestra cómo nuestros cuerpos están sintonizados con ciclos temporales, influenciados tanto por relojes internos (como el NSQ y la melatonina) como por señales externas (luz, interacciones sociales). Estas áreas de la neurociencia, apoyadas por diversas técnicas de estudio cerebral, continúan expandiendo nuestra comprensión de la compleja organización espacial y temporal de la actividad cerebral y corporal.
Si quieres conocer otros artículos parecidos a El Cerebro Dividido: Hallazgos de Sperry puedes visitar la categoría Neurociencia.