La imagenología cerebral en la exploración de la sinestesia
Brain imaging in the exploration of synaesthesia.
Universidad de Guanajuato.
Por: Francisco Javier González Compeán.
La manifestación de la sinestesia ha sido considerada por un sector grande de la población como un fenómeno de índole subjetiva y metafórica.
Diferentes experimentos en los ámbitos de la psicología y la neurología han ampliado nuestra comprensión del tema, en particular en la segunda mitad del siglo XX con los avances en la exploración funcional del cerebro, estos han permitido establecer la sinestesia como un fenómeno perceptivo de naturaleza fisiológica, que para los pacientes que poseen dicha característica implica una respuesta perceptiva automática y objetiva.
Realizaremos una breve revisión a la trayectoria de la exploración cerebral, así como a algunos de los experimentos representativos que han contribuido al conocimiento objetivo del fenómeno perceptivo que conocemos como sinestesia.
Palabras clave
Sinestesia, imagenología cerebral funcional, percepción.
The perceptual phenomenon of synesthesia has been considered by a large sector of the population as a phenomenon of subjective and metaphorical nature.
Different experiments in the fields of psychology and neurology have expanded our understanding of the phenomenon, particularly in the second half of the twentieth century with advances in functional brain scan. Such functional examination has established the phenomenon of synesthesia as a perceptual phenomenon of physiological nature, that is, for patients who have this characteristic implies an automatic and objective perceptual response.
We'll briefly review the trajectory of the brain exploration, as well as some representative experiments that have contributed to knowledge of the perceptual phenomenon known as synesthesia.
A partir de los avances tecnológicos del siglo XX, en materia de microscopía y exploración del cuerpo humano, ha sido posible determinar la realidad fisiológica del fenómeno conocido como “sinestesia”, como una condición física, más que como un reflejo condicionado por factores educativos o familiares.
La sinestesia es comúnmente definida como un fenómeno perceptivo que consiste en la unión de dos o más sentidos ante un solo estímulo, una respuesta sui generis de dos sensaciones cuando debería haber una sola de índole especializada. Es un fenómeno que a raíz de las investigaciones realizadas a partir del siglo XIX en los campos de la psicología y la neurología ha dejado de ser considerado como subjetivo para tomar un papel de característica fisiológica.
El conocimiento del cuerpo humano, sus funciones y estructura, ha estado ligado intrínsecamente al estudio de la microscopía. Asimismo, el conocimiento del cuerpo humano ha sido dependiente del estudio de la anatomía humana. Durante siglos, el hecho de abrir el cuerpo humano y extirpar tejido, o el examinarlo cuando este está a la vista, ha sido el método por excelencia para la comprensión de la mecánica subyacente en sus sistemas fisiológicos.
El método anatómico conocido como “extirpación”, que consiste en la extracción o cauterización de una parte de un órgano, como el cerebro, ha sido la clave para el inicio de la comprensión de fenómenos como el uso específico de un órgano, o las funciones determinadas de diferentes áreas cerebrales. Mediante este recurso, que en la actualidad conocemos con los términos de “biopsia” y “autopsia”, ha sido posible determinar que el cerebro posee áreas especializadas con funciones específicas que atañen no solo al funcionamiento automático de órganos como el corazón o el hígado, sino que las diferentes áreas del cerebro también están involucradas en el fenómeno de la percepción humana.
La “biopsia”, consiste en la extirpación de tejido de un ser vivo (el sujeto de investigación permanece con sus funciones vitales); la “autopsia”, por otro lado, es realizada en sujetos sin funciones vitales, lo que permite la extracción completa de diferentes órganos y su exploración detallada. Los métodos de extirpación, a pesar de haber contribuido significativamente a los avances en el ramo de la medicina, neurología, filosofía y demás ramas del conocimiento; poseen la desventaja de que al momento de analizar el tejido extirpado, este se encuentra muerto, y descontextualizado de la función que realizaba en el cuerpo humano.
Mediante el análisis obtenido por el estudio anatómico del cerebro, se han podido diferenciar varias áreas en la estructura del cerebro humano, en este lo primero que salta a la vista son los “hemisferios cerebrales”, que constituyen el mayor porcentaje de la masa de este órgano: son dos grandes objetos constituidos de tejido nervioso que ocupan casi todo el cráneo; los hemisferios se encuentran unidos por un “puente” de células nerviosas (denominado cuerpo calloso) que les permite trabajar de manera conjunta, también se observa que la superficie de los mismos se encuentra llena de pliegues llamados “circunvoluciones”, que conforman lo que conocemos como el “córtex”.
Figura 1. Imagen general de las áreas del cerebro.
Fuente: Grupo de Fonética. Departamento de Filología Española. Universidad Autónoma de Barcelona.
Son estas circunvoluciones y el córtex, lo que creemos tiene que ver con la inteligencia y la mayor parte de las funciones típicamente asociadas con la percepción. Debajo de una “protuberancia” en la parte posterior de los hemisferios cerebrales, se encuentra el “cerebelo”, también dividido en dos hemisferios; justo arriba del cerebelo y entre este mismo y los hemisferios cerebrales, se encuentran el “tálamo” y el “sistema límbico”. El sistema límbico, parece afectar a las emociones e intervenir (al igual que los hemisferios cerebrales) en la conciencia del individuo; al tálamo, se le ha encontrado la función de integración y dirección de los nervios sensitivos dirigidos al córtex, y por debajo del cerebelo encontramos el “tronco cerebral” que conecta la médula espinal con el cerebro.
Desde el descubrimiento, alrededor de 1870, de que el “córtex” cerebral responde a estímulos eléctricos1, y que es mediante impulsos eléctricos que se realiza la comunicación entre neuronas, se han realizado experimentos no solo en animales, sino en seres humanos, en los que ha sido posible comenzar a vislumbrar las funciones específicas de distintas áreas cerebrales, así como la injerencia de las diferentes secciones de la corteza cerebral en diversos fenómenos de percepción.
El método de estimulación eléctrica del córtex y otras áreas del cerebro se efectúa por medio de la inserción de electrodos, los cuales pueden estar sujetos al exterior del cráneo, y llevar la corriente eléctrica producida por el cerebro a mecanismos de medición de energía eléctrica, que sirve para registrar zonas de actividad cerebral, en momentos determinados, y en respuesta a estímulos externos controlados; aún más notorio, es cuando el electrodo se implanta (es insertado) en el cerebro, y al conectarlo a una fuente de energía eléctrica, la ciencia ha utilizado este método para determinar qué respuesta causa la estimulación eléctrica de un área, encontrando que la estimulación de determinadas secciones causa no solo acciones musculares individualizadas, sino que pueden generar emociones, recuerdos (los cuales permanecen vívidos mientras el estímulo eléctrico permanece, para desparecer en cuanto este cesa), y sensaciones. El impulso eléctrico cerebral tiene la función de liberar “paquetes” químicos de una neurona a otra, lo que constituye el método de comunicación del cerebro, de una manera muy similar a la fotosíntesis de las plantas.
Este método de medición de la actividad eléctrica fue pionero en la investigación del cerebro “vivo”, en funciones, y permitió vislumbrar la idea de que diferentes áreas del cerebro realizan diferentes funciones.
Podemos dividir el cerebro en varias áreas: además de los hemisferios izquierdo y derecho, encontramos en el área posterior los “lóbulos occipitales” en donde se localiza el centro de percepción visual. Arriba de los lóbulos occipitales se hallan los “lóbulos parietales”, los cuales se encargan de la información sensorial de nuestro cuerpo, tanto a nivel interno como externo, son los que indican que debe de actuar y nos indican que lo hace, además procesan la información sobre músculos, tendones, posición de la mano, etcétera, y se les atribuyen funciones asociativas y de reconocimiento del espacio. Los “lóbulos frontales” situados al frente del cráneo, contienen una amplia gama de funciones, entre las que cabe destacar las verbales, motoras y de memoria; además tienen que ver con la toma de decisiones, la sensación de peligro y la reacción al mismo, que se efectúa en asociación con el sistema límbico.
Al costado del cerebro, debajo de los lóbulos parietales, se encuentran los “lóbulos temporales”, en el área que se considera como la corteza auditiva primaria; estas zonas se encargan de la sensación auditiva, y los daños en esta área, no solo ocasionan daños en la percepción auditiva, sino también la visual.
En estas grandes divisiones del cerebro, se encuentran también, en áreas aún más determinadas, las que conocemos como “funciones cerebrales inferiores”, y estas se encargan de estímulos y reacciones más específicas, como lo son: los estímulos visuales, auditivos, motores, el habla, etcétera. Podemos encontrar, a grandes rasgos, el área de estímulos visuales en los lóbulos occipitales y el área auditiva en los lóbulos temporales, así como la sección que se encarga del gusto (el sabor) en los lóbulos parietales.
El conocimiento sobre estas áreas y sus funciones ha sido posible, en parte, gracias a la estimulación eléctrica del cerebro, la patología derivada de lesiones producidas en distintas zonas del mismo, y recientemente, a las nuevas técnicas de imagenología cerebral.
El conocimiento sobre la sinestesia como un fenómeno fisiológico se ha conseguido gracias al monitoreo de la actividad eléctrica y de otro tipo de actividades del cerebro, vislumbrando cómo en un individuo sinestésico la respuesta cerebral a un determinado estímulo es diferente a la de un individuo a-sinestésico. Como primer paso para poder explorar las funciones cerebrales mediante la imagenología funcional cerebral, se trabaja con la idea de que una zona del cerebro consume más oxígeno si trabaja más2, siendo el flujo sanguíneo el portador de oxígeno al cerebro, la variable a medir es conocida como “flujo sanguíneo cerebral regional 3”.
Una de las primeras técnicas funcionales para medir el flujo sanguíneo cerebral es la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT por sus siglas en inglés). La técnica consiste en introducir al sistema circulatorio humano una sustancia radioactiva que pueda ser inyectada o inhalada, y se colocan dispositivos de detección para medir los niveles de radiación emitida en el cerebro del paciente, al detectar los fotones producidos por la descomposición de la sustancia radioactiva en cuestión.
Un experimento realizado con esta técnica por el neurólogo Cytowic, consistió en pedirle a un paciente con tipo de sinestesia “sabor-figuras geométricas” (asociaciones del gusto y visuales) , que inhalara gas Xenón 133, una sustancia que no sufre ninguna transformación química durante su paso por el cuerpo humano, y el paciente no se ve afectado por el proceso, y monitorear la emisión de fotones del gas Xenón, que se encontraba en la sangre del paciente, en su recorrido por el cerebro, mientras el sujeto de experimentación pasaba por distintas condiciones de estímulo y/o descanso.
El experimento consistió en tres sesiones con diferentes condiciones de estímulo, la primera se realizó para establecer la condición de “descanso” y las mediciones obtenidas del paciente cuando este estaba únicamente acostado, con los ojos cerrados y en lo posible, sin ruido alguno alrededor (únicamente el sonido de la máquina de medición); el resultado fue el esperado: un flujo sanguíneo homogéneo por todo el cerebro. En la segunda sesión, la primera de activación, se le suministraron aromas al sujeto de experimentación, y en la tercera sesión se “potenció” la sinestesia del individuo con nitrato de amyl, sustancia que el paciente había dicho anteriormente que exaltaba su estado de sinestesia. Usualmente se espera que el flujo sanguíneo se incremente en el área de estudio alrededor de un 10%, y mediciones de un incremento de 20% a 50%, son normales4. Por otro lado, el nitrato de amyl, es una sustancia cuyo efecto es la reducción del flujo sanguíneo cerebral, sin embargo, fue administrada como un factor que permitiría una más clara “lectura de la sinestesia”.
Los resultados obtenidos del experimento de Cytowic fueron excepcionales en más de un sentido: las mediciones del cerebro del paciente fueron completamente distintas de las obtenidas en pacientes a-sinestésicos sometidos a estímulos similares; además, como un fenómeno completamente inesperado, el flujo sanguíneo del paciente se redujo dramáticamente, obteniendo que el flujo sanguíneo del córtex cerebral era tan bajo, que resultaba en mediciones que señalaban zonas neurológicamente muertas; en el caso del hemisferio izquierdo del paciente, el flujo sanguíneo bajó hasta un 18%, a pesar de que se estaba tratando con un individuo neurológicamente sano, y que lo usual ante un estímulo es que el flujo sanguíneo se incremente; en palabras de Cytowic, el paciente con mediciones semejantes debería haber estado paralizado o ciego. Este estudio llevó a Cytowic a considerar que el fenómeno de la sinestesia se encuentra en el sistema límbico del cerebro, a niveles más profundos que lo medible por la tomografía computarizada de fotón único5.
La conclusión de Cytowic no puede ser comprobada como tal, ya que no hay una posibilidad de medición de estructuras tan profundas del cerebro, esto es en parte debido a la composición del gas Xenón 133, ya que las emisiones del mismo son muy tenues.
El siguiente avance en técnicas de imagenología cerebral es conocido como la tomografía de emisión de positrones (PET por sus siglas en inglés), la cual permite una exploración de sustratos más profundos de la actividad cerebral, así como un mayor número de mediciones de la función cerebral en un mismo paciente. Este método es bastante parecido al de la SPECT: consiste en la inyección de una sustancia radioactiva en el torrente sanguíneo, usualmente se utiliza agua radioactiva (15H2O), la cual puede ser inyectada un mayor número de veces que el gas Xenón 133 en una misma sesión, sin afectar al sujeto de experimentación.
Los investigadores Baron-Cohen y John Harrison efectuaron una serie de experimentos en los cuales trabajaron bajo la misma hipótesis de que la actividad cerebral de un sinesteta, debería de ser distinta a la de un a-sinestésico bajo las mismas condiciones y estímulos. Se eligió un grupo de sinestetas que reaccionaran como tales al sonido de palabras, pero no a algún otro tipo de sonido, lo que les permitiría introducir como variable de control el sonido de tonos puros, y comparar estos resultados con el grupo de control a-sinestésico; como un factor añadido de control, se les vendaron los ojos a los participantes, y se experimentó con seis individuos sinestésicos y seis individuos no sinestésicos.
Como conclusiones de este experimento, John Harrison marca haber encontrado diferencias en el flujo sanguíneo entre los individuos sinestésicos y a-sinestésicos, y tal vez más sorprendente: se encontró que las zonas involucradas en el procesamiento del color se activaron en los pacientes sinestésicos, a pesar de tener los ojos vendados6.
Los resultados arrojados por los experimentos que han usado las técnicas de imagenología cerebral funcional han sido poco consistentes unos con otros, excepto en un hecho: el cerebro sinestésico funciona de una manera diferente al cerebro de un a-sinestésico ante los mismos estímulos; sin embargo, no coinciden sobre las causas o las zonas de activación cerebral, es de esta forma que mientras el experimento realizado por Cytowic sobre un solo individuo, el cual poseía sinestesia del sentido del gusto con el color y formas geométricas, llevó al investigador a concluir que el fenómeno de la asociación sinestésica se encontraba en el sistema límbico, conclusión a la que llegó por los bajos niveles de irrigación sanguínea en los extractos superiores del cerebro. Por su parte, el experimento realizado por Baron-Cohen y John Harrison, en un grupo de sinestetas que poseían asociaciones de sonido-color, muestra zonas de activación no en el sistema límbico, sino en zonas del córtex cerebral, asociadas a la percepción del color.
Se han realizado también experimentos con la resonancia magnética funcional (MFR, por sus siglas en inglés), implicando procedimientos menos invasivos y comprobaciones de resultados más rápidas. La MFR, al igual que las otras técnicas de imagenología cerebral, mide el flujo sanguíneo regional del cerebro, y el cambio en los niveles de oxígeno en la sangre. Los experimentos parten de la misma idea de que una sección del cerebro que se active bajo un estímulo determinado, mostrará un incremento en el área cerebral que tiene una función determinada. En estudios efectuados con esta técnica en pacientes con “audición colorida”, mostraron un claro incremento en el flujo sanguíneo regional en zonas involucradas en el procesamiento del color.
Son resultados opuestos los conseguidos por diferentes investigadores, en particular, los obtenidos por medio de la tomografía de emisión de fotón único (SPECT) y la tomografía de emisión de positrones con respecto la resonancia magnética (las cuales arrojan resultados similares), y esto ha llevado a los investigadores a considerar que no existe “un tipo de sinestesia”, sino que tal vez, sería más adecuado hablar de “sinestesias de diferentes tipos”, que pueden ser diferentes incluso en las razones que las causan, y que las diferencias que arrojan los estudios de la exploración cerebral funcional, sobre la manera de comportarse del cerebro de sujetos que padecen de distintos tipos de asociaciones sinestésicas, son un indicativo de diferentes causas y realidades.
En los estudios clásicos, el fenómeno de la sinestesia era definida como “la aparición de ciertas imágenes estereotipadas producidas por una experiencia sensorial7” , pero los investigadores actuales han abandonado la idea de lo “estereotipado” de la imagen producida, por las “experiencias sensoriales primarias” (o físicamente reales). Incluso Galton, en uno de los primeros textos de carácter no artístico sobre la sinestesia, resalta la marcada individualidad de la percepción sinestésica. En la actualidad se considera la sinestesia como algo diferente a una imaginación vivida, o poesía, o metáfora subjetiva8. La sinestesia es una realidad en la percepción de los individuos; estableciendo que la realidad del color y del sonido dependen de manera intrínseca de la interpretación final que el cerebro de una persona realiza del fenómeno físico, podemos afirmar que la percepción sinestésica es una manera de percibir el mundo, que a pesar de no ser compartida por la mayoría de la población humana, es una percepción real, no metafórica, la cual puede ser comprobada no únicamente por experimentos de orden conductual, sino mediante el monitoreo de la actividad cerebral y las diferencias que estos experimentos arrojan entre un cerebro sinestésico y uno a-sinestésico.
Aún hay mucho que investigar sobre las causas que ocasionan los diferentes tipos de sinestesias, el hecho de que un individuo padezca de dos o más percepciones ante un solo estimulo físico; una teoría reciente sugiere que el fenómeno podría ser causado por una inusual “poda neuronal” alrededor de los tres años de edad.
En investigaciones sobre la red neuronal del hombre en diferentes estadios de su vida (algunas de ellas obtenidas desde el siglo XIX, gracias a los avances en materia de microscopía y estudios realizados por métodos de extirpación), se ha podido observar que el desarrollo del cerebro humano comienza desde que este se encuentra en el vientre materno, y que desde la gestación se crea una “sobrepoblación” de neuronas y de conexiones entre ellas (conocidas como “sinapsis”), proceso de interconexión neuronal que continúa hasta aproximadamente los tres años de edad. El cerebro humano es extremadamente moldeable y flexible, al grado de que las experiencias y el entorno que nos rodea influye en la conformación fisiológica final del cerebro; mientras un estímulo se repite, este causa que ciertas conexiones neuronales se refuercen, y aquellas conexiones que no son reforzadas terminan por ser destruidas.
Aproximadamente entre los dos y tres años de edad, ocurre un fenómeno conocido como “poda neuronal” en el cual, de forma natural y espontánea, se destruyen un sinnúmero de conexiones intraneuronales en el cerebro; se cree que el fenómeno es realizado para dar mayor efectividad al mismo, mediante una mayor especialización de funciones y comunicación cerebral. Una hipótesis obtenida como resultado de experimentos de orden conductual en niños menores de tres años, es que todos somos sinestésicos hasta antes de esta “poda neuronal”, y que cuando este fenómeno ocurre, la percepción sinestésica se pierde para la mayoría de nosotros, al ocurrir una mayor especialización en las conexiones neuronales utilizadas para la percepción. Aún más, desde los estudios clásicos sobre la sinestesia, se ha reportado que la mayoría de los sinestésicos recuerdan padecer de esta condición desde la infancia temprana, antes de los siete años9, y de la misma manera, testimonios recientes indican el recuerdo de asociaciones ligadas a un solo estímulo desde edades tempranas10, parece que mientras el individuo se desarrolla, la capacidad sinestésica se reduce. Este fenómeno ha llevado a pensar que en individuos cuya percepción sinestésica se mantiene a lo largo de su vida, esta poda neuronal fue inusual, obteniendo como resultado, que las conexiones que posiblemente unían dos o más percepciones de diferente tipo en el cerebro, y que en la mayoría de la población son desechadas para obtener una percepción más especializada, no fueron destruidas en los individuos que padecen de sinestesia hasta el final de sus días, idea que ha sido reforzada por resultados de experimentos de orden conductual en niños.
Esto es llamado como la “hipótesis neo-natal”11, sobre las posibles causas de la sinestesia, la cual establece que mientras somos niños, todos padecemos de la condición sinestésica, ya que muchas de las funciones especializadas en los cerebros de los niños funcionan de manera muy pobre, mientras que las funciones “transmodales” del cerebro infantil funcionan correctamente; y que, probablemente a causa de una mutación genética en el cromosoma “X”, la poda neuronal que debería de destruir algunas de las conexiones transm entre fenómenos de la percepción no es realizada, ocasionando que el estado de la sinestesia se mantenga durante toda la vida.
En la mayoría de nosotros, estas conexiones “transmodales” nunca llegan a ser conscientes, por lo cual, no percibimos nunca de manera sinestésica; sin embargo, existen evidencias de que se puede llegar a adquirir la percepción sinestésica mediante el uso de alucinógenos (que de acuerdo a las investigaciones neuronales y el testimonio de sinestetas, no ocasionan una percepción sinestésica idéntica a la “natural”), o por efecto de diferentes patologías ocurridas en zonas específicas del cerebro, o la destrucción de zonas del cerebro, que ocasionarían un cambio irreversible en la percepción del individuo.
En conclusión, podemos decir que el fenómeno sinestésico es realmente vivido por las personas con esta condición, y que su origen tiene bases de tipo fisiológico, a cuyo estudio han contribuido de manera significativa las técnicas de imagenología. tales como la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT ), la tomografía de emisión de positrones (PET) y la resonancia magnética funcional (MFR). Los resultados que arrojan los experimentos que han usado las técnicas de imagenología cerebral funcional hacen patente el hecho de que el cerebro de un individuo sinestésico funciona de manera diferente al de un a-sinestésico.
En el estudio de este peculiar fenómeno perceptivo, queda pendiente que los investigadores obtengan resultados consistentes acerca de la interacción que se produce entre las diferentes partes del cerebro de una persona con sinestesia.
1. FRANZ S, Ivory. Localization of brain function. New York: Macmillan Co., 1901, p. 420.
2. HARRISON, John. El extraño fenómeno de la sinestesia. México D.F.: Fondo de Cultura Económica, 2004, p. 127.
3. Ídem.
4. CYTOWIC, R.E. The man who tasted shapes. New York: MIT P., 2003, p. 148
5. Ibídem. p. 151
6. HARRISON, J. El extraño fenómeno de la sinestesia. México D.F.: Fondo de Cultura Económica, 2004, p. 144
7. WHELLER R.H.; y T.D. CUTSFOTH. The Synaesthesia of a blind subject with comparative data from an Asynaesthetic blind subject. Oregon: University of Oregon P., 1922, p. 3.
8. CYTOWIC R.E. & EAGLEMAN D.M. Wednesday is indigo blue, discovering the brain of synesthesia. Cambridge: MIT P., 2009, p. 14.
9. FLOURNOY T.H. Des phénomènes de synopsie (audition colorée). Paris: Félix Alcan, 1893, p. 231
10. CYTOWIC, R.E. The man who tasted shapes. New York: MIT P., 2003, p. 9.
11. Ibídem, p. 245.
