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Visiones íntimas del cerebro

Científicos escudriñan la corteza cerebral en busca de señales de emoción, sentimiento y juicio moral

La moral y la facultad humana de hacer juicios morales y emitir juicios de valor han sido consideradas históricamente temas propios de los filósofos, al punto de haber constituido desde la Ética a Nicómano, de Aristóteles, un campo casi autónomo de la filosofía. Fue mas o menos eso lo que un joven neurocientífico brasileño oyó de los revisores de una respetada publicación científica internacional cuando intentó publicar su primer artículo con resultados sugestivos, constatados por resonancia magnética funcional, de que la corteza frontal y temporal anterior del cerebro se activa cuando voluntarios sanos desarrollaban determinada tarea que implicaba un juicio moral. Le recomendaron que mejor sería dejar a la neurociencia fuera de estos complicados meandros de la ética para los cuales solo los filósofos demostraron siempre la más inequívoca aptitud.

A esa altura, bordeando los 30 años y confiando en lo que hacía, el joven investigador no siguió tal sugerencia, por supuesto. En su lugar, reencaminó el artículo cuya autoría compartía con un colega brasileño y uno norteamericano, al respetado periódico Arquivos de Neuropsiquiatria, editado en Brasil, pero con la circulación internacional garantizada por la SciELO, Scientific Electronic Library Online y fue así que las conclusiones del estudio encabezado por  Jorge Moll -tal el nombre de nuestro personaje- presentadas novedosamente en el 2000 en la Sociedad Americana de Neurociencia, aparecieron en en un artículo firmado por él, Paul J. Eslinger y Ricardo de Oliveira-Souza, bajo el título Frontopolar and anterior temporal cortex activation in a moral judgment task, en julio de 2001.  Coincidentemente, la publicación ocurría en el mismo mes en el que salía en la revista internacional donde él originalmente consultara el artículo de un grupo de la Universidad de Princeton, liderado por el filósofo Joshua Greene, sobre el compromiso directo de las emociones en las decisiones que implican grandes dilemas morales.

La estrategia de Moll de no postergar la publicación del artículo ligado a un tema que sabía tenía mucha atracción y enviarlo luego a un periódico teóricamente de menor alcance, se mostró acertada para introducirlo formalmente y sin más dilaciones en la escena internacional de su campo de investigación. En 2000 había publicado en Neurology el primer trabajo en el cual, entre 1997 y 1999, utilizara más a fondo imágenes del cerebro obtenidas por medio de la resonancia magnética funcional, una técnica que, en términos sencillos y sintéticos, toma imágenes del cerebro en actividad. Varios otros le siguieron en diferentes publicaciones, como Neuroimage y The Journal of Neuroscience, hasta el importante artículo de revisión de los fundamentos neurológicos del juicio moral, The neural basis of human moral cognition, firmado por él, Roland Zahn, Ricardo de Oliveira-Souza, Frank Krueger y Jordan Grafman, en Nature Reviews Neuroscience en octubre del año pasado.

Cerebro moral
En esos pocos años de afirmación consistente de su trabajo de investigador, siempre a partir de las neuroimágenes funcionales, Moll llegó a varias conclusiones con gran potencial para producir polémicas. Por ejemplo, la conclusión de que el lóbulo frontal del cerebro, sede por excelencia de las funciones ejecutivas según las más respetadas teorías vigentes, y que lo mantenían comprometido en la solución de problemas difíciles y complejos por medio del razonamiento lógico, también está involucrado en las tareas más sencillas y rutinarias. Aquello que en ese lóbulo puede identificarse como nuestro cerebro moral es a decir verdad un censor que está activo todo el tiempo, incansable, involucrado con las elecciones más comunes, como por ejemplo, decidir si dormir un poco más o no, y no solamente con el juzgamiento de grandes cuestiones, como el lanzamiento de una bomba atómica sobre Hiroshima, dice. Además, la capacidad de almacenar un gran repertorio de situaciones y percibirlas en sus múltiples interconexiones permitiría a ese cerebro moral, entre otras cosas, anticipar qué caminos tomar antes de actuar.

Otra conclusión del investigador, cuyo artículo científico se encuentra fase de publicación, indica que una misma área del sistema mesolímbico frontal es activada cuando una persona toma una decisión con vistas solo a su recompensa financiera o apuntando a una recompensa moral aunque sea a costa de un perjuicio económico. En el estudio que produjo ese resultado, hecho con el apoyo de imágenes funcionales de altísimo nivel y en el cual personas saludables tenían que tomar decisiones reales con ganancia o pérdida de dinero real (hasta 128 dólares), los voluntarios recibían una lista de organizaciones filantrópicas de todos los matices ideológicos, entre las cuales había algunas en que tanto la organización elegida como el voluntario ganaban algo, otras en que solo el candidato ganaba algo y otras en que si invertía allí su dinero, perdería el valor correspondiente.

El ejemplo de Moll, hoy con 35 años, investigador vinculado a la Unidad de Neurociencia Cognitiva y Comportamental de la Red D’Or, institución privada de Río de Janeiro  actualmente con base en Estados Unidos, donde hace un posdoctorado en el National Institute of Neurological Disorders and Stroke, ligado a los Institutos Nacionales de Salud (NIH)- es altamente ilustrativo de lo que viene ocurriendo en el país en el ámbito de los estudios de neurociencia basados en las tecnologías de la neuroimagen, en especial de aquellas producidas por la resonancia magnética funcional. Con el auxilio de estas imágenes que suministran algunas indicaciones temporales muy precisas del cerebro en funcionamiento, los investigadores buscan encontrar, al igual que sus colegas de los países más desarrollados, la correspondencia fisiológica en las neuronas de los actos de lenguaje, movimientos, juicios morales, emociones, sentimientos, comportamientos sociales, etc., llevados a cabo por personas saludables. Y ciertamente han contribuido a hacer avanzar el conocimiento actual sobre el cerebro, al mismo tiempo que indirectamente proponen nuevas vías para el abordaje clínico de importantes enfermedades neurológicas.

Sin embargo, en un terreno tan vasto y pantanoso como lo es la expresividad de lo propiamente humano en cada hombre y mujer, hay críticas, obvio, a los que serían los estrechos límites y al carácter bastante relativo de las informaciones y conclusiones basadas en las neuroimágenes funcionales. Y esas críticas comienzan en el propio medio de los neurocientíficos para después extenderse a los estudiosos de las humanidades de variados ámbitos. Esa manera elegante, ya que no es invasiva, de intentar descubrir el funcionamiento del cerebro, tiene algunos problemas, y todo comienza porque ella ocurre al modo de bloques de castillos, dice el Neurólogo Fernando Cendes, jefe del Laboratorio de Neuroimagen de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad Estatal de Campinas (Unicamp).

Siempre hay una condición on y una condición off, prosigue Cendes, que es investigada con el individuo dentro de la máquina de resonancia magnética, y luego se sustrae una situación de la otra para verificar lo que se ha activado en el cerebro en la situación on. Es decir, la tarea de mover los dedos de las manos sería una situación on y, enseguida, quedarse parado, sería la situación off. Ahora, cuanto más fino y complejo, lo que se quiere investigar, por ejemplo el proceso cognitivo o el proceso de pensamiento, tanto más difícil es probar la condición off. No es posible proponerle seriamente a un voluntario, por ejemplo, que no piense, comenta. Otro problema es que normalmente el voluntario dentro de un tubo de resonancia magnética no puede hablar (responde usualmente si o no manejando un joystyick) y casi no puede moverse mas allá de los limitados movimientos que es instruido a hacer.

Actividad redundante
Cendes, un estudioso de las epilepsias, observa también que hay mucha redundancia en la actividad cerebral, de ahí que determinado proceso, cognitivo, por ejemplo, activa áreas de un modo muy semejante a otro, como el de la atención, y es precisamente por esa redundancia que, en determinadas circunstancias patológicas, se pueden extirpar grandes áreas de del lóbulo frontal, sin muchas secuelas, porque otra área asume las funciones ligadas a aquéllas que fueron perdidas. Constatar lo que está activado durante la ejecución de una tarea está bien, pero no se puede asegurar que es pura y exclusivamente aquella área la que está activada en ese momento, observa. Por eso hay que tomar con cierta cautela a todos los estudios basados en resonancia funcional, porque, dice, en el cerebro todavía estamos frente a un rompecabezas lleno de desafíos, en el cual nada es tan sencillo como puede parecer. De cualquier manera, las investigaciones basadas en imágenes funcionales tienen muchas ventajas, agrega. Son interesantes, importantes y han agregado un conocimiento del funcionamiento del cerebro.

Atlas cerebral
Una  contribución en este sentido es la que hace un grupo de investigadores provenientes de diferentes instituciones, ahora reunido sen el Instituto Israelita de Enseñanza e Investigación Albert Einstein (IIEP). Con la dirección de Carlos Alberto Moreira Filho. Vale recordar aquí que el IIEP, vinculado al Hospital Israelita Albert Einstein, es el equivalente privado de dos universidades estaduales y una federal con sede en el estado -la universidad de Sao Paulo (USP), la Unicamp y la Universidad Federal de Sao Paulo (Unifesp), en el programa CinAPCe, sigla que haciendo alusión a las sinapsis cerebrales, designa a la Cooperación Interinstitucional de Apoyo a la Investigación sobre el Cerebro. Esta iniciativa, que tiene el apoyo de la FAPESP y debe entrar efectivamente en funcionamiento hasta  comienzos de 2007 (lea en Pesquisa FAPESP, edición 124), puede impulsar avances en esta área de investigación que en los últimos años viene constituyéndose con cierta fuerza en el país.

A esta altura el IIEP, con su participación en el CinAPCe, ya adquirió con recursos propios uno de los cuatro equipos de resonancia magnética de alto nivel con que esa red va a contar y cuyo primer foco de investigación son las epilepsias. Son aparatos con campo magnético de 3 Teslas, que permiten obtener imágenes cerebrales con definición y resolución espacial mucho mayor de las que eran ofrecidas por las máquinas hoy en uso, de hasta 1,5 Tesla y en menos tiempo del que los pacientes tendrían que gastar en las máquinas actuales.

Pero, aún antes que la nueva máquina sea instalada, el IIEP viene trabajando con los equipamientos disponibles en una serie de proyectos de investigación que se valen tanto de la resonancia magnética funcional como también de su combinación con otras técnicas de obtención de imágenes cerebrales. Y, en algunos casos, hay hasta una estrecha articulación del interés de la investigación con objetivos clínicos inmediatos. Un ejemplo es la obtención de imágenes que permiten reducir el riesgo de alcanzar áreas ligadas a funciones nobles durante una cirugía de extracción de tumores cerebrales. En poco tiempo más, los equipos del IIEP y del Hospital Albert Einstein iniciarán un protocolo en el que la imagen de la resonancia funcional será integrada a un navegador en el campo quirúrgico, permitiendo así la realización de cirugías de altísima precisión, dice Moreira.

El sueño es libre y limitado, pero para estar en un terreno más concreto, uno de los proyectos relevantes del IIEP basados en la resonancia funcional es el montaje de un banco de datos con miras a la creación de una especie de atlas cerebral de la población que se atiende en el hospital, una base normativa funcional  que permita un sinnúmero de estudios comparativos de la condición cerebral saludable con condiciones patológicas. Para comenzar este banco, que debe ser compatible con los de varios países, se dispusieron hasta el momento 50 voluntarios sanos, hombres y mujeres con edades entre los 18 y 54 años, previamente sometidos a una batería de cuestionarios psicológicos.  Permanecen casi una hora en el equipo de resonancia magnética, realizando tareas sencillas, capaces de activar áreas del cerebro ligadas a actividades motoras, visuales, verbales, de sensibilidad táctil y de lenguaje específicas (rimas, semántica, entre otras).

Dado que cada tarea realizada en el aparato genera casi tres mil imágenes, el radiólogo Edson Amaro Júnior, profesor de la Facultad de Medicina de la USP e investigador del IIEP y la biomédica Maria Ângela Barreiros, que trabaja con él, con los 50 voluntarios que se presentaron hasta aquí, el banco ya cuenta un total de 750 mil imágenes obtenidas por resonancia magnética funcional, que permitió producir 720 mapas de función cerebral.

Este es un material abundante para ser trabajado en la llamada post imagen, fase en se refinan, con las herramientas de la computación, las informaciones más borrosas, por así decirlo, captadas en el equipamiento de resonancia magnética y basadas en la diferencia de oxigenación de las áreas cerebrales en examen antes de una tarea y después de ella aquella historia de on y off. En este ámbito hay un trabajo importante desarrollado en el IIEP bajo la coordinación de la Ingeniera en computación Griselda Jara Garrido, que en diferentes proyectos actúa en el desarrollo de metodologías que permiten la interpretación más precisa de las imágenes cerebrales, para la articulación entre los bancos de datos y otras fuentes de información.

Uno de esto proyectos es el montaje de un laboratorio de neuroinformática con una estrategia de gestión del conocimiento basada en la web y en la computación de alto rendimiento. Estamos aprovechando la disponibilidad de herramientas de uso libre para montar un laboratorio que hasta fines del 2007, tendrá un cluster de 8 nudos para el procesamiento paralelo de imágenes, dice Griselda. En términos sencillos, ella explica que todo el esfuerzo de la parte en que trabaja se destina a explicitar lo que dice la imagen generada por el equipamiento de resonancia, de manera tal que estos datos puedan ser interpretados por los neurólogos. Digamos que se trata de un medio de campo fundamental entre el radiólogo y el neurólogo.

La joven investigadora participa con colegas de la Universidad de Western Autralia en un estudio que demuestra que hay efectos estructurales sensibles en el cerebro como resultado del consumo continuado del cigarrillo, trabajo enviado para publicación en la Neurobiology of Aging. Con el apoyo de la beca de joven investigador concedida por la FAPESP, es también una de las autoras de un estudio sobre el comportamiento antisocial en el desarrollo de la Unidad de Neurociencia Cognitiva y Comportamental (UNCC) de los Laboratorios-Hospitales D´Or, bajo la coordinación de Jorge Moll. Griselda observa que los llamados comportamientos antisociales sólo merecen atención médica y psicológica cuando se vuelven recurrentes, crónicos y causan problemas en múltiples esferas de la vida.  Y es ahí que se aplica la expresión ?desorden de comportamiento antisocial, el ASBD.

El estudio del que ella participó, hizo un seguimiento de 15 personas con ASBD, con un grupo de control de personas saludables de la misma franja de edad, género y grado de instrucción, y utilizó un método que permite obtener medidas de densidad y volumen de materia gris (morfometría basada en voxel -unidad de visualización en una imagen 3D). Claro que los análisis por región de interés, fundamentados en la resonancia funcional, también fueron utilizados. Y lo que se encontró, según Griselda fue que los resultados corroboraron la hipótesis de que una red de regiones cerebrales implicadas en los mecanismos de cognición moral y emociones morales está íntimamente relacionada con la génesis de los comportamientos antisociales en la personalidad psicopática. Imágenes tridimensionales de cerebros muestran que hubo activación coincidente de dichas áreas.

El instituto del Cerebro IIEP es en verdad, a pesar de su aún corto tiempo de vida (fue creado en 2003), sede de varios otros proyectos de investigación, involucrando variadas combinaciones  de técnicas de obtención de imágenes cerebrales. Si bien hay una preocupación en crear una base normativa referencial de personas saludables, por otra parte, los cánceres, el mal de Parkinson, el Trastorno Obsesivo Compulsivo (TOC) son algunas enfermedades que están enfocando los investigadores del Instituto. Si la resonancia funcional es una herramienta importante, la resonancia magnética estructural, el electroencefalograma, la combinación entre esas técnicas y cosas novísimas como el difusión tensor imaging, tienen también un gran peso en los esfuerzos del IIEP para ser incluido entre los centros de referencia de investigación avanzada de cerebro en el país en los próximos años.

Aunque São Paulo sea el centro más avanzado de estudios de cerebro en el país y tenga la mejor infraestructura para este tipo de investigación hay mas resonancias magnéticas en la Avenida Paulista y alrededores que en conjunto de todos los países de Latinoamérica, como dice Fernando Cendes-, también hay núcleos de investigación distribuidos por Porto Alegre , Curitiba y Río de Janeiro, aunque la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ) no tenga una sola máquina de resonancia magnética apropiada para la investigación.  Aún con tamaña limitación, es en laboratorios de esa universidad, más precisamente en el Departamento de Neurobiología del Instituto de Biofísica, donde es profesora adjunta, que Claudia Vargas trabaja con mapas de la actividad cerebral, valiéndose de la resonancia magnética funcional, de electroencefalogramas y de estimulación magnética transcraneana. Le interesan mucho las pequeñas variaciones de excitabilidad en las neuronas de la corteza cerebral, conseguidas aplicando un campo magnético breve en la cabellera de los voluntarios. ¿Qué es lo que ella quiere verificar con eso?

Con la aplicación de esos impulsos magnéticos en la llamada corteza motora primaria, región del cerebro que actúa en el control de los movimientos corporales, Claudia consigue hacer un mapa de las alteraciones en el nivel de actividad cerebral asociadas al movimiento de determinados músculos y detectar en esos mapas los cambios provocados por problemas como amputaciones de miembros. Hay una representación de los movimientos de los miembros en la corteza motora primaria. Y si una persona pierde la mano, por ejemplo, la representación del brazo se expande para ocupar aquel espacio que era el de la mano explica.

Plasticidad neuronal
Lo que parece extraordinario es que, cuando ocurre un transplante de mano, los músculos del donante progresivamente ganan una representación en la corteza motora. Claudia pudo verificar eso trabajando desde el 2002 con un grupo de investigación de Lyon, Francia, coordinado por Ângela Sirigu, que acompañó los dos transplantes de mano realizados en el Hospital Edouard Harriot bajo comando del cirujano Jean Michel Dubernard. Los resultados obtenidos por resonancia funcional por este grupo de investigadores en el primer paciente transplantado salieron publicados en el 2001 en la Nature Neuroscience. Hice varios exámenes con los pacientes,  y lo que pensamos es que las reorganizaciones observadas en la corteza cerebral después del transplante, son posiblemente derivadas del cambio de actividad eléctrica de las neuronas. Ese cambio, a su vez, ocurre gracias a la reconexión de los nervios periféricos y al uso del nuevo miembro, resultados que refuerzan la idea de que existe plasticidad en el cerebro adulto, comenta Claudia, después de informar que el grupo está terminando el artículo sobre esta parte del experimento.

En el mismo departamento de la UFRJ, la profesora adjunta Eliane Volchan viene trabajando en una línea de investigación denominada regulación de la emoción, en la que se intenta verificar cuándo y cómo conseguimos controlar nuestras emociones. De nuevo, la resonancia funcional es la herramienta básica para los estudios, por ende, se trata de verificar bien la activación de determinadas áreas de la corteza. En los experimentos que ella realizó recientemente en colaboración con Jorge Moll, Leticia de Oliveira, de la Universidad Federal Fluminense, y Luiz Pessoa, actualmente en la Brown university, Estados unidos, voluntarios dentro del tubo de resonancia magnética desempeñaban la tarea simplísima de responder si dos barritas blancas sobre un fondo negro en la pantalla de la computadora tenían la misma orientación o no, lo más rápidamente posible. Simultáneamente fotografías neutras, fotografías con contenido emocional fuerte (personas con el cuerpo dañado) les eran mostradas rápidamente mientras los voluntarios desempeñaban la tarea de las barritas y la instrucción era que se encargasen esa tarea, sin dar importancia a las fotos. Cuando la foto adversa aparecía, los voluntarios demoraban más para identificar la orientación de las barras, una indicación de que la emoción interfiere en el desempeño de la tarea. Luego, se explicó que las fotos de mutilación eran el resultado de un trabajo de maquillaje en la película. Se verificó que la interferencia de la emoción en la realización de la tarea desaparecía cuando las personas eran informadas de que las fotos adversas eran ficticias, cuenta Eliane. En sus investigaciones Eliane ha trabajado también con otros parámetros, con  personas siendo examinadas fuera de la máquina de resonancia. Indicación  de presión arterial, del ritmo cardíaco, etc. Se usan para complementar las imágenes.

Los estudios con resonancia funcional han sido hechos, hasta aquí, siempre con individuos sanos, ya que parecen poder decir algo sobre determinadas enfermedades. Y es importante resaltar, también, que la primera base para los resultados con individuos saludables fue suministrada por la investigación de las enfermedades, en especial la epilepsia (vea el recuadro en la pagina 43). Cuando trabajamos con la diferencia entre juicios de hecho y juicios morales, vimos que estaban activadas dos regiones del lóbulo temporal, una  anterior y otra posterior, la llamada STS, famosas en los estudios con monos y relacionadas en los humanos con los estímulos complejos. Ahora, esa región está involucrada en forma hipoactiva en enfermedades como el autismo, en el que la persona interactúa con los otros como objeto, pondera Moll. Todo bien, hay  interacciones posibles entre salud y enfermedad, sentido moral y emoción aisladamente. Pero, lo que parece improbable es que algún día los filósofos crean que las nociones de verdadero o falso se encuentran fisiológicamente inscritas en el cerebro  humano.

Saber fundado en la enfermedad
La investigación con neuroimágenes tomó cuerpo a comienzos del año 1990. Pero cuando se incluye la tomografía por emisión de positrones (PET), entre las tecnologías fundamentales para el avance reciente del conocimiento del cerebro, podemos retroceder su hito inicial a la década anterior. Vale la pena, sin embargo, ir aún más lejos, y llegar allí por los años 20 del siglo pasado para percibir cómo a decir verdad los estudios del cerebro sano se basan en la investigación de lesiones y, especialmente, en el conocimiento generado durante las cirugías que intentaban domar formas más o menos graves de epilepsia.

Cuando iba a una cirugía de epilepsia, el paciente tenía el cerebro estimulado por una corriente eléctrica de bajos amperes porque era preciso verificar qué área estaba ligada al habla, al movimiento, etc. Era una situación en que ese estímulo era absolutamente necesario, ya que el cirujano iba a retirar gran parte del cerebro y procuraba preservar sus funciones más nobles, dice Fernando Cendes, jefe del Laboratorio de Neurología de la Unicamp y un respetado experto en epilepsia. Décadas de experiencias en esa circunstancia complicada terminaron produciendo un mapa cerebral sumamente confiable, y aún hoy, en una cirugía o cuando se pone una placa de electrodos, la estimulación eléctrica es el medio más seguro para esa necesaria preservación de funciones.

Otra vía, más adelante, que condujo al mayor conocimiento del cerebro, fue la observación de las secuelas de infarto o accidente cerebro vascular (ACV, el conocido derrame) y las correlaciones establecidas entre los déficit funcionales que el paciente presentaba y aquello que se percibía en las imágenes, observa Cendes.

El investigador no tiene dudas de que fue la investigación de la epilepsia, que puede ser causada por un número enorme de diferentes factores, desde un ACV hasta causas genéticas, pasando por tumores, la mayor responsable del avance de la investigación del cerebro en Brasil. Y no sólo en el país, sino en el mundo entero: los centros que tratan la epilepsia siempre tienen gente muy capaz trabajando también con las funciones cognitivas, ya que por la necesidad clínica se van topando, en el mejor de los sentidos, con el avance de la investigación.

Fernando Cendes observa que Brasil es un país avanzado, está en un muy buen nivel en relación a los grupos de cirugía en epilepsia. Sin falsa modestia, tenemos una buena inserción en términos internacionales y no le debemos nada a los países más desarrollados, dice. Las condiciones tecno-científicas de los grupos de investigación del cerebro también son muy buenas. Pero, como casi todo en el país, la contrapartida de esto es una enorme falta de preparación de los médicos en el sistema de salud y problemas dramáticos como la incidencia de enfermedades altamente evitables como la neurocisticercosis.

Tenemos limitaciones que llegan a ser éticas, del tipo de ¿cómo hacer para usar un equipo para los estudios, si es el mismo que hay para el diagnóstico de los pacientes.  Y ahí es cuando el investigador trabaja el fin de semana, y a la noche. Así mismo, el diagnóstico es: el área de neurociencia es fuerte en el país y tiende a avanzar bastante con programas como el CInAPCe.

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