Reorganización funcional y sordera congénita (Parte I)

El cerebro humano, y más concretamente las áreas corticales primarias que se encargan de procesar la información sensorial, necesitan estimulación externa para desarrollarse apropiadamente. Si existe deprivación sensorial, las neuronas corticales del área deprivada se reorganizarán naturalmente para integrar una nueva función. A este fenómeno se le ha denominado reorganización funcional. Como resultado de la reorganización funcional, ciertas habilidades relacionadas con el procesamiento sensorial pueden verse afectadas. Por ejemplo, se ha sugerido que las personas con ceguera congénita muestran habilidades más altas que las personas videntes en tareas de localización auditiva (e.g., Arno et al., 2001, De Volder et al., 1999, Gougoux et al., 2005). Se ha observado que durante estas tareas de localización las personas con ceguera muestran una activación de áreas corticales occipitales, las cuales en cerebros no deprivados sensorialmente se encargan de procesar exclusivamente información visual. Esta reorganización funcional podría explicar la mejora en habilidades de localización auditiva de las personas con ceguera congénita.

Tradicionalmente la reorganización funcional ha sido estudiada en animales y personas que experimentaron algún tipo de deprivación sensorial durante el período crítico. Se entiende período crítico como el intervalo de vida en el que las estructuras y conexiones cerebrales presentan una mayor plasticidad neural. Es decir, el periodo de tiempo en el que el cerebro es más maleable a la hora de formarse y establecer nuevas conexiones y circuitos neuronales. El proceso de desarrollo de estos circuitos neuronales es complejo y está influenciado por predisposiciones genéticas y factores ambientales (Tau & Peterson, 2010). El intervalo de tiempo que abarca el periodo crítico puede variar según la información sensorial, pero a grandes rasgos incluye los tres primeros años de vida (Sharma, Dorman, & Kral, 2005).

No podemos hablar de reorganización funcional sin mencionar el trabajo de Hubel, Wiesel y LeVay (1977) ganadores del premio nobel de medicina en 1981. Estos autores estudiaron los efectos de la deprivación visual en el córtex de monos macacos tras deprivarles de estimulación visual en un ojo. Encontraron que la deprivación visual monocular en el período crítico alteró los patrones básicos de organización dentro del córtex visual primario. Además, su trabajo demostró que cuanto más temprana y más severa era la deprivación visual, mayor era el grado reorganización funcional. El área cortical perteneciente al ojo sano se expandió ocupando el espacio del ojo deprivado mientras que el área cortical destinada a procesar la información del ojo deprivado disminuyó significativamente. La restauración de la visión después del período crítico permitió que los estímulos visuales activaran el córtex visual. Sin embargo, estos estímulos no eran procesados ni supervisados adecuadamente ya que las áreas encargadas de estas tareas estaban destinadas a procesar información del otro ojo (no deprivado). Se había producido una reorganización funcional en las áreas visuales primarias. A día de hoy se desconoce el grado de reversibilidad de la reorganización funcional en el cerebro después del período crítico, aunque parece ser más maleable de lo que se había planteado originalmente (Kalia et al., 2014; vean los resultados de este proyecto en India donde operan a niños y adolescentes de cataratas congénitas: http://www.projectprakash.org/).

¿Qué ocurre en el caso de la deprivación auditiva? Un proceso de reorganización similar al observado en casos de deprivación visual se ha propuesto para personas con sorderas congénitas. Por ejemplo, Bavelier, Dye y Hauser (2006) compararon las habilidades espaciales visuales de un grupo de personas sordas con un grupo de oyentes y encontraron que los participantes sordos mostraron mayor visión periférica en tareas complejas que requerían de más atención. Estas habilidades estaban acompañadas de una reorganización en tres áreas corticales: el córtex auditivo secundario, el surco temporal posterior y el córtex parietal posterior. La investigación con animales también ha demostrado una mejora en las habilidades visuales de gatos con sodera congénita (e.g., Lomber, Meredith, & Kral, 2010; Klinke, Hartmann, Heid, Tillein, & Kral, 2001).

Es importante tener en cuenta que, aunque la reorganización auditiva ha sido tradicionalmente estudiada durante el período crítico, también se ha observado en adultos con diferentes grados de pérdida auditiva, incluyendo sordera unilateral (Campbell & Sharma, 2014; Sharma et al., 2005; Sharma & Glick, 2016; Sharma et al., 2016). En la próxima entrada hablaremos del efecto que los implantes cocleares tienen en este proceso de reorganización.

Referencias

Arno, P., De Volder, A. G., Vanlierde, A., Wanet-Defalque, M. C., Streel, E., Robert, A., Sanabria-Bohorquez, S., Veraart, C. (2001). Occipital activation by pattern recognition in the early blind using auditory substitution for vision. Neuroimage, 13:632–645.

Bavelier, D., Dye, M. W., & Hauser, P. C. (2006). Do deaf individuals see better? Trends in Cognitive Sciences10(11), 512-518.

Campbell, J., & Sharma, A. (2014). Cross-modal re-organization in adults with early stage hearing loss. PloS One9(2), e90594.

De Volder, A. G., Catalan-Ahumada, M., Robert, A., Bol, A., Labar, D., Coppens, A., … & Veraart, C. (1999). Changes in occipital cortex activity in early blind humans using a sensory substitution device. Brain Research, 826(1), 128-134.

Gougoux F, Zatorre RJ, Lassonde M, Voss P, Lepore F (2005) A functional neuroimaging study of sound localization: visual cortex activity predicts performance in early-blind individuals. PLoS Biol 3:e27.

Hubel, D. H., Wiesel, T. N., & LeVay, S. (1977). Plasticity of ocular dominance columns in monkey striate cortex. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences278(961), 377-409. Neuroscience8(5), 393.

Kalia, A., Lesmes, L. A., Dorr, M., Gandhi, T., Chatterjee, G., Ganesh, S., … & Sinha, P. (2014). Development of pattern vision following early and extended blindness. Proceedings of the National Academy of Sciences111(5), 2035-2039

Klinke, R., Hartmann, R., Heid, S., Tillein, J., & Kral, A. (2001). Plastic changes in the auditory cortex of congenitally deaf cats following cochlear implantation. Audiology and Neurotology6(4), 203-206.

Lomber, S. G., Meredith, M. A., & Kral, A. (2010). Cross-modal plasticity in specific auditory cortices underlies visual compensations in the deaf. Nature Neuroscience13(11), 1421-1427.

Sharma, A., Dorman, M. F., & Kral, A. (2005). The influence of a sensitive period on central auditory development in children with unilateral and bilateral cochlear implants. Hearing Research203(1), 134-143.

Sharma, A., & Glick, H. (2016). Cross-modal re-organization in clinical populations with hearing loss. Brain Sciences, 6(1), 4.

Sharma, A., Glick, H., Campbell, J., Torres, J., Dorman, M., & Zeitler, D. M. (2016). Cortical plasticity and reorganization in pediatric single-sided deafness pre-and postcochlear implantation: a case study. Otology & Neurotology37(2), e26-e34.

Tau, G. Z., & Peterson, B. S. (2010). Normal development of brain circuits. Neuropsychopharmacology, 35(1), 147-168.

 

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