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En humanos, la consciencia descansa en la capacidad del cerebro para sostener dinámicas ricas en actividad neuronal

Gustavo Deco, profesor de investigación ICREA y director del Centro de Cognición y Cerebro del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, conjuntamente con un equipo de investigadores internacional, ha

Universitat Pompeu Fabra - Barcelona

La consciencia, desde el momento en que nos dormimos hasta que nos despertamos, parece ir y venir cada día. La consciencia puede ser abolida transitoriamente por agentes farmacológicos o, más permanentemente, por lesión cerebral. Cada una de estas desviaciones de la vigilia consciente produce diferentes cambios en la función cerebral, el comportamiento y en la neuroquímica del cerebro. Sin embargo, todas comparten una característica común: la falta de comunicación de la consciencia en tanto que experiencia subjetiva.

Así pues, la consciencia es la capacidad del ser humano para percibir la realidad y reconocerse en ella, y se revela al expresar la experiencia subjetiva. La cuestión es: ¿Cómo se puede inferir la consciencia en ausencia de comunicación? Varias teorías coinciden en que la consciencia se relaciona con un proceso dinámico de actividad cerebral, autosostenida y coordinada, que ayuda al ser humano a sintonizar con un entorno en constante evolución. Por ello, a través del tiempo, las señales neuronales se combinan, se disuelven, se reconfiguran y se vuelven a combinar, permitiendo que la percepción, la emoción y la cognición ocurran.

"Adoptando este punto de vista teórico de la dinámica cerebral como piedra angular de la consciencia, en este estudio nos propusimos determinar si la coordinación de las señales cerebrales podría proporcionar un patrón específico de conectividad funcional característico de los estados consciente e inconsciente", afirma Gustavo Deco.

Para ello, a través de técnicas de imagen de resonancia magnética funcional (fMRI), un equipo internacional de investigadores realizaron un análisis de conectividad dinámica en humanos sanos y en pacientes con lesiones cerebrales graves que conducían a trastornos de consciencia. Con esta metodología los científicos caracterizaron en los sujetos conscientes y en los pacientes mínimamente conscientes una dinámica cerebral diferente de la que registraron en pacientes en estado de no respuesta o totalmente inconscientes.

Gustavo Deco, profesor de investigación ICREA y director del Centro de Cognición y Cerebro (CBC) del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF, ha formado parte del equipo internacional de investigadores de este estudio, y es coautor del artículo que se publica el 6 de febrero en la revista Science Advances.

Los datos necesarios para hacer esta investigación se obtuvieron de una cohorte de 169 sujetos procedentes de Bélgica, Francia, Estados Unidos y Canadá que incluyó 47 individuos sanos que actuaron de grupo control y 122 pacientes con trastornos de la conciencia que conducían a un estado vegetativo: Síndrome de Vigilia sin Respuesta (SVR) o en Estado de Mínima Conciencia (EMC). Los pacientes en SVR pueden abrir los ojos pero nunca exhiben movimientos voluntarios no reflejos, lo que indica una consciencia preservada. Los pacientes en EMC, aunque muestran comportamientos más complejos potencialmente declarativos de consciencia, como la búsqueda visual, la orientación al dolor o el seguimiento no sistemático, carecen de la capacidad de expresar sus pensamientos y sentimientos.

Los resultados del estudio indican un patrón de baja coherencia de fase interareal en cerebros de pacientes no respondedores, principalmente mediado por la anatomía subyacente y con menos probabilidad de transitar a otro patrón de actividad cerebral. Dentro de los pacientes no respondedores, en el estudio, aquellos pacientes que podían realizar tareas de imagen mental, presentaron al fMRI un patrón complejo transitorio, validando la implicación de este patrón de conectividad funcional cerebral en estado de consciencia. Por el contrario, el bajo patrón de coordinación interareal fue muy frecuente e igual al de pacientes anestesiados, independientemente del diagnóstico clínico, validando su implicación en la inconsciencia.

"Nuestros resultados establecen que en humanos la consciencia descansa en la capacidad del cerebro para sostener dinámicas ricas de actividad neuronal que pierden prevalencia en estados inconscientes", indica Gustavo Deco, coautor del estudio.

Los autores concluyen que, después de la pérdida de conciencia, la actividad cerebral coordinada se restringe en gran medida a un patrón positivo de coherencia interareal dominada por las conexiones anatómicas entre las regiones del cerebro. En contraste, los estados conscientes se caracterizan por una mayor prevalencia de una configuración compleja de coordinación interareal que, aunque todavía está restringida por la anatomía del cerebro, también se desvía de ella y presenta interacciones positivas y negativas a larga distancia.

En este estudio se ha encontrado un patrón de coordinación interareal complejo, de aparición esporádica, en el grupo de pacientes no respondedores. La detección en tiempo real de este patrón y su refuerzo a través de manipulaciones inducidas externamente podría representar un camino prometedor para la restauración no invasiva de la conciencia. Concluimos que estos patrones de coordinación de señales cerebrales transitorias son característicos de estados cerebrales conscientes e inconscientes y justifican investigaciones futuras sobre su relación con el contenido consciente y la posibilidad de modificar su prevalencia con la introducción de perturbaciones externas, tanto en individuos sanos como en pacientes.

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