Efectos de la estimulación eléctrica cerebral en las habilidades cognitivas

En un estudio publicado en el Journal of Neuroscience, investigadores de la Universidad de Oxford, mostraron que mejorar el rendimiento en matemáticas mediante estimulación eléctrica de algunas partes del cerebro, si bien funciona, también causa discapacidad en otras regiones.

Los científicos, liderados por Roi Cohen Kadosh, utilizaron una técnica denominada estimulación eléctrica transcraneal (TES), un procedimiento no invasivo que estudios previos han vinculado con mejores habilidades cognitivas cuando era aplicado en regiones específicas del cerebro. Electrodos colocados en el cuero cabelludo utilizan niveles bajos de corriente eléctrica para estimular áreas cerebrales cercanas, produciendo una ligera, hormigueante, pero no dolorosa sensación.

Sujetos

Diecinueve adultos jóvenes (de los cuales diez eran hombres) divididos al azar en tres grupos, participaron en el estudio. Los mismos tenían entre 20 y 31 años de edad. No había diferencias significativas entre los grupos con respecto a edad y género. Además, ninguno de los participantes presentaba historia de problemas psiquiátricos o neurológicos.

Método

El estudio consistió en 6 sesiones de 120 minutos cada una que fueron distribuidas a lo largo de una semana. Un grupo recibió 20 minutos de estimulación en ambos lados de la cabeza sobre la corteza parietal posterior (PPC), un área cerebral clave para el procesamiento de números. Un segundo grupo fue estimulado de forma similar sobre la corteza prefrontal dorsolateral (DLPFC), que está involucrada en el aprendizaje en general. El tercer grupo recibió estimulación falsa: percibían la misma sensación de hormigueo, pero no experimentaban efectos significativos a nivel cerebral.

Tareas: aprendizaje

Los participantes fueron instruidos para referirse a símbolos sin significado como si representaran varias magnitudes. En cada prueba, dos símbolos, uno en cada campo visual, aparecía en el monitor de una computadora por 500 ms. Los participantes elegían el lado con el símbolo que creían que era de una magnitud más grande presionando las teclas P o Q. Se les pedía que respondieran tan rápido como fuera posible y que evitaran cometer errores. Cada sesión de aprendizaje estaba dividida en 11 bloques de pruebas, a su vez, cada bloque estuvo conformado por 144 pares de símbolos para comparar. Al comienzo de cada tarea se realizaba un entrenamiento con 48 pruebas. Los participantes eran instruidos para seleccionar el símbolo que creían que representaba una mayor magnitud en cada par. La respuesta correcta aparecía en igual número de veces de los dos lados, y todos los pares aparecían con igual frecuencia. Se les proveía a los participantes el tiempo promedio de reacción y el porcentaje de errores luego de un tercio, dos tercios y del bloque completo.

Tareas numéricas

En la primera de estas tareas, los dígitos artificiales aparecían en la pantalla de la misma manera que en las tareas de aprendizaje, pero los símbolos diferían en tamaño físico. En un par congruente, el número más grande también era grande en tamaño. En un par incongruente, el dígito más grande era físicamente más pequeño. Las condiciones aparecían el mismo número de veces, y la respuesta correcta también aparecía igual cantidad de veces del lado izquierdo como del derecho. No se les dio feedback a los participantes sobre su rendimiento en esta ocasión. La tarea consistía en elegir el número físicamente mayor, al presionar los botones P o Q, en esta oportunidad también se les pedía que trataran de responder tan rápida y certeramente como les fuera posible.

Cifras cotidianas

La misma tarea numérica fue también administrada a todos los participantes usando cifras cotidianas. Esto les permitió a los investigadores examinar si la modulación del rendimiento era específica del material aprendido (es decir los dígitos artificiales) y no relacionada a habilidades más generales como control cognitivo.

Resultados

No obstante el hecho de que la tarea parecía fácil y de que los participantes pudieron realizarla, es decir, fueron capaces de ignorar el valor numérico mientras se enfocaban solo en su tamaño físico, los valores que habían pasado tanto tiempo relacionando a símbolos, interfirieron en dicha tarea.

Las pruebas representaban dos aspectos distintos del aprendizaje: el primero sólo consistía en reconocer y memorizar el significado de un símbolo matemático; el segundo permitía medir qué grado del conocimiento se había hecho “automático”.

Cuando aparece un conflicto entre un significado que conoces y su representación física (como un número pequeño representado con un tamaño físico grande) te toma más tiempo identificar el número más pequeño porque sabes que su valor contrasta con el tamaño físico de la fuente. Este enlentecimiento del tiempo de reacción indica que el entendimiento del símbolo se ha hecho en alguna medida rutinario.

Los investigadores encontraron que estimular la PPC ayudó a los participantes a aprender el significado de los símbolos más rápidamente, comparados con los participantes que recibieron estimulación falsa. Pero el precio fue el daño en su habilidad de internalizar los símbolos y reaccionar automáticamente a ellos. Esta consecuencia sugiere que el procedimiento podría afectar la habilidad de usar nueva información de manera rápida y sin esfuerzo consciente.

Por otro lado, la estimulación de la DLPFC tuvo el efecto contrario: dañó el aprendizaje inicial y afianzó el aprendizaje automático. Y estos efectos fueron específicos al material nuevo: no afectaron el rendimiento en tareas con números ordinarios.

“Los resultados actuales claramente demuestran que el acrecentamiento de una habilidad cognitiva específica puede suceder a expensas de otra habilidad,” escriben los autores.

Es posible que algunos tipos de estimulación no tengan este tipo de efectos secundarios compensatorios negativos en otras actividades cerebrales. Pero los resultados resaltan cuán inter-relacionadas están las regiones cerebrales y las funciones.

Tal balance de los efectos no es sorpresivo, ya que el cerebro trabaja duro para mantener su sistema químico y eléctrico en un rango limitado, pujando hacia un lado u otro si ciertos procesos o niveles exceden un cierto rango. Esto significa que hay algunos pocos beneficios que no tienen costo.

Esta investigación aconseja que cualquier intento de mejoramiento en el área cognitiva (ya sea mediante drogas, estimulación eléctrica u otros) debería ser estudiada cuidadosamente, poniéndole énfasis a los daños potenciales tanto como a lo que prometen.

Fotografía por Simona en Flickr

Fuentes: Healthland y The Journal of Neuroscience

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