El tallo encefálico es capaz de reconocer si un sonido es familiar o no

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El tallo encefálico también tiene la capacidad de codificar probabilísticamente la estimulación auditiva (Imagen: C.Escera et al.)

Tradicionalmente, se había considerado el tallo encefálico como una estructura relacionada con funciones nerviosas poco evolucionadas, en la que las neuronas de los núcleos sensoriales simplemente transmitían la información hasta el cerebro, y las de los núcleos motores las retransmitían a los músculos desde la corteza. De este modo, se veía el tallo encefálico como una estructura poco evolucionada y con pocas o nulas capacidades cognitivas.

Antes de conocer los resultados de este estudio, se sabía que la corteza auditiva disponía de capacidades de análisis de la información altamente complejas. Por ejemplo, que sus neuronas son capaces de codificar y reconocer los fonemas de la lengua propia e incluso la voz de la persona que nos habla.

Se había demostrado, pues, que la corteza tiene la capacidad de mantener un rastro neuronal de memoria (un recuerdo) de la estimulación precedente y de detectar los estímulos que no encajan en ese rastro. Este fenómeno de codificación de la regularidad en el sistema auditivo se había estudiado suficientemente mediante el registro de potenciales evocados derivados del electroencefalograma (EEG) —en concreto, la técnica del potencial de disparidad (mismatch negativity, MMN), que se genera en la corteza auditiva—, así como mediante el registro de neuronas individuales en animales de laboratorio (ratas), y hasta ahora se había atribuido exclusivamente a la corteza del cerebro.

En la medida en que permite recordar la estimulación auditiva precedente para integrarla con la presente y permitir la formación de los objetos perceptivos auditivos auditivos, esta capacidad es especialmente necesaria para el sistema auditivo, donde la información está en permanente cambio, es dinámica, fluye con el paso del tiempo y los objetos perceptivos auditivos se forman por integración en ventanas temporales de estímulos auditivos discretos (por ejemplo, cuando oímos una palabra la reconocemos porque está formada por una sucesión de fonemas en el tiempo).

La novedad de este estudio radica en el hecho de que, en las ratas, se había observado la existencia de algunas neuronas —primero descritas en la corteza auditiva y posteriormente en estructuras del tallo encefálico de la rata— con una propiedad característica: se adaptan rápidamente a la estimulación repetitiva, por lo que dejan de responder, y en cambio responden vigorosamente cuando el estímulo auditivo cambia. El trabajo que ahora se publica es el primero que demuestra en las personas la existencia de un mecanismo similar al descrito para la actividad cortical o para las neuronas de la rata de la vía eferente auditiva del colículo inferior al tallo encefálico humano.

El estudio se basa en el registro de una respuesta específica del tronco cerebral, derivada del EEG, que se genera en el colículo inferior: la denominada respuesta de repetición de frecuencia, que significa que cuando se presenta un estímulo con una frecuencia característica dentro de un rango determinado, las neuronas del colículo inferior sincronizan su tasa de respuesta a la del estímulo.

Dieciocho voluntarios de entre 19 y 32 años que entendían el catalán y el castellano fueron sometidos a estímulos repetitivos (la sílaba /wa/ con una ocurrencia del 80 % de los casos) y a estímulos diferentes (la sílaba /ba/ en el 20 % de los casos) y el resultado fue que la respuesta a los estímulos raros o improbables estaba atenuada en comparación con la respuesta de los estímulos repetitivos.

Los resultados de este experimento tienen varias implicaciones en neurociencia cognitiva y en neurociencia en general. En primer lugar, demuestran que no solo la corteza tiene la capacidad de codificar probabilísticamente la estimulación auditiva, sino que esta propiedad también está presente en el tallo encefálico. En segundo lugar, los resultados sugieren, en combinación con otros descubrimientos llevados a cabo mediante el MMN y estudios en animales, que la codificación de la regularidad y la detección de la novedad auditiva son propiedades fundamentales de la organización funcional del sistema auditivo.

Puesto que el estudio se ha basado en el uso de una nueva tecnología, el registro de la respuesta de seguimiento de frecuencia (FFR), se abre la puerta a que puedan evaluarse de una manera más comprensiva (desde el tallo encefálico, con la FFR, hasta la corteza, con el MMN) posibles disfunciones que se manifiestan en muchas patologías neurológicas (Alzheimer), psiquiátricas (esquizofrenia) y del neurodesarrollo (dislexia).

Artículo: «Novelty detection in the human auditory brainstem». Lavinia Slabu, Sabine Grimm y Carles Escera del Grupo de Investigación en Neurociencia Cognitiva y del Instituto de Investigación en Cerebro, Cognición y Conducta (IR3C) de la Universidad de Barcelona. doi: 10.1523/​JNEUROSCI.2557-11.201