Las neuronas que escuchan cantar son sordas ante la música y el habla

¿Se puede buscar lo impredecible? La ciencia está llena de serendipias, aparentes casualidades y sorpresas que resultaron en auténticas revoluciones de conocimiento. Parecen tantas, que dan ganas de aprender a provocar estas situaciones. Pero, ¿es posible hacerlo?

Quizá suene paradójica la intención de provocar una sorpresa. Pero, en realidad, una parte importante de la investigación consiste en explorar sin un rumbo muy definido hasta dar con una pista que lleve a una pregunta más concreta o, incluso, a un resultado sorprendente. El riesgo es mayor, pero los beneficios también pueden ser notables.

En el año 2015, un grupo de investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Rochester descubrió una población de neuronas en la corteza auditiva del cerebro que respondía específicamente a estímulos musicales. Quisieron seguir investigando para conocer más a fondo el comportamiento de esas neuronas y, casi sin pretenderlo, se embarcaron en una carrera de obstáculos que ha desembocado en una sorpresa: una población de neuronas que responde al canto, pero no al habla ni a otros tipos de música. El trabajo se publica hoy en la revista Current Biology.

165 sonidos

En el estudio de 2015, el equipo utilizó una técnica muy común para estudiar el cerebro: la resonancia magnética funcional. Este método detecta los cambios en el flujo sanguíneo en las diferentes partes del cerebro y, así, deduce dónde hay actividad cerebral cuando se realizan determinadas actividades.

Para aquel estudio, se expuso a un grupo de participantes a 165 sonidos diferentes: habla, música, ladridos de perro, el golpeteo de un dedo contra una mesa… Mientras escuchaban, se analizó su actividad cerebral. Aunque la resonancia magnética funcional tiene una resolución relativamente baja, el equipo investigador desarrolló una nueva manera de analizar los resultados y dio con una población de neuronas que respondía a los estímulos musicales, pero no al resto de sonidos.

Sin embargo, el equipo quería ir más allá. Las técnicas estadísticas ya no eran capaces de superar los límites de resolución de la resonancia magnética funcional, y había que buscar métodos más finos. Para ello, centraron su atención en la electrocorticografía (ECoG). Al medir directamente la actividad eléctrica del cerebro, esta técnica ofrece una imagen mucho más precisa de lo que ocurre en el cerebro.

Eso sí, la precisión se gana a costa de tener que implantar electrodos dentro del cráneo: la ECoG es una técnica invasiva, y por eso normalmente no se realiza en humanos con fines de investigación. Su uso principal es en pacientes de epilepsia. Si se van a tratar las convulsiones con cirugía, se les monitoriza mediante ECoG durante varios días antes de la operación para determinar dónde se originan exactamente las convulsiones.

Una conclusión sorprendente

Durante ese periodo, y siempre que otorguen su consentimiento, los pacientes pueden participar en estudios que miden su actividad cerebral mientras reciben ciertos estímulos o realizan ciertas tareas. Para este nuevo trabajo, el equipo del MIT y Rochester tardó varios años en recabar datos de 15 participantes.

La dificultad para encontrar personas voluntarias para el experimento no fue el único impedimento al que se enfrentó el equipo investigador: la disposición de los electrodos en el cerebro se decidía según las necesidades quirúrgicas. Por eso, algunos electrodos ni siquiera detectaron respuesta alguna a estímulos auditivos. Afortunadamente, sin embargo, muchos electrodos sí obtuvieron señales muy valiosas para el estudio.

En el experimento, se midió la respuesta cerebral a los mismos 165 sonidos del trabajo de 2015. Los datos no fueron sencillos de interpretar, pero el equipo ya tenía experiencia sacando el máximo jugo de las mediciones cerebrales. Como ya hicieron en 2015, desarrollaron un nuevo método de análisis estadístico para deducir qué tipos de poblaciones de neuronas producía los datos que registraba cada electrodo.

Fue así como llegaron a una conclusión sorprendente: hay una población de neuronas que responde al canto, pero no a la música instrumental ni al habla.

Salto metodológico

Ahora bien, aunque la ECoG es mucho más precisa que la resonancia magnética funcional a la hora de identificar la actividad neuronal, no permite saber dónde se localizan las poblaciones de neuronas con mucha fiabilidad. Por suerte, esta segunda técnica cubre áreas mucho más grandes del cerebro y los datos de 2015 daban pistas importantes.

El equipo combinó los datos de ambas técnicas y averiguó dónde se ubican estas neuronas dentro de la corteza auditiva. El nuevo estudio parece indicar que en esta zona la segregación de funciones es bastante fina, y que la distinción entre tipos de música que hace el cerebro se corresponde con la que hace nuestra intuición.

Más allá del detalle de esta investigación, la combinación de la resonancia magnética funcional y la ECoG supone un salto metodológico importante, ya que supera las limitaciones de una y otra técnica. Las neuronas que responden al canto están muy cerca de otras que responden a la música en general, demasiado cerca como para distinguirlas a través de la resonancia magnética funcional.

Pero la resolución añadida que ha posibilitado la ECoG trae nuevas preguntas. Ahora, el equipo quiere saber qué aspectos del canto provocan la respuesta de esta población de neuronas. Posiblemente procesen la altura del sonido, o bien a la interacción entre las palabras y la altura del sonido, incluso antes de enviar información a otras partes del cerebro. También investigarán para conocer cuándo y cómo se desarrollan estas regiones cerebrales: si se observan ya en la infancia o se crean más tarde.

En cualquier caso, para Sam Norman-Haignere, investigador principal del estudio y profesor de neurociencia en el Centro Médico de la Universidad de Rochester, lo inesperado del resultado es, precisamente, lo que justifica toda la investigación: “revelar elementos novedosos que a lo mejor no se te ocurre buscar”. A veces, provocar sorpresas funciona.

QUE NO TE LA CUELEN:

• A lo mejor has oído que la parte izquierda del cerebro es lógica y la derecha, creativa. En realidad, ninguna región concreta del cerebro se dedica exclusivamente a tareas artísticas, al razonamiento matemático o a cualquier otra función. La mayoría de las acciones que realizamos y de las experiencias que tenemos son fruto de la actividad de neuronas distribuidas en todo el cerebro. Aunque algunas funciones (como las lingüísticas) se suelen concentrar en un hemisferio de la corteza cerebral, hay personas que no cuentan con esta especialización y, en las que sí la tienen, se produce de forma gradual.

REFERENCIAS (MLA):

• Norman-Haignere, S. et al. “A neural population selective for song in human auditory cortex”. Current Biology, 2022. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2022.01.069
• Norman-Haignere, S. et al. “Distinct Cortical Pathways for Music and Speech Revealed by Hypothesis-Free Voxel Decomposition”. Neuron, vol. 88, no. 6, 2015, pp. 1281-1296. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2015.11.035