¿Los bebés entienden el mundo desde el nacimiento?

El primer hijo de Rebecca Sachs , Arthur, se metió por primera vez en el tubo de una máquina de resonancia magnética para construir un escáner cerebral cuando solo tenía un mes de edad. Sachs, un especialista cognitivo en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, fue allí con él. Estaba incómoda acostada boca abajo con la cara al lado del pañal del bebé, pero lo acarició y lo calmó mientras un imán de tres Teslas giraba a su alrededor. Arthur no mostró preocupación y se durmió.

Todos los padres están interesados ​​en lo que sucede en la cabeza del bebé, pero pocas personas tienen la oportunidad de averiguarlo. Para cuando Sachs quedó embarazada, ella había estado trabajando con sus colegas durante muchos años para desarrollar un esquema para obtener imágenes de la actividad cerebral en los bebés. Pero su fecha estimada de entrega en septiembre de 2013 le dio al proyecto el ímpetu necesario para completarlo.

En los últimos 20 años, los investigadores han utilizado la resonancia magnética funcional para examinar la función cerebral de niños y adultos. Pero fMRI, como un daguerrotipo del siglo XIX, requiere una inmovilidad completa del objeto escaneado, o la imagen se verá borrosa. Un bebé que está despierto es un bulto nervioso de movimientos, y no puede ser forzado a quedarse quieto por persuasión o promesas. Un pequeño número de estudios de fMRI que existen hoy en día se basan en imágenes cerebrales de bebés dormidos que han estado tocando música.

Pero Sachs quería descubrir cómo los bebés ven el mundo mientras están despiertos. Necesitaba obtener una imagen del cerebro de Arthur mirando videos. Con sujetos adultos, esto es fácil. Esto era necesario para llegar a una pregunta más seria: ¿funciona el cerebro de los bebés como una miniatura?una copia del cerebro adulto , o son fundamentalmente diferentes? "Tengo un problema fundamental de desarrollo cerebral y tengo un bebé con un cerebro en desarrollo", dice ella. "Las dos cosas más importantes en mi vida se han fusionado temporalmente dentro de una máquina de resonancia magnética".

Sachs tomó la licencia de maternidad, colgando con Arthur dentro del auto. "A veces no le gustaba, a veces se quedaba dormido, era travieso o estaba vestido", dice ella. "Es raro obtener buenos datos sobre el cerebro infantil". Entre sesiones, Sachs y sus colegas examinaron los datos, afinaron los experimentos y buscaron patrones en el cerebro de Arthur. Cuando lograron obtener el primer resultado útil, Arthur tenía 4 meses y Sachs "saltó al techo con alegría".

Trabajo recienteLo que apareció en Nature Communications es la culminación de más de dos años de trabajo con imágenes del cerebro de Arthur y otros ocho bebés. En el trabajo, los científicos encontraron similitudes inesperadas con las que los cerebros de bebés y adultos responden a la estimulación visual, así como varias diferencias interesantes. Este estudio es el primer paso en el camino que Sax espera que sea un intento masivo de comprender las primeras etapas del desarrollo de la mente.

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La resonancia magnética funcional es quizás la herramienta más útil, con la excepción de la disección del cráneo que tienen los científicos. Depende de los cambios en el flujo sanguíneo en las áreas más activas del cerebro, que crean una señal detectada por la máquina. Hay críticas en la técnica, porque este sistema no mide la actividad cerebral directamente, y las imágenes simples y claras dependen de la manipulación estadística que tiene lugar detrás del escenario. Sin embargo, la resonancia magnética funcional abrió nuevas posibilidades y les dio a los científicos, como dice Sachs, un "mapa móvil del cerebro". Los científicos han descubierto en los más mínimos detalles cómo las diferentes partes del cerebro están configurando su actividad dependiendo de lo que una persona hace, siente o piensa.

Las diferentes áreas de la corteza cerebral también realizan diferentes tareas. Nancy Canviser[Nancy Kanwisher], neurocientífica del MIT y ex supervisora ​​de investigación de Sax, descubrió el área KGM del “área facial en forma de huso” que responde a las imágenes faciales más que otras estimulaciones visuales. Su laboratorio también trabajó en el descubrimiento de la circunvolución para-hipocampo, que respondió a imágenes de lugares. Como estudiante graduado y trabajando en el laboratorio Canviser, Sachs descubrió un área del cerebro diseñada para trabajar con un modelo de la psique humana (comprender la conciencia de otras personas ), es decir, procesar pensamientos relacionados con el pensamiento de otras personas. Desde entonces, varios laboratorios ya han encontrado regiones cerebrales que analizan situaciones sociales y toman decisiones.

Sax, que habla rápido e irradia intelecto, está más preocupado por las preguntas filosóficas y fundamentales sobre el cerebro. Desde su punto de vista, la siguiente pregunta obvia es: ¿cómo surgió la organización del cerebro? "Cuando ves las funciones ricas y abstractas que realiza el cerebro (la moral, un modelo de estado mental), inmediatamente te preguntas cómo apareció todo allí". Ella dice.



¿Ha evolucionado el cerebro de tal manera que resalte áreas separadas para las cosas más importantes para nuestra supervivencia? O "¿nacemos con una increíble caja de herramientas multifuncional que puede aprender la organización del mundo que se le proporciona?" ¿Venimos a este mundo con dibujos innatos, según las áreas especiales que aparecen en el cerebro, por ejemplo, para el reconocimiento facial, o desarrollamos esas áreas especiales meses o años después de ver muchas caras a nuestro alrededor? "La estructura básica del cerebro humano puede ser similar para todas las personas, porque para todas las personas el mundo es casi el mismo", dice ella. O estos conceptos básicos pueden estar presentes desde el nacimiento.

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Riley LeBlanc escupe su pezón y comienza a gritar. Tiene cinco meses de edad, en su cabeza un mechón de cabello castaño ondulado, y está bulliciosa con sus pañales, mientras que Heather Kosakowski, la jefa del laboratorio de Sax, meciendo a Riley, se encuentra junto a la enorme máquina de resonancia magnética en la planta baja del edificio. Departamento de Investigación del Cerebro y Ciencia Cognitiva del MIT. Lori Fauci, la madre de Riley, sentada en una tumbona del escáner, saca de su bolsillo trasero otro muñeco para su bebé.

Todo se hace aquí para calmar a Riley. La sala está débilmente iluminada, se escuchan canciones de cuna de los altavoces en forma de versiones tintineantes de canciones populares para un piano de juguete (actualmente Guns N 'Roses, "Sweet Child o' Mine").


No es un piano de juguete en absoluto, sino un buen rendimiento.

En la tumbona del escáner hay una bobina de radiofrecuencia especialmente diseñada, un banco de cama y un casco del tamaño de un niño, que debería funcionar como una antena para señales de radio durante el escaneo. La máquina de resonancia magnética está programada para producir menos ruido de lo habitual para no dañar la delicada audición del bebé.

Después de algunos comienzos falsos, Riley está lista para acostarse en un carrete sin problemas. Su madre está acostada sobre su estómago para que sus manos y su cara estén al lado de Riley y la calmen. Kozakowski empuja a la madre y al niño hacia el escáner y entra a la habitación contigua, y Lyneé Herrera, otra técnica de laboratorio, permanece en la habitación con una resonancia magnética y le da a Kozakowski para saber si los ojos de Riley están abiertos y se está mirando en el espejo sobre su cabeza. que muestra imágenes proyectadas desde la parte posterior de la máquina.

El objetivo del equipo es recopilar 10 minutos de datos de cada bebé, sin mover el video que se ve. Para hacer esto, generalmente se recopilan suficientes datos en dos horas de trabajo. "Cuanto más se acerque un bebé a nosotros, más probabilidades hay de que tenga 10 minutos", dice Kozakovsky. Esta es la octava visita de Riley.

Cuando Herrera da una señal de que Riley se ha despertado, Kozakowski enciende el escáner y comienza un conjunto de videoclips, porque los niños tienen más probabilidades de mirar imágenes en movimiento que en imágenes fijas. Después de un rato, Herrera aprieta los dedos, lo que indica que los ojos de Riley se han cerrado nuevamente. "A veces me parece que los bebés duermen mejor con nosotros", se ríe Kozakovsky.

Estudiar bebés siempre ha requerido creatividad. "Fue una tarea interesante", dice Charles Nelson."Un neurocientífico cognitivo de la Facultad de Medicina de Harvard y del Boston Children's Hospital que estudia el desarrollo infantil, porque se trata de un organismo no verbal, limitado en el habla y con déficit de atención, y tratando de descubrir qué está pasando en su cabeza". A veces, las tecnologías para estudiar bebés coinciden con tecnologías para estudiar primates animales o niños con discapacidades que no pueden hablar. "Tenemos toda una gama de métodos ocultos para mirar dentro de un mono, un bebé o un niño con problemas de desarrollo", dice Nelson.

La forma más fácil de observar su comportamiento y marcar la dirección de su mirada, ya sea a través de la observación externa o mediante la tecnología para rastrear los movimientos oculares. Puedes medir la actividad cerebral. Por ejemplo, paraelectroencefalografía, solo necesita colocar un casco con electrodos y cables en la cabeza del bebé, y puede eliminar las fluctuaciones en las ondas cerebrales. En la nueva tecnología, la espectroscopía de infrarrojo cercano ( espectroscopía NIR; espectroscopía de infrarrojo cercano, NIRS), la luz pasa a través del cráneo blando y delgado de un bebé para ayudar a determinar los cambios en el flujo sanguíneo del cerebro.

Ambos métodos rastrean los cambios en la actividad cerebral, pero la espectroscopía NIR alcanza solo las capas superiores, y el EEG no muestra qué áreas del cerebro están activadas. "Para estudiar la organización espacial detallada y llegar a las partes más profundas del cerebro, debe usar fMRI", dice Ben Dean , el primer autor del estudio, que ahora trabaja en la Universidad Rockefeller.

Usando otros métodos, los investigadores encontraron indicios de que los bebés reaccionan de manera diferente a los estímulos visuales de diferentes categorías, en particular, a las caras. Las caras son "una parte notable del medio ambiente", dijo Michelle de Haan , neurocientífica especializada en desarrollo cerebral en el University College de Londres. En las primeras semanas de vida, los ojos del bebé se enfocan mejor en objetos que están a cierta distancia de la cara de la madre que amamanta. Algunos investigadores creen que los bebés tienen un mecanismo innato que dirige sus ojos a las caras.

Hay evidencia de que los bebés tienen una mirada más larga en sus caras. Con el tiempo y la experiencia, la reacción a la cara del bebé se vuelve más específica. Por ejemplo, es difícil para los adultos distinguir las caras al revés, pero los bebés menores de 4 años no tienen ese problema: distinguen las caras invertidas y las no invertidas. Pero después de 4 meses de vida, se vuelven propensos a individuos ubicados adecuadamente. A la edad de 6 meses, los bebés que ven la cara tienen un ECG similar al ECG de un adulto que mira la cara.


Los colores blanco y azul indican regiones del cerebro que responden a la situación. Amarillo, naranja y rojo son regiones que responden a las caras.

Pero, como dice Dean, aunque el estudio afirma que puede haber una cierta especialización en el cerebro de los bebés para ciertas categorías, "tenemos muy pocos detalles sobre el origen de estas señales".

Para su trabajo actual, Sachs y sus colegas recibieron datos sobre nueve de los 17 bebés escaneados por ellos. Y aunque el laboratorio depende cada vez más de la ayuda de terceros, el "flujo de bebés de laboratorio" los ayudó mucho, incluidos Arthur, el segundo hijo de Saks, Percy, el hijo de su hermana y el hijo de un candidato de la ciencia. Se mostraron a los bebés películas con caras, imágenes de la naturaleza, cuerpos humanos, juguetes, así como imágenes mixtas en las que se mezclaban partes. Sachs dice que se concentraron en sus rostros, no en el medio ambiente, porque en el cerebro de los adultos, estas dos reacciones son claramente diferentes y ocurren en partes muy diferentes del cerebro.

Curiosamente, se encontró el mismo patrón en los bebés. "Cada región que conocemos, con preferencia por responder a caras o alrededores, también reacciona en bebés de 4 a 6 meses", dice Sachs. Esto muestra que la corteza "ya tiene especialización".

¿Los niños nacen con estas oportunidades? "No se puede decir estrictamente que todo es innato en ellos", dice Dean. "Podemos decir que se está desarrollando muy temprano". Sachs señala que estas reacciones se extienden más allá de la zona visual de la corteza cerebral. Los investigadores también encontraron diferencias en la parte frontal de la corteza, que es responsable de las emociones, la evaluación y la autoconciencia. Ver cómo se activa el lóbulo frontal en los bebés es realmente genial ”, dice ella. - Se cree que esta parte está desarrollando una de las últimas.

Al mismo tiempo, aunque el equipo de Sachs descubrió que áreas similares del cerebro estaban activas tanto en bebés como en adultos, no encontraron evidencia de que los bebés tengan áreas que procesen solo un tipo específico de entrada, como caras o entornos. Nelson, que no trabajó con este equipo, dice que se deduce que los cerebros de los bebés son "más universales". "Esto apunta a las diferencias fundamentales entre el cerebro de un bebé y un adulto".

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Es sorprendente cuán similar es la función cerebral de bebés y adultos, dada la diferencia. En la pantalla de la computadora en la habitación al lado de la resonancia magnética en el MIT, puedo ver imágenes del cerebro de Riley en el momento en que dormía. En comparación con los escáneres cerebrales en adultos que muestran diversas estructuras, el cerebro de Riley es terriblemente oscuro.

"Parece una mala foto, ¿no?" - dice Kozakovsky. Ella explica que en esta etapa en los bebés, el aislamiento graso de las fibras nerviosas, la mielina , de la que está compuesta la materia blanca, está subdesarrollada . El cuerpo calloso, una pinza de fibra nerviosa que conecta los dos hemisferios del cerebro, es apenas visible.

A esta edad, el cerebro todavía se está expandiendo: la corteza cerebral se hincha en un 88% en el primer año de vida. Las células cambian de organización, forman rápidamente nuevas conexiones, muchas de las cuales ya desaparecen en la infancia y la adolescencia. En esta etapa, el cerebro es increíblemente flexible: cuando los niños tienen derrames cerebrales o calambres que requieren la extirpación de todo el hemisferio cerebralEstán sorprendentemente bien restaurados. Pero esta flexibilidad también tiene limitaciones; Si los bebés son maltratados, las dificultades de aprendizaje pueden permanecer con ellos de por vida.

Estudiar el desarrollo de un cerebro sano puede ayudar a comprender por qué este proceso a veces se distorsiona. Por ejemplo, se sabe que muchos niños y adultos con autismo tienen dificultades con los aspectos sociales, por ejemplo, con la interpretación de los individuos . ¿Están presentes estos problemas en las primeras etapas del desarrollo del cerebro, o son parte de las experiencias de la infancia y son causados ​​por la falta de atención a los individuos y las sutilezas sociales?

Recién estamos comenzando a comprender la organización del cerebro en los bebés. Construir una imagen completa de su cerebro tomará muchas más horas para recopilar datos de un número mucho mayor de niños. Pero Sachs y sus colegas demostraron que tal estudio es posible, y esto abre nuevas áreas para la ciencia. "Es posible obtener datos de fMRI de alta calidad de bebés despiertos, si es extremadamente paciente", dice Sachs. "Ahora intentemos comprender qué podemos aprender de esto".

Source: https://habr.com/ru/post/es400937/