En este capítulo avanzamos hacia el control central. Veremos el papel que juegan los lóbulos frontales en la coordinación de la información que llega desde otras áreas del cerebro, fundamental para entender la moral y la conducta ética, tan necesaria para vivir en sociedad.
Lóbulos frontales y ejecutivo central
A raíz del accidente de Phineas Gage en 1848, en el que le entro una barra de hierro de 1 m en la cabeza mientras trabajaba en la construcción del ferrocarril, se ha visto la importancia del lóbulo frontal en la conducta del ser humano. En este caso, además de sobrevivir al accidente, apenas tuvo perdida de funciones motoras o intelectivas, excepto que paso de ser una persona muy responsable a ser muy impulsivo, violento e irresponsable.
Desde entonces se vio que el lóbulo frontal tiene un papel importante en el proceso ejecutivo.
Estudiando otros pacientes con alteraciones similares en el lóbulo frontal, se pudo describir un cuadro particular, un proceso con pérdida de control en sí mismo, destacando la incapacidad para establecer una secuencia de actividades en la consecución de objetivos, es lo que se ha denominado “Síndrome del lóbulo frontal”. Hoy sabemos que la parte afectada no es todo el lóbulo sino la región más anterior, la corteza prefrontal (CPF), situada delante de las áreas motoras y motoras suplementarias.
La corteza prefrontal
La corteza prefrontal ocupa un tamaño grande lo cual hace pensar en la importancia de sus funciones, pudiendo representar la parte ejecutiva de la memoria operativa. A la corteza prefrontal le llega información de prácticamente todas las regiones cerebrales, perceptivas, motoras y subcorticales y a su vez, reenvía conexiones a todas estas regiones.
Una forma de evaluar el daño frontal es mediante la prueba de las cartas de Wisconsin. Cuando la corteza prefrontal está alterada se observa una caída de la eficacia en la clasificación de las cartas al cambiar el atributo para clasificar.
Otro test interesante es el de la Torre deHanoi en el que estos pacientes necesitan hacer muchos más movimientos que una persona sana. El estudio de pacientes con alteraciones en el lóbulo frontal pone de manifiesto el papel de la región prefrontal en las funciones ejecutivas, básicamente en procesos como las fases iniciales de la enfermedad de Alzheimer (EA) o en las Disfunciones ejecutivas.
Cinco son los procesos ejecutivos fundamentales:
- La atención ejecutiva.
- El cambio de atención.
- La inhibición de la respuesta.
- La codificación temporal más ordenación y establecimiento de secuencias de actos.
- La supervisión.
Atención ejecutiva
La atención ejecutiva aparece cuando compiten en el control de la cognición y de la conducta, múltiples representaciones mentales que están en la memoria operativa, o múltiples procesos que operan sobre las representaciones.
Ejemplos los tenemos continuamente en la vida real y uno de los más representativos es el ajedrez. En él, debemos decidir cómo movemos, qué pieza y dónde pero, pensando no solo en esa jugada sino en varias por adelantado, pensando en los movimientos que hará nuestro contrincante.
Para estudiar la atención ejecutiva hay diversas formas de hacerlo, una de las más utilizadas son las tareas de Stroop y, más recientemente, las tareas de compatibilidad estimulo-respuesta.
En estos test destaca el hecho de que debe convivir la atención focalizada en algo, al tiempo que se produce una inhibición del resto de la información. Parece que atención e inhibición se darían de forma simultánea, el problema reside en saber si ambas acciones utilizan la misma red y estructuras neurales.
En la vida real solemos actuar de forma casi automática. En la mayoría de ocasiones no hay una respuesta múltiple en la que todas las opciones tienen la misma fuerza, por ello no debemos “decidir” constantemente, sólo en el caso de que las posibles respuestas entren “en conflicto”, es cuando se pone en marcha la atención ejecutiva. Los pacientes con EA están siempre en las condiciones de respuesta automática, a diferencia de las personas sanas que activan la atención ejecutiva cuando se requiere.
Los estudios con neuroimagen en las tareas de Stroop, ponen de manifiesto que se activan áreas específicas como, el cíngulo anterior (procesa la supervisión de conflictos), la corteza prefrontal dorsolateral del hemisferio derecho (relacionado con la memoria operativa y atención ejecutiva) y, desde esta región, se activa la circunvalación fusiforme, en la zona posterior del cerebro, donde se procesa el color. En las tareas de atención ejecutiva y respuesta motora, la activación desde la corteza prefrontal se dirige a las áreas de planificación motora, la corteza premotora que se sitúa detrás de la corteza prefrontal.
Atención ejecutiva y categorización
Una de las funciones más importantes de la atención ejecutiva es asignar a cada objeto una categoría. Esto es lo que, teóricamente, hacemos cada vez que reconocemos un objeto, lo identificamos asignándole una categoría. Sin embargo Rips (1989) planteó que podía haber algo más que la similitud del objeto a categorizar y la correspondiente representación de memoria a largo plazo.
Se realizaron varios experimentos en los que los sujetos debían clasificar (categorizar), objetos en base a la similitud de estos o en base a un proceso de razonamiento y se observó que en los casos de alteraciones del lóbulo frontal, se seguía clasificando bien por similitud pero no por razonamiento. Estos resultados indicaban que la similitud se conservaba porque el mecanismo utilizado abarca diferentes zonas de la corteza, mientras que el fallo en la categorización basado en el razonamiento, indicaba que la atención ejecutiva, necesaria en este caso, estaba mediada por la corteza prefrontal (Grossman, 2002).
Fruto de estos estudios, se buscó redefinir los conceptos de proceso automático y no automático.
Proceso automático
El proceso automático es aquel que puede iniciarse de modo no deliberado, que opera muy rápidamente (0.5 seg para leer una palabra, en los test de Stroop) y que puede operar sin consciencia (en el caso de las palabras, no debemos atender al significado de las palabras para identificarlas).
Procesp no automático
Por el contrario, un proceso no automático, también llamados “controlados”, es un proceso que requiere deliberación (en el ejemplo del Stroop, tenemos que nombrar el color en la que está impresa la palabra), es relativamente lento y requiere consciencia para operar (tenemos que atender conscientemente el color en que está impresa la palabra).
Tareas con cambio de atención
Diariamente nos encontramos en situaciones donde atendemos a varias cosas al mismo tiempo, cambiando el foco de atención rápidamente. Una serie de estudios llevados a cabo por Rubenstein (2001), aportan solidas pruebas de que el cambio de atención es un metaproceso, un proceso que coordina otros procesos, que también proporcionan un marco del procesamiento de información para entender el cambio de tarea.
En el caso del test de Wisconsin, donde se clasifican cartas en función de criterios y en condiciones de bloques puros o alternantes, se aprecia que hay dos niveles de procesamiento diferentes, el procesamiento de la tarea y el procesamiento ejecutivo y que este último puede influir en el primero, de ahí la idea de que el procesamiento ejecutivo es un metaproceso. En el nivel de procesamiento de la tarea, requiere la siguiente secuencia de procesos: identificar el valor del estímulo en el atributo crucial (es la forma de un cuadrado lo que vemos en la carta), seleccionar la respuesta adecuada (buscar la pila de los cuadrados), y luego realizar el movimiento adecuado (colocar la carta en esa pila de los cuadrados).
El nivel de procesamiento ejecutivo, requiere procesos diferentes, primero, establecer el motivo del ensayo (clasificar conforme a la forma), luego activar las reglas que se necesitan para lograr el objetivo (atender a la forma), y en el caso de bloques alternos, se necesita un tercer paso, establecer un nuevo objetivo en cada ensayo (clasificar por forma, clasificar por número, etc). En los modelos alternantes se consume más tiempo en las respuestas, debido a este cambio de objetivos, cambio en las reglas, que implica un cambio de atención, es lo que se denomina “coste del cambio”.
Rubenstein pudo demostrar que existe una doble disociación entre el nivel de procesamiento de la tarea y el de procesamiento ejecutivo. Una variable dada en un nivel de procesamiento no afecta al otro nivel y viceversa, lo cual implica que se dan dos mecanismos diferentes. Una variable que afecte al coste del cambio supone que actúa a nivel del procesamiento ejecutivo, mientras que si alarga el procesamiento de la tarea pero no el coste del cambio, es que solo actúa en el procesamiento de la tarea y no en el procesamiento del ejecutivo.
Mecanismos neurales
Los estudios de neuroimagen nos complican un poco más las cosas ya que si bien es cierto que las áreas que más se activan en estos procesos son las frontales, la corteza prefrontal, también se activan, aunque en menor grado, áreas de la corteza parietal, lo cual cuestiona parcialmente el papel preponderante del ejecutivo central y su localización exclusiva en la corteza prefrontal. Todo esto nos lleva a la pregunta de si existen mecanismos neurales comunes a la atención ejecutiva y al cambio de atención o, existiría un mecanismo neural específico para cada uno. Los estudios con neruoimagen de Sylvester (2003) muestran que sí existen mecanismos neurales diferentes.
En las tareas de cambio de atención se activaban áreas del lóbulo parietal inferior y de la corteza visual extraestriada, mientras que en las tareas de atención ejecutiva se activaban, específicamente, las áreas frontales, cortex prefrontal anterior y otra en la corteza premotora y, lo más sorprendente, no se activó la corteza prefrontal dorsolateral. Hoy tenemos pruebas de que el proceso de cambio de atención ejecutiva es distinto al de la atención ejecutiva.
Estos estudios aportan datos sobre el papel que juegan los lóbulos parietales en el cambio de atención y, un aspecto todavía más relevante, aportan pruebas que cuestionan la versión más radical de la hipótesis del ejecutivo central.
Inhibición de la respuesta
La inhibición de la respuesta es la supresión de una respuesta parcialmente preparada. Un ejemplo sería el que supone estar hablando por teléfono con alguien que nos está haciendo enfadar, hasta un punto que le vamos a decir una grosería pero, justo antes de hacerlo nos frenamos, aguantamos y no decimos nada, hemos inhibido la respuesta de decir una grosería.
Los estudios con RMf sugieren que la inhibición de la respuesta es un proceso ejecutivo independiente. En las tareas de procesamiento ejecutivo se activa, fundamentalmente, el corte prefrontal dorsolateral y de forma secundaria otras áreas como el cíngulo anterior. En las tareas de inhibición de la respuesta, se activaron otras regiones diferentes al cortex prefrontal, especialmente la corteza orbitofrontal, que se encuentra debajo de la CPF dorsolateral. Cuando se activa está nueva región, el rendimiento de tareas como en los test go/no-go, que requieren inhibir respuesta, mejoraron en grado significativo.
La inhibición de la respuesta es fundamental en la vida diaria y no se da en la infancia hasta las edades de 5 a 7 años y representa un nivel significativo de maduración.
Establecimiento de secuencias
Este es un paso fundamental en la vida diaria. No podemos preparar un plan parar conseguir un objetivo sin codificar el orden de las acciones o de los acontecimientos involucrados. Se codifica el orden temporal de los acontecimientos en la memoria operativa. Se ha visto que no es lo mismo recordar un determinado número de elementos que recordar una secuencia determinada en la que se disponen esas unidades. El procesamiento cerebral es diferente. En la secuencia de orden se requiere un proceso ejecutivo. Esto lo verifica el hecho de que los pacientes con problemas en el lóbulo frontal no pueden realizar tareas de secuencia y orden.
En la vida diaria no siempre se requiere un proceso de secuenciación de alto nivel. Si nos piden que digamos los últimos 4 números del DNI, seguramente lo que hacemos es visualizar todo el número y entonces nos fijamos en los cuatro últimos dígitos. En estos casos hablamos de un proceso de orden por familiaridad, diferente al que podría suponer los test de emparejamiento de letras en el análisis de secuencias (Burges, 1991). Cuando se utilizó la familiaridad para representar el orden de la información, mediante neuroimagen, se observó actividad en áreas de la corteza parietal, mientras que cuando la secuencia de orden requería un nivel atencional más importante, atención ejecutiva, el área activada era la CPF dorsolateral.
Nuestro cerebro está adaptado para organizar la vida según guiones o secuencias, no deterministas pero sí cuasi establecidas. Si vamos a un restaurante se da una secuencia similar para todos, llegamos, pedimos una mesa, nos sentamos, miramos el menú, pedimos, comemos, pedimos la cuenta y pagamos y nos vamos. Si no se dan estos pasos nos desconcierta y lo vemos cuando relatamos a alguien una experiencia, como la del restaurante, aunque sea secundario, se espera que una secuencia como la que acabamos de ver, si relatamos que pagamos antes de comernos el chuletón que pedimos, el interlocutor se pierde, se desconcierta. Esto lo vemos muy acusado en los pacientes con lesiones frontales, son mucho más sensibles a los cambios secuenciales.
Cuando pedimos que se establezca una secuencia en una tarea nueva, sucede algo parecido, hay una secuencia lógica, no se construye una casa empezando por el tejado, y aquí, nuevamente se observó una gran diferencia entre individuos sanos y los que tenían alteraciones en la región frontal, especialmente en la corteza prefrontal dorsolateral, señalando la importancia de esta región cerebral en la secuenciación, aunque ya hemos visto que también participan otras regiones cerebrales (parietales).
Supervisión
En el contexto de los procesos ejecutivos, la supervisión es la evaluación de cómo uno mismo realiza una tarea, mientras la está realizando, que no es lo mismo que evaluar una tarea para mejorar, proceso que se realiza después de finalizar la tarea.
Los estudios de neuroimagen muestran que las tareas de supervisión se realizan en la corteza prefrontal izquierda, aunque también se activa la corteza prefrontal dorsolateral, lo cual indica una vez más que la supervisión es un proceso ejecutivo.
Un aspecto que también llamó la atención fue el de la supervisión de los errores. Estudios comportamentales mostraron que se señalizan los errores siempre que se detecta una falta de coincidencia entre la respuesta que se ha dado y la respuesta correcta, donde la última se determina por la información que se va acumulando después de que se haya escogido la respuesta inicial. Este proceso de supervisión de errores parece que se generaría en una estructura de la línea media de la corteza frontal, posiblemente el cíngulo anterior.
En el próximo capítulo desarrollaremos un tema apasionante, el de las emociones y la cognición, quién no ha tenido la sensación de bloqueo ante un momento de enfado, “estoy tan furioso que no puedo pensar con claridad”. Si quieres saber por qué, te lo explicamos.
