Un mapa cerebral increíblemente detallado muestra la actividad de las neuronas codificadoras del lenguaje.

Al “escuchar a escondidas” la actividad cerebral, los científicos han creado el mapa de mayor resolución hasta el momento de las neuronas que codifican el significado de diferentes palabras. Los resultados sugieren que, en todos los individuos, el cerebro utiliza las mismas categorías estándar para categorizar las palabras, lo que nos ayuda a convertir los sonidos en significado.

“Este estudio se basa únicamente en palabras en inglés. Pero supone un gran avance para comprender cómo el cerebro almacena las palabras en su biblioteca lingüística”, afirmó el neurocirujano Ziv Williams, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge. “Al mapear los conjuntos superpuestos de células cerebrales que responden a diferentes palabras, podemos intentar comenzar a construir un diccionario de sinónimos de lo que las palabras significan para el cerebro”.

Mapa semántico

Hay un área del cerebro llamada corteza auditiva que es responsable de procesar el sonido de una palabra cuando entra al oído humano. Pero es la corteza prefrontal, el área donde ocurre la actividad cerebral de orden superior, la que procesa el "significado semántico" de una palabra: la esencia o esencia de la palabra.

Algunos experimentos anteriores han estudiado este proceso analizando imágenes del flujo sanguíneo en el cerebro, que es una medida de la actividad cerebral. Estos métodos permiten a los investigadores asignar el significado de las palabras a pequeñas regiones del cerebro.

Sin embargo, Williams y sus colegas encontraron una oportunidad única para observar cómo las neuronas individuales codifican el lenguaje en tiempo real. Su equipo reclutó a diez voluntarios que estaban a punto de someterse a una cirugía de epilepsia, a cada uno de los cuales se le implantaron electrodos en el cerebro para identificar la fuente de sus convulsiones. Los electrodos permitieron al equipo registrar la actividad de unas 300 neuronas en la corteza prefrontal de cada voluntario.

Mientras los voluntarios escuchaban frases cortas que contenían un total de unas 450 palabras, los científicos registraron información detallada sobre qué neuronas estaban activas y cuándo. Williams descubrió que aproximadamente dos o tres neuronas separadas se iluminaban para cada palabra, aunque el equipo registró actividad sólo de una pequeña fracción de los miles de millones de neuronas de la corteza prefrontal. Luego, los investigadores analizaron las similitudes entre las palabras que desencadenaban la misma actividad neuronal.

Una neurona multipotente

Hay palabras a las que responde el mismo grupo de neuronas y que pertenecen a categorías similares, como acción o palabras relacionadas con los humanos. El equipo también descubrió que las palabras que el cerebro puede asociar entre sí, como «pato» y «huevo», activaban algunas de las mismas neuronas. Palabras con significados similares, como «ratón» y «rata», desencadenan patrones de actividad neuronal más similares que los desencadenados por «ratón» y «zanahoria». Otros grupos de neuronas responden a palabras que involucran conceptos más abstractos, como las palabras “arriba” y “detrás”.

Así, las categorías que el cerebro asignó a las palabras fueron similares entre los participantes, lo que sugiere que el cerebro humano es capaz de sintetizar grupos de significados de la misma manera. Las neuronas de la corteza prefrontal no distinguen las palabras por el sonido, sino únicamente por su significado. Por ejemplo, cuando una persona escucha la palabra “hijo” en una oración, las palabras relacionadas con los miembros de la familia se iluminarán. Pero esas neuronas no respondieron a la palabra “Sol” en la misma oración, a pesar de que las palabras tenían pronunciaciones casi idénticas.

Lectura de la mente

Hasta cierto punto, los investigadores pueden determinar lo que la gente está oyendo observando cómo se activan sus neuronas. Aunque no pueden reproducir las oraciones con exactitud, por ejemplo, pueden saber que una oración contiene un animal, una acción y un tipo de alimento, en ese orden. Los investigadores pudieron identificar no sólo las neuronas que correspondían a las palabras y sus tipos, sino también el orden en que eran pronunciadas. El lenguaje a velocidades naturales será crucial para el desarrollo de futuros dispositivos de interfaz cerebro-computadora que podrían restaurar el habla a las personas con discapacidades.