La consciencia depende en gran medida de la red frontoparietal del cerebro

¿Es necesario prestar atención a las cosas que nos rodean para percibirlas? Todavía no lo sabemos, pero una nueva investigación demuestra que distintos circuitos neuronales de la red frontoparietal del cerebro permiten enfocar y redirigir la atención visual.

Un estudio realizado por investigadores del Instituto del Cerebro y la Médula Espinal (ICM) en París ha explorado los mecanismos neuronales que subyacen a la percepción consciente mediante la observación de la actividad neuronal de pacientes equipados con electrodos de profundidad, así como usando pruebas de comportamiento validadas por tractografía y modelado por ordenador. El estudio se ha publicado en la revista Communications Biology.

El gran misterio sobre cómo se origina la consciencia en el cerebro sigue sin resolverse

Algunas teorías de la consciencia proponen que el control ejecutivo del cerebro (que abarca un grupo de habilidades mentales que incluyen la memoria funcional, el pensamiento flexible y el autocontrol) y la percepción consciente comparten recursos neuronales en redes frontoparietales, es decir, en regiones del cerebro situadas en los lóbulos frontal y parietal.

Se sabe por estudios precios que la red frontoparietal juega un papel clave en el análisis, la recuperación de la memoria, el pensamiento abstracto y la resolución de problemas. Esta región tiene, además, la flexibilidad suficiente como para adaptarse en función de la tarea a realizar: permite comparar e integrar varias piezas de información, de una manera que otros primates no hacen, tal como explicamos en otro artículo.

Hipótesis contrastada

Para poner a prueba la hipótesis de las redes frontoparietales en la atención consciente, los investigadores del ICM se centraron en la llamada atención exógena, es decir, la atención centrada en los estímulos ambientales, según se explica en un comunicado.

Las técnicas de neuroimagen convencionales como fMRI y EEG son insuficientes para obtener datos precisos sobre la actividad cerebral durante las tareas cognitivas. Por lo tanto, el equipo utilizó registros electrofisiológicos intracerebrales de 13 pacientes epilépticos a los que se les habían implantado electrodos cerebrales profundos para tratar la epilepsia resistente a los medicamentos.

Parche de Gabor

Se pidió a los participantes en el estudio que realizaran una tarea cognitiva que consistía en detectar un objetivo llamado parche de Gabor, consistente en imágenes de rayas borrosas que se utilizan para hacer ejercicios visuales. Este objetivo puede volverse apenas perceptible cambiando el contraste de las barras blancas y negras que lo componen.

En esta investigación, el parche de Gabor aparecía a la izquierda o a la derecha de una pantalla y estaba precedido por una señal visual (un simple punto negro), ya sea correcto (anunciando el lado en el que apareció el objetivo) o engañoso (anunciando el lado equivocado). En algunos casos, el parche de Gabor no apareció en absoluto.

Los investigadores registraron la actividad neuronal de 727 contactos intracerebrales mientras detectaban objetivos cercanos al umbral precedidos por señales de atención.

Principales resultados

Estos resultados mostraron así que la percepción consciente de los estímulos cercanos al umbral se asocia a una mayor actividad en redes frontoparietales distribuidas. Estas respuestas se lateralizaron al hemisferio derecho durante el procesamiento del estímulo.

El análisis de la conectividad funcional reveló asimismo una interacción entre la percepción consciente en nodos frontales y parietales.

Por último, las propiedades microestructurales de la rama media del fascículo longitudinal superior (SLF), un haz de fibras nerviosas que conecta las regiones frontales y parietales, se asociaron con las medidas neuronales de la interacción entre la atención y la consciencia.

Recursos neuronales compartidos

Estos hallazgos confirman que la percepción consciente y el control ejecutivo comparten recursos neuronales en redes frontoparietales, lo que apoya algunos modelos influyentes de la consciencia.

Además, sugieren que el SLF juega un papel importante en la comunicación entre estas regiones durante la integración de la información atencional y perceptiva.

Referencia

Fronto-parietal networks shape human conscious report through attention gain and reorienting. Jianghao Liu et al. Communications Biology, volume 6, Article number: 730 (2023). DOI:https://doi.org/10.1038/s42003-023-05108-2