Algunos aspectos de la localización cortical están bien establecidos, pero pueden ser las respuestas atípicas a la estimulación cortical las que tienen las claves de la naturaleza de la mente.

La búsqueda para construir mapas de la función cerebral tiene más de 200 años. ¿Diferentes partes del cerebro realmente dirigen diferentes capacidades y comportamientos? La evidencia más temprana provino de casos de daño cerebral, pero los resultados siempre fueron ambiguos. De los 37 casos reportados de daño en el lóbulo frontal, por ejemplo, 21 mostraron daño en la capacidad del habla, pero los otros no.

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El primer experimento de estimulación cortical

Luego, en 1870, el neurólogo alemán Eduard Hitzig y el fisiólogo Gustav Fristch emprendieron una curiosa serie de experimentos. Prohibidos de llevarlos a cabo en la Universidad de Berlín, donde ambos tenían una cita, realizaron estos experimentos en el dormitorio de Fritsch. Exponiendo una tira de la corteza de un perro, usaron una sonda para aplicar estimulación eléctrica en diferentes áreas. El perro, por supuesto, no pudo informar lo que experimentó o si se evocaron recuerdos, pero descubrieron que podían mapear regiones del cerebro con las contracciones musculares que surgen en diferentes partes del cuerpo. Esta fue una de las pruebas más sólidas de que estimular una región del cerebro, pero no otra, podría impulsar un comportamiento motor particular.

Estimulación cortical en humanos

No fue hasta 1890 que dicha estimulación se llevó a cabo en humanos. Esto fue hecho por un cirujano estadounidense en Cincinnati llamado Roberts Bartholow en una mujer de 30 años que había caído en un incendio y se había quemado gravemente el cuero cabelludo cuando era bebé. La peluca que llevaba para cubrir la quemadura había erosionado de alguna manera una parte de su cráneo a lo largo de los años hasta tal punto que se podía observar una infección pulsante del cerebro debajo de ella. A pesar de esto, no hubo una pérdida sensoriomotora obvia, lo que lo llevó a creer que sería seguro insertar agujas para estimular después de la eliminación del pus. Su estimulación inicial con muy baja corriente no produjo dolor alguno y movimiento motor en el brazo contralateral. Sin embargo, cuando aumentó la corriente, su brazo se levantó y entró en espasmos clónicos. Sus labios se pusieron azules, sus pupilas se dilataron y comenzó a echar espuma por la boca. Cinco minutos después entró en coma. A los pocos días murió. Los intentos posteriores produjeron resultados similares.

El homúnculo y más allá

Aún así, la estimulación en humanos no se abandonó, y para nuestra comprensión de sus efectos le debemos mucho al neurocirujano canadiense Wilder Penfield, quien realizó experimentos de estimulación en 163 pacientes a los que operó en 1928. El resultado más conocido de este trabajo es el homúnculo cortical, un mapa de la representación del cuerpo en la circunvolución central anterior y posterior (ver la imagen de arriba) y presentado en gran parte en su artículo Representación somática motora y sensorial en la corteza cerebral del hombre estudiada por estimulación eléctrica. escrito con Edwin Boldrey en 1936. Sin embargo, Penfield documentó su trabajo en un momento en que los artículos científicos no eran simplemente gráficos y tablas con valores p que a menudo enterraban o promediaban el fenómeno más interesante en la búsqueda de un resultado limpio. Más bien, incluso mientras buscaba temas recurrentes de localización en sus pacientes utilizando una estimulación muy débil, su trabajo también documenta los casos de lo extraño e inexplicable. Es en estas respuestas atípicas que Penfield declaró que eran «inexplicables pero deben aceptarse» que se desafía nuestra comprensión. Estos son algunos de ellos:

Variabilidad individual

Las respuestas somatosensoriales se mapearon típicamente a la circunvolución central pre y post a lo largo del surco central. Sin embargo, Penfield señala que el mapa promedio que ha dibujado para cualquier punto de la circunvolución precentral solo será correcto para uno de cada seis individuos y no para los demás. Por lo tanto, el mapa es aproximado pero no preciso individualmente.

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Respuestas desplazadas

Algunos casos produjeron movimiento en respuesta a la estimulación de áreas atípicas muy alejadas de la circunvolución pre y post central. Uno de esos casos produjo consistentemente la misma respuesta motora del lóbulo temporal. En segundo lugar, las respuestas sensoriales y motoras fueron típicamente contralaterales al lóbulo estimulado, sin embargo, tres casos informaron sensaciones bilaterales en los ojos, la cara y la mandíbula. Una mujer incluso produjo una respuesta ipsilateral verificada repetidamente en la cara.

Inestabilidad de la localización

Si bien la estimulación repetida del mismo punto en la corteza durante la misma sesión quirúrgica produjo una respuesta consistente, esto no fue así en todas las cirugías o sesiones. En cinco pacientes en los que se realizó una segunda cirugía varios meses después, se encontró que las localizaciones que producían respuestas bastante activas durante la primera cirugía eran mudas a la estimulación y viceversa. En dos casos, incluso encontraron que podían inducir el movimiento de una respuesta motora desde el labio posterior al anterior de la circunvolución precentral mediante estimulación rítmica.

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Respuestas atípicas

En general, la estimulación de la corteza en cualquier lugar no produjo ninguna respuesta gastrointestinal o emocional. Sin embargo, en cuatro pacientes se pudieron inducir náuseas de forma fiable mediante estimulación y en tres pacientes se pudo provocar llanto.

Sin localización para la calidad de la sensación

La respuesta somatosensorial involucró tanto el movimiento como las sensaciones del cuerpo. Sin embargo, aunque provocó algún tipo de sensación de diferentes partes del cuerpo mapeadas en ubicaciones típicas, no hubo localización de la calidad de estimulación reportada. Algunos informaron la sensación de entumecimiento u hormigueo, otros frío o calor, algunos una sensación de grosor o hinchazón y, a veces, la sensación de movimiento incluso en su ausencia. Algunos informaron dolor, pero no lo suficientemente fuerte como para que el paciente objetara.

Del cerebro a la mente

La imagen que surge es que la localización en la corteza tiene algunos patrones comunes, pero aún así es altamente individual, dinámica y capaz de excepciones salvajes. Además, en el marco de la localización, la respuesta motora es más fácil de entender, pero la sensación es más desconcertante y plantea preguntas sobre la naturaleza de la mente y el cerebro. Les dejaré con los propios pensamientos de Penfield sobre esto de algunos de sus últimos escritos antes de su muerte (de The Electrode, The Brain and The Mind, 1972), que siguen siendo relevantes hoy en día.

Como científicos, debemos reservarnos el juicio sobre la naturaleza última de las cosas. Mientras tanto, solo podemos usar el lenguaje del dualismo, y hablar así de la mente y el cerebro. No hay otro medio de discusión analítica. El antiguo enigma de cómo interactúan el cerebro y la mente aún no se ha resuelto. Pero comenzamos a comprender el cerebro, si no la mente. La mente recibe mensajes. Parece dirigir la acción del cerebro en el enfoque de la atención y en la actividad voluntaria.

Hay un mecanismo especial para la mente. Puede activarse a distancia mediante un electrodo en la corteza interpretativa. El mecanismo a veces se detiene por la secreción epiléptica en la materia gris colocada en el centro. Durante esta activación, la conciencia no es extraviado. Durante este paro, la conciencia se pierde y dado que otros mecanismos continúan sin el control del mecanismo de la mente, el individuo se convierte en un autómata.

Fritsch y Hitzig habían tropezado con la verdad. El cerebro funciona, como dijeron, por «medios mecánicos aislados». Y ahora podemos percibir el contorno de una verdad adicional: la mente está emparejada por un mecanismo específico correspondiente en el cerebro. El comportamiento humano está determinado por la interacción del cerebro y la mente.