Neurociencia cognitiva: historia, campos de estudio y aplicaciones

La neurociencia cognitiva es una disciplina que estudia cómo el cerebro recibe, integra y procesa la información. Analiza de manera científica los procesos subyacentes de la actividad mental.

En concreto, se centra en cómo los mecanismos neuronales dan lugar a las funciones cognitivas y psicológicas, que se manifiestan a través del comportamiento.

neurociencia cognitiva

A partir de este análisis, intenta explicar tanto la relación del sujeto con su entorno, como otros aspectos subyacentes: las emociones, la resolución de problemas, la inteligencia y el pensamiento.

La relación entre cerebro y mente es una de las cuestiones filosóficas más importantes de todos los tiempos. La neurociencia cognitiva intenta responder a un interrogante fundamental: ¿cómo puede surgir un estado mental de un conjunto de células con ciertas propiedades electrofisiológicas y químicas?

Esta disciplina estudia el funcionamiento cerebral desde una perspectiva científica y abierta. Parte del análisis celular y molecular para comprender funciones superiores como el lenguaje y la memoria.

La neurociencia cognitiva es una disciplina relativamente reciente, surgida de la convergencia de la neurociencia y la psicología cognitiva. Los avances científicos, sobre todo el desarrollo de técnicas de neuroimagen, han permitido el surgimiento de una ciencia interdisciplinar en la que los conocimientos se complementan.

De hecho, abarca saberes de distintas disciplinas como la filosofía, la psicobiología, la neurología, la física, la lingüística, etc.

El objeto de estudio de la neurociencia cognitiva ha hecho que cada día se despierte más interés en la sociedad. Esto se ve reflejado en el aumento de grupos de investigación dedicados a esta área, con el consecuente incremento de las publicaciones científicas.

Antecedentes históricos

Los orígenes de la neurociencia cognitiva podrían situarse en la filosofía antigua, periodo en el que los pensadores tenían una gran preocupación sobre de la mente.

Aristóteles creía que el cerebro era un órgano inútil y que sólo servía para refrigerar la sangre. Este filósofo atribuía al corazón el origen de la función mental.

Parecer ser que fue Galeno en el siglo II dC el que afirmó que el cerebro era el origen de la actividad mental. Aunque creía que la personalidad y la emoción se generaban en otros órganos.

Sin embargo, fue el médico holandés Andreas Vesalio en el siglo XVI, quien señaló que el cerebro y el sistema nervioso son el centro de la mente y las emociones. Estas ideas tuvieron gran influencia en la psicología, y a su vez, han contribuido al desarrollo de la neurociencia cognitiva.

Otro punto de inflexión en la historia de la neurociencia cognitiva fue el surgimiento de la frenología a principios del siglo XIX. Según esta pseudociencia, el comportamiento humano podría estar determinado por la forma del cráneo.

Sus principales exponentes, Franz Joseph Gall y J.G. Spurzheim sostenían que el cerebro humano se dividía en 35 secciones diferentes. La frenología ha sido criticada porque sus premisas no fueron demostradas científicamente.

A partir de estas ideas se crearon dos corrientes de pensamiento que se llamaron localizacionistas y antilocalizacionistas (teoría del campo agregado). Según la primera de ellas, las funciones mentales se localizan en áreas específicas del cerebro.

Las contribuciones de Broca y Wernicke fueron esenciales para la neurociencia cognitiva. Éstos estudiaron las áreas que controlan el lenguaje y cómo las lesiones en éstas pueden producir afasia. Gracias a ellos, se extendió una visión localizacionista.

Según la teoría antilocalizacionista o del campo agregado, todas las áreas del cerebro participan en las funciones mentales. El fisiólogo francés Jean Pierre Flourens realizó varios experimentos con animales que le permitieron concluir que la corteza cerebral, el cerebelo y el tronco cerebral funcionan como un todo.

En esta evolución resulta fundamental la doctrina de la neurona desarrollada por Santiago Ramón y Cajal. Según esta doctrina, las neuronas son la parte más básica del sistema nervioso. Éstas son células discretas, es decir, que no se conectan para formar un tejido, sino que son genética y metabólicamente distintas a las demás células.

En el siglo XX también fueron muy importantes para la neurociencia cognitiva los avances de la psicología experimental. Especialmente la demostración de que algunas tareas se realizan a través de fases de procesamiento discretas.

Asimismo, resultan relevantes los estudios sobre la atención. En este periodo comenzó a pensarse que la conducta observable no era suficiente para estudiar por completo las funciones cognitivas. Más bien, se hacía necesario investigar más sobre el funcionamiento del sistema nervioso, de los mecanismos subyacentes a la conducta.

Los supuestos teóricos de esta disciplina se formularon entre los años 1950 y 1960, a partir de los enfoques de la psicología experimental, la neuropsicología y la neurociencia.

El término “neurociencia cognitiva” fue acuñado por George Miller y Michael Gazzaniga a finales de 1970. Provenía de un curso que organizaron en el Cornell Medical College sobre las bases biológicas de la cognición humana.

Su meta era resaltar la comprensión de ésta, defendiendo que la mejor aproximación era estudiar a sujetos humanos sanos con técnicas tanto de la ciencia del cerebro como de las ciencias cognitivas al mismo tiempo.

Sin embargo, probablemente no fue hasta 1982 cuando se publicó el primer escrito con este término. Se llamaba “Cognitive Neuroscience: developments towards a science of synthesis” de Posner, Pea y Volpe.

Las ciencias de la computación han realizado importantes contribuciones a la neurociencia cognitiva. Específicamente, la inteligencia artificial ha otorgado a esta disciplina el lenguaje para las explicaciones de la función cerebral.

Como el objetivo de la inteligencia artificial es construir máquinas que tengan un comportamiento inteligente, el primer paso para lograrlo es determinar los procesos del comportamiento inteligente para programar la jerarquía de dichos procesos.

La computación tiene relación estrecha con el mapeado cerebral. Por eso, el surgimiento de la tecnología de mapeo cerebral constituyó un aspecto fundamental en el avance de la metodología de la neurociencia cognitiva. Sobre todo, el desarrollo de la resonancia magnética funcional y de la tomografía por emisión de positrones.

Esto ha permitido a los psicólogos cognitivos crear nuevas estrategias experimentales para estudiar la función cerebral.

Neurociencia y psicología cognitiva

La psicología cognitiva surgió a mediados del siglo XX como reacción al conductismo imperante. El conductismo defendía que, aunque los procesos mentales no podían ser observables, si podían estudiarse científicamente de forma indirecta a través experimentos concretos.

Algunas variables como el rendimiento en las tareas o los tiempos de reacción, generaron evidencias acerca de las funciones psíquicas. A partir de esto se ha generado una fuente de conocimiento que ha ido evolucionando a partir de diferentes modelos teóricos.

Durante algún tiempo la neuropsicología cognitiva y la neurociencia avanzaron por caminos distintos. Ya que la primera se ha concentrado en el cómo y no el dónde, dejando el estudio de las estructuras anatómicas en manos de los neurofisiólogos.

Redolar (2013) afirma que esta distinción es similar a la que da entre software y hardware en un sistema informático. Un programa informático tiene una lógica de funcionamiento que es independiente al hardware o el sistema material en el que se efectúa.

Un mismo programa informático puede instalarse en diferentes ordenadores, sin que la naturaleza del hardware describa el funcionamiento del software. Esta visión es muy simplista y ha llevado a que algunos psicólogos piensen que el análisis de los sistemas neuronales no proporciona ninguna información sobre la función psicológica.

Esta perspectiva se ha desvirtuado por los últimos avances científicos. Actualmente se afirma que una visión multidisciplinar de la neurociencia cognitiva conlleva a un mayor desarrollo de la misma. Neurociencia y psicología cognitiva son disciplinas complementarias más que excluyentes.

Los datos que se obtienen de las técnicas de neuroimagen son variables que generan más valor a las ya existentes. Así, al estudiar una función mental, se cuenta con valores como la respuesta electromiográfica de los músculos, la conectividad eléctrica de la piel, etc.

La tomografía por emisión de positrones y la resonancia magnética funcional proporciona la evaluación de los cambios hemodinámicos en el cerebro. Además de otros datos proporcionados por técnicas de magnetoencefalografía.

Asimismo, se ha demostrado que el enfoque cognitivo tradicional es insuficiente para describir todo el complejo funcionamiento mental. No es posible, pues, hacer una distinción radical entre software y hardware, pues existen muchas relaciones que hacen necesario el enfoque multidisciplinar que proporciona la neurociencia cognitiva.

De igual manera, la psicología cognitiva tiene mucho que aportar a la neurociencia. La enriquece y contribuye al planteamiento teórico de los datos obtenidos de un escáner cerebral.

La neurociencia cognitiva no constituye, entonces, sólo un estudio anatómico y fisiológico del cerebro. Por el contrario, su objetivo es describir la base material de los procesos cognitivos y emocionales.

La psicología cuenta con grandes herramientas y modelos teóricos para explicar la conducta humana y la actividad mental, que pueden suponer grandes aportaciones a la neurociencia. Así, todo el conjunto de datos puede explicarse a partir de una teoría coherente, que puede dar lugar a nuevas hipótesis que sirvan de estudio.

Campos de estudio de la neurociencia cognitiva

Imagen por resonancia magnética del cerebro

– Análisis molecular: para conocer en detalle el funcionamiento de los procesos mentales es necesario estudiar el papel de las moléculas y sus interacciones. La neurociencia cognitiva busca describir las bases moleculares del impulso nervioso, la fisiología de los neurotransmisores, así como los mecanismos moleculares involucrados en las sustancias adictivas.

– Análisis celular: la neurociencia cognitiva tiene a la neurona como su principal célula de estudio. Es importante conocer entonces su funcionamiento, sus tipos, su interacción con otras neuronas, cómo se desarrollan a lo largo de la vida, etc.

– Análisis de redes neuronales: es el estudio del conjunto de neuronas que componen redes de actividad, que son la base de los procesos cognitivos y emocionales. Se analizan los circuitos neuronales relacionados con los sistemas circulatorio, visual, auditivo, motor, etc.

– Análisis conductual: aquí se describe el funcionamiento de los sistemas neuronales que permiten conductas complejas como la memoria, las conductas motivadas como el hambre o el sexo, estados de alerta o sueño, etc.

– Análisis cognitivo: este análisis implica comprender los procesos neurales que permiten la realización de funciones mentales superiores como el lenguaje, el razonamiento, el control ejecutivo, la imaginación, etc.

También resulta fundamental para la neurociencia cognitiva el estudio de pacientes con déficits cognitivos causados por lesiones cerebrales. Esto sirve para comparar los cerebros sanos con aquellos que tienen algún trastorno. Así se pueden extraer conclusiones sobre los procesos cognitivos afectados e intactos y los circuitos neuronales involucrados.

Aplicaciones de la neurociencia cognitiva

tomografía computerizada

La neurociencia cognitiva cumple un papel fundamental en la comprensión de la mente humana.

El conocimiento de las funciones cognitivas asociado y complementado con el del funcionamiento físico del cerebro, permiten crear nuevas teorías sobre cómo trabaja la mente humana.

Esto permite saber qué ocurre cuando aparece un determinado trastorno o lesión que afecta a una función cognitiva.

Este aumento de conocimiento permite además que se perfeccionen los métodos de tratamiento para trastornos como: dificultades de aprendizaje, esquizofrenia, ansiedad, psicopatía, trastornos del sueño, trastorno bipolar, problemas de memoria, etc.

Por otro lado, la neurociencia cognitiva es útil en investigación simplemente para conocer cómo se producen y secuencian los procesos cognitivos.

Muchos profesionales se valen de estos conocimientos para programar mejores estrategias educativas en los colegios (neuroeducación), para diseñar publicidad que nos cautive (neuromarketing), o incluso para mejorar el rendimiento deportivo.

Referencias

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Licenciada en Psicología (Universidad de Huelva). Máster en Estudios Avanzados en Cerebro y Conducta de la Universidad de Sevilla.

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