Martes, 28 de septiembre de 2021

Una persona sin un pedazo de cerebro brinda a la ciencia datos sobre el desarrollo de las áreas del lenguaje

13/07/2021
José Prieto

Tomografía del cerebro de la paciente E.G.

El trabajo fue posible gracias a que una mujer sin el lóbulo temporal izquierdo se presentó voluntariamente ante una investigadora de un laboratorio del lenguaje del Instituto Tecnológico de Massachusetts.

La ciencia, como sabemos, suele avanzar enfrentándose a preguntas diversas con cuidadosas y premeditadas observaciones, pruebas y experimentos. Caminos construidos gradualmente, en los que el adoquín que se coloca indica cómo y hacia dónde ubicar el siguiente. Se impone una concienzuda y necesaria planificación, guiada por el conocimiento acumulado, las interrogantes al alcance, los medios disponibles y las limitaciones existentes.

Aun así, muchas veces la ciencia necesita la ayuda de lo improbable. La sorprendente coincidencia de distintos elementos, factores y circunstancias en un espacio y tiempo determinados, que se condensan en oportunidades y serendipias. Si tenemos la suerte de que esto ocurra cerca de personas atentas y abiertas a aprovechar las posibilidades de lo imprevisto, los eventos raros pueden llevar a importantes descubrimientos o aportar información a preguntas pendientes.

Este es el caso del artículo de Greta Tuckute y colaboradores, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), publicado recientemente como preprint en el repositorio Biorxiv. Allí, Tuckute y su grupo estudian el desarrollo de las regiones cerebrales necesarias para la producción y la comprensión del lenguaje. Eso tan fantástico que, entre otras cosas, hace que al mirar este conjunto de formas más bien estrafalarias logremos identificarlas e interpretarlas de acuerdo con su ubicación y reglas aprendidas, y extraer de ellas significado. O, dicho de otra forma, leer y comprender lo que se lee.

Si bien sabemos mucho de cómo funciona este proceso, algunas cosas aún no las tenemos tan claras. Todavía es cuestión de debate cómo emergen y se definen las áreas y los circuitos del lenguaje. El trabajo de Tuckute ofrece algunas respuestas importantes al respecto, y todo fue posible gracias a la aparición fortuita de una mujer a la que le falta un pedazo de cerebro. Así como suena y hasta un poquito más, porque no solo le falta un pedazo de cerebro, le falta el pedazo apropiado de cerebro.

Sin perder de vista que el artículo es un preprint –disponible para su lectura y crítica a toda la comunidad científica, aunque sin haber sido formalmente validado por el proceso de revisión por pares–, pero considerando, a su vez, los antecedentes del grupo de investigación, vale la pena aventurarse y repasar las características y particularidades de este trabajo.

El hemisferio parlante

Para el 15 de junio de 1865 el médico francés Paul Broca llevaba cinco años estudiando a pacientes con alteraciones y déficits en el habla y, una vez fallecidos, analizando cuidadosamente las partes dañadas de sus cerebros. Fue entonces, en 1865, cuando presentó una recopilación de los casos estudiados y sus conclusiones en la Sociedad de Antropología de París, en que afirmó: “Nosotros hablamos con el hemisferio izquierdo”. La frase caló hondo, pasó a la historia de la medicina, y marcó el inicio de la investigación sobre la asimetría cerebral.

Porque, está de más decirlo, nuestros cerebros no son perfectamente simétricos. Existen algunas diferencias entre los hemisferios cerebrales, tanto a nivel anatómico como en funciones asociadas. En este punto, tengamos cuidado de no resbalar y caer en el mito de que tenemos un hemisferio analítico y otro artístico; borremos de nuestra mente las imágenes que abundan en internet del cerebro con un lado gris y seco, y el otro lleno de alegría y color. Ojalá fuera tan simple la cosa. La asimetría en funciones cerebrales, o lateralización, se refiere a que la actividad de algunos circuitos y regiones de un hemisferio resulta preponderante para una función determinada, en relación con los circuitos y las regiones del otro hemisferio. Hablamos, entonces, de hemisferios dominantes y no dominantes para una función. Pero eso no quiere decir que el hemisferio no dominante no haga nada.

En el caso del lenguaje, como dijo Broca, el hemisferio dominante en la gran mayoría de las personas es el izquierdo. ¿Qué significa esto? Por un lado, que si analizamos la actividad cerebral durante el procesamiento del lenguaje, se activarán los circuitos correspondientes en ambos hemisferios, pero la actividad del hemisferio izquierdo será más robusta. Por otro lado, también significa que es mucho más probable que un daño o una estimulación en el hemisferio izquierdo genere alteraciones en el lenguaje que si ocurre en el derecho.

Sin embargo, en biología siempre hay excepciones: un porcentaje pequeño de personas presenta dominancia del lenguaje en el hemisferio derecho. Esta probabilidad aumenta un poco entre las personas zurdas. No solo eso, pues muchas evidencias muestran que, si existe un daño del hemisferio izquierdo muy temprano en el desarrollo, el derecho puede tomar la posta y encargarse del lenguaje sin problema. Ambos hemisferios, en principio, tienen la misma potencialidad para el lenguaje. Esto le da a nuestro cerebro una gran resiliencia en caso de un eventual daño cerebral temprano.

Una pregunta pendiente

El procesamiento del lenguaje requiere que pequeñas zonas de la corteza cerebral de los lóbulos temporal y frontal funcionen correctamente e intercambien información. Para tener una idea, aunque algo grosera, la zona del lóbulo temporal estaría un poco hacia arriba de nuestras orejas, y la zona del lóbulo frontal, a la altura de las sienes. Aproximadamente. Este circuito frontotemporal se desarrolla en cada hemisferio por separado. Sobre los cinco o seis años, el circuito está plenamente maduro y funcional en el hemisferio dominante, y ya es bastante similar al de los adultos. Sin embargo, aún hay varias interrogantes sobre cómo surgen, se desarrollan y se conectan estas áreas del lenguaje dentro de cada hemisferio, en especial las áreas frontales.

La corteza frontal tiene un proceso de maduración más lento y gradual, por lo que probablemente madure luego de las áreas temporales. Pero ¿cómo es este proceso? En principio, se debaten dos posibilidades. Una es que las áreas frontales y temporales se desarrollen de forma independiente, solo que las frontales demoran un poco más en alcanzar la madurez. A medida que las áreas frontales emergen, se establecerían las conexiones con las áreas temporales, fortaleciéndose de a poco, hasta consolidar este circuito del lenguaje. La segunda posibilidad es que las áreas temporales envíen primero sus conexiones hasta las áreas frontales del mismo hemisferio y estimulen su desarrollo. De acuerdo a esta posibilidad, las áreas temporales serían críticas para que se definan las áreas frontales.

Esta disyuntiva era difícil de resolver, sobre todo por las dificultades intrínsecas de sondear la organización funcional de cerebros de niños y niñas de entre uno y tres años. Hasta que la oportunidad, casi literalmente, golpeó la puerta.

Un trozo faltante

En febrero de 2016, una mujer de 54 años, de iniciales ficticias EG, se contactó con Evelina Fedorenko (coautora del artículo y responsable de uno de los laboratorios de lenguaje del MIT) para ofrecerse como voluntaria en investigaciones sobre el cerebro. “Podría ser interesante”, dijo EG, ya que a su cerebro le faltaba el lóbulo temporal izquierdo.

Lo descubrió de casualidad, pues EG tenía una vida completamente normal. En 1987, con 25 años, EG se encontraba en tratamiento por depresión, cuando decidieron realizarle una resonancia. Al obtener las imágenes, la sorpresa fue grande. Una laguna negra, un espacio ciego en el hemisferio izquierdo imposible de ignorar. Un vacío tan disruptivo como esa pieza perdida en el puzle armado, que notamos enseguida. EG no sufrió ninguna lesión o golpe importante de niña ni de adulta, por lo que probablemente se tratara de una condición congénita o del resultado de un derrame cerebral prenatal, que, si bien es raro, ocurre.

A pesar de faltarle un trozo importante de cerebro, incluyendo regiones clave del lenguaje, EG no tiene ningún déficit cognitivo ni dificultades en el habla o la comprensión del lenguaje, con la excepción de que, según ella, es “muy mala deletreando”. Incluso estudió otro idioma en la adultez –ruso, que convengamos que no debe de ser sencillo–, alcanzando niveles avanzados. Por lo que, aparte de dejar a la gente de la salud en shock y sorprender amistades en un asado, la ausencia era intrascendente para EG. No así para la ciencia.

El caso de EG tenía las condiciones ideales para responder dudas sobre el desarrollo de las áreas frontales de lenguaje. Teniendo en cuenta que es probable que le faltara el lóbulo temporal izquierdo desde el nacimiento, podían evaluar el impacto de esta región para la madurez de la región frontal. Si las áreas frontales de lenguaje emergían de forma independiente a las temporales, el área frontal izquierda de EG debería estar definida y funcionando. Si, en cambio, necesitaban las señales y conexiones de las áreas temporales para desarrollarse, en este caso el área frontal izquierda de EG no debería detectarse. Esto no significa que falte el tejido en la región frontal –las neuronas y la glía están–, nos referimos a una presencia funcional, a las conexiones y los circuitos necesarios para realizar su función, para activarse y responder frente al lenguaje. El contacto y la buena disposición de EG resultaron ser una oportunidad insólita, casi hecha a la medida. Tuckute y su grupo la supieron aprovechar.

Cuestión de dominancias

EG realizó dos visitas al laboratorio, en las que fue directo al resonador, para evaluar la actividad de las distintas regiones del cerebro. Lo primero que se preguntaron fue si el circuito del lenguaje del hemisferio derecho de EG había asumido la dominancia y funcionaba de forma similar al hemisferio izquierdo de la mayoría de las personas neurotípicas. Para poder comparar, utilizaron dos grupos controles, uno de personas cuya lengua materna era la misma que la de EG –inglés– y otro integrado por personas de diferentes idiomas, y que además hablaban bien inglés.

En los experimentos usaron una “tarea de localización de lenguaje”, que activa de forma robusta el circuito del lenguaje frontotemporal. Esta tarea se base en la lectura y el contraste de oraciones (el artículo pone de ejemplo “el discurso que preparó el político fue muy largo para la reunión”) y en un conjunto de palabras sin relación, pronunciables pero inexistentes (serían seudopalabras, como frufi gratu yarte cun). El contraste de oraciones y seudopalabras pone en evidencia regiones que participan en el procesamiento semántico (significado de las palabras) y sintáctico (orden y relación de las palabras). Las oraciones y seudopalabras aparecían en una pantalla dentro del resonador.

En el cerebro de EG se observaron claras respuestas asociadas a la comprensión del lenguaje en las áreas temporales y frontales del hemisferio derecho, de características e intensidad similares a la observada en el hemisferio izquierdo de las personas controles. Se confirmó entonces que el hemisferio derecho es el hemisferio dominante para el lenguaje de EG, y se aportó más evidencia a favor de que un único hemisferio es suficiente para lograr la producción y comprensión del lenguaje. Resulta enigmático entonces que, a pesar de que el hemisferio derecho es perfectamente capaz de sostener esta función, en la mayoría la dominancia del lenguaje termina decantándose hacia el hemisferio izquierdo. Qué razones o exigencias hay detrás de esta preferencia continúa siendo una pregunta abierta.

Desarrollo frontal

Luego de determinar el hemisferio dominante de EG, Tuckute y su grupo se centraron en resolver la disyuntiva respecto de la manifestación del área frontal del lenguaje.Mientras que en el hemisferio derecho se observaba una respuesta fuerte y clara frente a la tarea de localización de lenguaje, el hemisferio izquierdo lucía apagado. La zona en que debería destacarse el área frontal de lenguaje no se dio por aludida. Es importante mencionar que en las personas controles, si bien la respuesta era mayor en el hemisferio dominante, también se activaron las zonas frontales y temporales del hemisferio no dominante.

Por lo tanto, dentro de las dos posibilidades contempladas antes, todo apunta a la segunda opción: el cerebro de EG parece indicar que el área frontal del lenguaje necesita un área temporal presente y funcional que la ayude a establecerse y diferenciarse. El área frontal no puede, por lo tanto, emerger de forma independiente al área temporal.

Pero no tan rápido. Podría ser que, frente a tamaña ausencia del lóbulo temporal, el frontal se haya vuelto insensible a cualquier tarea cognitiva exigente, no solo el lenguaje, y estuviéramos sacando conclusiones erróneas. Es necesario asegurarse, y por eso tanto EG como las personas controles realizaron una tarea adicional en la que, en vez de contrastar oraciones y seudopalabras, contrastaban operaciones matemáticas fáciles y difíciles. Esta tarea activa circuitos diferentes que también involucran la corteza frontal. En este caso, la zona frontal del cerebro de EG de ambos hemisferios, incluido el izquierdo, se activó sin problema, de forma similar a los controles. Pese a la falta de lóbulo temporal, el lóbulo frontal izquierdo de EG funciona y puede soportar funciones cognitivas, salvo el procesamiento y la comprensión del lenguaje. Para esto, tener un lóbulo temporal es fundamental.

Cerebros duros de matar

A esta ausencia total o parcial de un órgano por problemas en el desarrollo se le llama agenesia. Podríamos suponer razonablemente que las agenesias cerebrales significativas son incompatibles con la vida. Tiene sentido, y de hecho en muchos casos la esperanza de vida de quienes la padecen es limitada. Pero no siempre. Nuestro cerebro tiene una enorme capacidad de adaptación frente a las afectaciones tempranas en el desarrollo o procesos graduales durante el crecimiento, y se las ingenia para mantenernos en pie lo mejor posible incluso en situaciones críticas.

En 2015, en China, una mujer de 24 años acudió al hospital quejándose de mareos y dificultades para caminar derecha desde que tenía memoria. La resonancia mostró otra laguna negra; esta vez faltaba todo el cerebelo (Feng Yu y colaboradores, 2015). Ubicado debajo de la parte posterior del cerebro, el cerebelo es fundamental para coordinar los movimientos voluntarios, el balance y la postura. Esa mujer fue el noveno y más reciente caso registrado, estudiado y publicado de agenesia cerebelosa.

Un caso más extremo, aunque no se trate de una agenesia, es el de un hombre francés, reportado en 2007 (Lionel Feuillet y colaboradores, 2007). A sus 44 años, fue al hospital porque sentía un entumecimiento en una pierna. Las imágenes de su resonancia son impactantes. Aquí no hablamos de una laguna negra, sino que es un lago vasto y amplio, un mundo de agua oscura con apenas unas costas de cerebro aplastado contra los bordes del cráneo, y una pequeña península central. Su historia clínica mostraba que de niño presentó una condición llamada hidrocefalia, una acumulación excesiva de líquido en los ventrículos cerebrales, cavidades interconectadas en nuestro cerebro por las que circula el líquido cefalorraquídeo. Durante mucho tiempo tuvo conectado en la cabeza un sistema de drenaje para quitar el líquido excesivo. A los 14 años se lo quitaron. En algún momento el exceso de líquido volvió, y gradualmente los ventrículos se fueron hinchando y agrandándose, presionando y reduciendo el cerebro, que se ajustó como pudo. Esta situación se mantuvo incluso luego de drenar el líquido excesivo. Y aun así, pese a este vacío descomunal, esta persona tenía una vida completamente normal, trabajaba como funcionario público, estaba casado, padre de dos hijos.

Estos ejemplos extremos sirven para adquirir dimensión de los niveles de plasticidad y adaptación que tiene nuestro cerebro. No es estático ni rígido, y tampoco frágil e indefenso. Si llegamos hasta acá, es en parte por su resiliencia y flexibilidad para acomodarse a las situaciones cambiantes de nuestro día a día. En el caso de EG, fue esta plasticidad y flexibilidad la que permitió que se estableciera el hemisferio derecho como dominante para el lenguaje, y así poder hablar y entender lo oído, leer y comprender lo leído.

Los casos como el de EG son muy raros, aunque vale la pena tener en cuenta que es probable que muchas de estas situaciones, si no la mayoría, pasen desapercibidas, sin ser detectadas. Debido a esta misma capacidad de adaptación durante el desarrollo, puede que muchas personas con agenesias parciales o alteraciones relevantes no muestren síntomas significativos y, por lo tanto, no tengan razones para hacerse una tomografía o resonancia. ¿Cuántos casos ideales se cruza la ciencia por la calle sin saberlo? ¿Cuántas oportunidades de respuestas se pierden calladas y anónimas?

La importancia de lo raro

Hacia el final del artículo, Tuckute hace un breve comentario de preocupación por el declive del número de publicaciones sobre estudios de casos particulares. Y uno no puede dejar de empatizar con la observación. Desde los primeros días de investigación sobre el sistema nervioso, la ciencia se ha nutrido del estudio de casos específicos y situaciones inusuales. Pacientes con distintos tipos de lesiones por patologías, accidentes, heridas de guerra o alteraciones del desarrollo han contribuido de forma inconmensurable a nuestra visión y conocimiento del cerebro y la mente humana.

Es obvio que hemos avanzado muchísimo desde los días de Broca, tanto en nuestro saber como en los medios disponibles para obtenerlo. Hoy podemos describir el perfil molecular de cada célula del cerebro, y sopesar la acción de cada molécula. En comparación, observar qué tan lastimado se ve un único cerebro puede parecer algo burdo y fuera de uso. Sin embargo, es importante no menospreciar el valor que pueden tener estos estudios. La experiencia de pacientes con enfermedades y trastornos inusuales nos permite revelar elementos fantásticos de funciones y mecanismos de nuestro cerebro que damos tan por sentado que quizás ni considerábamos su existencia, y obtener respuestas que quizás no sería posible obtener de otra forma, al menos por ahora.

El caso de EG es un ejemplo de esto. Gracias al estudio de su cerebro, que tenía las condiciones justas y apropiadas, lograron demostrar que la emergencia de las áreas frontales de lenguaje necesita las señales del área temporal, algo que se mantenía en debate. A veces, para entender cómo funciona lo corriente y mundano es necesario posar la vista en lo extraordinario.

 

Artículo original: Frontal language areas do not emerge in the absence of temporal language areas: A case study of an individual born without a left temporal lobe

Repositorio: Biorxiv (2021)

Autores: Greta Tuckute, Alexander Paunov, Hope Kean, Hannah Small, Zachary Mineroff, Idan Blank, Evelina Fedorenko.