1: Una introducción a la cognición

La cognición se define en términos generales como los procesos mentales asociados con fenómenos como la atención, la memoria, el razonamiento y el lenguaje. Los científicos cognitivos están utilizando una combinación de técnicas psicológicas y fisiológicas para comprender los fundamentos biológicos de la cognición. A través de esta comprensión, los científicos esperan desarrollar nuevas formas de tratar a los pacientes con deficiencias cognitivas.

Este video primero presentará varios atributos funcionales de la cognición. Luego, discutiremos las preguntas clave en el campo, así como los métodos utilizados para responderlas. Por último, veremos algunos estudios que utilizan estas técnicas.

Para empezar, veamos algunos de los aspectos individuales del complejo fenómeno cognitivo que actualmente estudian los científicos del comportamiento.

La percepción es el proceso cognitivo del cerebro que recibe, comprende y da sentido a la información sensorial. Más allá de la mera información sensorial, nuestro cerebro es capaz de percibir rasgos complejos, como objetos, patrones o rostros. Por otro lado, las ilusiones ópticas demuestran cómo el procesamiento de la información sensorial por parte del cerebro no siempre refleja la realidad.

Mientras que el cerebro recibe constantemente información perceptiva, la atención es el fenómeno cognitivo que permite enfocar nuestros recursos perceptivos. Esta capacidad de ser consciente "selectivamente" de ciertos estímulos mientras se desconecta de otros se conoce como atención selectiva. Más a menudo, en su vida diaria su atención está dividida: piense en conducir un automóvil mientras habla por teléfono.

La atención enfocada puede resultar en un mejor almacenamiento y una mayor capacidad para recordar la información percibida. Este proceso se conoce como memoria. En particular, los experimentos cognitivos evalúan la memoria de trabajo, que implica funciones como almacenar información a corto plazo, por ejemplo, el número de teléfono de una persona, y luego procesar esta información transitoria para realizar una tarea, como contactar a esa persona.

Otra función cognitiva que los científicos están interesados en estudiar es la comprensión y expresión del lenguaje. Es interesante cómo adquirimos la habilidad de entender lo que escuchamos, y cómo aprendemos a hablar, sin ningún entrenamiento formal. Los estudios han confirmado que dos regiones del cerebro, el área de Broca y el área de Wernicke, están involucradas en la comprensión del lenguaje y la producción del habla, y los científicos están interesados en revelar el mecanismo detrás de los trastornos del desarrollo que conducen a déficits del lenguaje.

Por último, hablaremos de la función ejecutiva, que es un proceso cognitivo multifacético. Este fenómeno abarca tareas como el juicio, el razonamiento, la resolución de problemas, la toma de decisiones y la planificación. La función ejecutiva es fundamental para la organización y el comportamiento dirigido a objetivos, y sirve como un sistema de gestión para los muchos otros procesos cognitivos.

En conclusión, la ciencia cognitiva es un vasto campo centrado en el estudio de los numerosos procesos mentales que rigen muchas de tus actividades cotidianas. Por lo tanto, es una de las áreas más activas de la investigación en neurociencia del comportamiento.

Con esta comprensión básica de los componentes de la cognición, examinemos algunas preguntas clave en el campo.

En su nivel más básico, la neurociencia cognitiva intenta determinar la relación funcional entre la neurobiología y los procesos cognitivos. Una forma de estudiar esto es examinando qué áreas del cerebro están activas durante una prueba cognitiva en particular. El examen de las bases neuronales podría ayudar a desarrollar nuevas terapias para pacientes con discapacidades cognitivas.

Se cree que las habilidades cognitivas se desarrollan durante las primeras etapas de la vida y, en última instancia, se degradan con la edad, y muchos investigadores están interesados en estudiar esta transición. Estos estudios incluyen el análisis de cómo se adquieren las capacidades cognitivas a medida que el cerebro se desarrolla desde la infancia hasta la edad adulta, así como la forma en que la neurodegeneración relacionada con el envejecimiento se correlaciona con el deterioro cognitivo.

Otra pregunta básica es, ¿qué papel juegan nuestros genes y el entorno en la cognición? Los investigadores interesados en esta pregunta tienen como objetivo comprender la importancia relativa de la genética y el entorno en el desarrollo cognitivo. Uno de los tipos de estudios, llamados "estudios de gemelos", consiste en observar gemelos idénticos que han sido criados en diferentes entornos. Al realizar pruebas cognitivas en estos individuos genéticamente idénticos, los investigadores pueden estudiar el papel del entorno en la función cerebral.

Después de revisar algunas preguntas clave en el campo, veamos algunas de las técnicas destacadas utilizadas por los neurocientíficos cognitivos en la actualidad.

Una técnica que se está volviendo cada vez más común son las imágenes cerebrales funcionales. La resonancia magnética funcional, o fMRI, es una técnica que mide los cambios en el flujo sanguíneo como un indicador de la actividad neuronal en el cerebro, que es específica para los procesos cognitivos individuales. La tomografía por emisión de positrones, o PET, es un método similar que mide la absorción de un marcador radiactivo para visualizar la actividad cerebral. La electroencefalografía o magnetoencefalografía, por otro lado, utiliza sensores colocados en el cuero cabelludo para medir directamente los campos eléctricos o magnéticos creados por la activación neuronal. El análisis de la lectura muestra qué áreas del cerebro están activas durante tareas cognitivas específicas.

Además de las observaciones, los científicos intentan modular la actividad del cerebro de manera específica para comprender cómo funciona. La estimulación magnética transcraneal, o TMS, utiliza la inducción electromagnética para activar o suprimir la actividad neuronal. Esta técnica se puede utilizar para perturbar regiones específicas del cerebro en sujetos humanos de una manera no invasiva y luego estudiar su efecto sobre las habilidades cognitivas.

Otra herramienta importante que se encuentra en muchos experimentos cognitivos es el seguimiento ocular. El seguimiento ocular se utiliza para evaluar funciones cognitivas como la atención, la percepción visual y el procesamiento del lenguaje. Las mediciones de seguimiento ocular pueden proporcionar información sobre cómo leemos, reconocemos rostros o prestamos atención selectivamente a los objetos mientras conducimos.

Por último, los métodos psicológicos para evaluar funciones cognitivas específicas son igualmente críticos. Una prueba psicológica clásica se llama tarea de Stroop, que evalúa la capacidad de atención selectiva pidiéndole al sujeto que identifique el nombre del color escrito, que en este caso es rojo, o el color en el que se muestra, que es azul. Otra tarea, llamada tarea Go o No-Go, también examina la atención y el control de la respuesta mediante el análisis del tiempo de reacción. Esta tarea requiere discriminar entre diferentes elementos, como "Amigo" o "Enemigo" en un videojuego.

Ahora que has visto algunos de los métodos y tareas actuales, veamos cómo los científicos los están aplicando para estudiar la cognición.

A menudo, la visualización de la actividad cerebral por resonancia magnética funcional se combina con pruebas cognitivas para localizar las funciones en regiones cerebrales particulares. Aquí, los investigadores hacen que los sujetos realicen una prueba de la función ejecutiva llamada tarea de clasificación de tarjetas dimensionales dentro de la máquina de resonancia magnética funcional. Esta tarea requiere que los participantes ordenen las tarjetas en función de una característica, como la forma, y luego pasen a ordenarlas por una segunda característica, como el color. La actividad cerebral medida puede informar la identificación de regiones cerebrales que desempeñan un papel en el funcionamiento ejecutivo.

En otro ejemplo, los científicos utilizan la EMT para estimular una región específica del cerebro como una forma de terapia en pacientes que sufren de un trastorno del lenguaje llamado afasia. En primer lugar, los investigadores determinaron la capacidad lingüística básica del paciente, y luego identificaron el sitio óptimo para la estimulación. Después de repetidas sesiones de tratamiento, se volvieron a evaluar las habilidades lingüísticas del paciente.

Por último, algunos científicos están estudiando el impacto de las emociones en la cognición. Aquí, los investigadores hicieron que los sujetos realizaran una tarea de memoria de trabajo, que consistía en mostrarles un memorándum que constaba de tres caras, seguido de un intervalo de retraso durante el cual se mostraban imágenes emocionales como distractor. El recuerdo de los sujetos de las imágenes faciales iniciales se evaluó con fMRI.

Acabas de ver la introducción de JoVE a la neurociencia cognitiva. Este video cubrió varios aspectos de la cognición, las preguntas centrales abordadas en el campo, los métodos destacados que utilizan los investigadores en la actualidad y, finalmente, los estudios actuales que utilizan diferentes técnicas. Como siempre, ¡gracias por mirar!