Desde la década de 1960, los investigadores han estado examinando grupos de pacientes que se sometieron a un tipo radical de la cirugía cerebral. El estudio de grupos ha sido una bendición para la neurociencia - pero pronto dejará de ser útil. Créditos: Nature.

En los primeros meses después de su cirugía, las compras en el supermercado se volvieron exasperantes. De pie en el pasillo de un supermercado, Vicki miraba un objeto en los anaqueles y pese a que ella quería colocarlo en su carro - no podía-. "Me gustaría hacerlo con la derecha, pero la izquierda lo hacía y había un tipo de pelea", dice ella. "Casi como imanes que se repelen." Hacer la compra de la comida para la semana era un calvario de dos, a veces tres horas. Vestirse planteaba un desafío similar: Vicki no podía conciliar entre lo que quería poner en sus manos con lo que estaban haciendo. A veces, ella terminaba colocando tres combinaciones a la vez. "Tenía que colocar toda la ropa en la cama, recuperar el aliento y empezar de nuevo".

De un modo crucial, sin embargo, Vicki maneja su auto mejor que antes de la cirugía. Ella ya no es sacudido por convulsiones epilépticas, que eran tan graves que habían hecho de su vida insoportable. En una ocasión se derrumbó sobre la barra de un horno antiguo, produciendo ardor y cicatrices en su espalda. "Realmente no podía vivir", dice ella. Cuando, en 1978, su neurólogo le dijo acerca de una cirugía radical, pero peligrosa, que podría ayudar, apenas dudó. Si lo peor llegaba a suceder, sabía que sus padres se harían cargo de su pequeña hija. "Pero por supuesto que me preocupo", dice ella. "Saber que su cerebro fue dividido y que no volverá e estar unido".

En junio de 1979, en un procedimiento que duró casi 10 horas, los médicos crearon una separación para contener las convulsiones de Vicki cortando a través de su cuerpo calloso, el haz de fibras neuronales que conectan los dos lados de su cerebro. Este procedimiento drástico, llamado cuerpo calloso, desconecta los dos lados de la neocorteza, la casa del lenguaje, el pensamiento consciente y el control del movimiento. La situación de Vicki en el supermercado era consecuencia de un cerebro que se comportaba en cierto modo como si se tratara de dos mentes separadas.

Después de un año, las dificultades de Vicki disminuyeron. "Puedo hacer cosas con las manos juntas", dice ella. Ahora puede: cortar verduras, atarse los cordones de los zapatos, jugar a las cartas, incluso el esquí acuático.

Pero lo que Vicki no podía saber era que la cirugía se convertiría en una estrella accidental de la neurociencia. Ella es uno de los pacientes de menos de una docena de "cerebro dividido", cuyos cerebros y comportamientos han sido objeto de incontables horas de ensayos, cientos de artículos científicos y referencias en casi todos los libros de texto de psicología de la generación pasada. Y ahora su número está disminuyendo.

A través de estudios de este grupo, los neurocientíficos saben ahora que el cerebro sano puede verse como dos máquinas muy diferentes, conectadas entre sí con un intercambio de datos. Pero cuando el cable principal se corta, la información -una palabra, un objeto, una imagen- que se presenta a un hemisferio pasa desapercibido en el otro. Michael Gazzaniga, neurocientífico cognitivo de la Universidad de California en Santa Bárbara y padrino de la moderna ciencia de la división del cerebro, dice que incluso después de trabajar con estos pacientes durante cinco décadas, todavía le resulta emocionante observar los efectos de desconexión de primera mano. "Uno ve a un paciente con el cerebro dividido sólo hacer una cosa normal -le muestra una imagen y no puede decir lo que es. Pero puede tirar de ese mismo objeto de un cajón", dice Gazzaniga. 

Trabajar con los pacientes que han burlado las diferencias entre los dos hemisferios, ha revelado por ejemplo, que el lado izquierdo por lo general se enfoca en el habla y el lenguaje, y el derecho se especializa en el procesamiento visual-espacial y el reconocimiento facial. "El trabajo de división realmente mostró que los dos hemisferios son muy competentes en la mayoría de las cosas, pero nos proporcionan dos instantáneas distintas del mundo", dice Richard Ivry, director del Instituto de Ciencias Cognitivas y del Cerebro en la Universidad de California, Berkeley . La idea de la conciencia dicotómica cautivó al público y ha sido muy exagerada en la noción del "cerebro derecho creativo". Sin embargo, nuevas pruebas con pacientes de cerebro dividido dio una imagen más matizada. El cerebro no es como una computadora, con secciones específicas de hardware encargado de tareas específicas. Es más como una red de ordenadores conectados por grandes cables de banda ancha. La conectividad entre las regiones cerebrales activas se están convirtiendo en un elemento importante, si no más que la operación de las distintas partes. "Con los pacientes de cerebro dividido, se puede ver el impacto de desconectar una gran parte de esa red, pero sin dañar los módulos particulares", agrega Michael Miller, un psicólogo de la Universidad de California en Santa Bárbara.

David Roberts, jefe de neurocirugía en el Dartmouth-Hitchcock Medical Center en el Líbano, New Hampshire, ve una lección importante en la investigación de la división del cerebro. Operó a algunos de los miembros del grupo y ha trabajado en estrecha colaboración con Gazzaniga. "En la escuela de medicina y ciencia en general, no hay tanto énfasis en grandes cantidades, laboratorios, diagnósticos y significación estadística", dice Roberts - que son clave cuando, por ejemplo, evalua un nuevo medicamento. Sin embargo, el grupo de cerebros divididos trajo a casa a lo mucho que se puede extraer de un solo caso. "Yo vine a saber que un individuo, bien estudiado y con cuidado podría llegar a conclusiones que se aplican a toda la especie humana", dice.

Hoy en día, los pacientes con cerebro dividido han entrado en años, algunos han muerto, uno ha tenido un derrame cerebral y la edad, en general, ha hecho a todos menos aptos para sesiones de investigación sobre observación y concentración. La cirugía, ya muy rara, ha sido reemplazada por tratamientos con fármacos y procedimientos quirúrgicos menos drásticos. Mientras tanto, tecnologías que emplean imagen por computadora se han convertido en la mejor manera de mirar a la función del cerebro, los científicos sólo puede ver qué áreas del cerebro están activas durante una tarea.

Sin embargo, para Miller, Ivry, Gazzaniga y otros, los pacientes con el cerebro dividido siguen siendo un recurso muy valioso. Herramientas de imágenes puede confirmar, por ejemplo, que el hemisferio izquierdo es más activo que el derecho al procesar el lenguaje. Pero esto es más dramático en un paciente con el cerebro dividido, que no puede ser capaz de leer en voz alta una palabra como 'pan' cuando se le presenta en el hemisferio derecho, pero puede señalar el dibujo correspondiente. "Eso le da un sentido de la capacidad del hemisferio derecho para leer, incluso si no pueden acceder al sistema del motor para producir el habla", dice Ivry. "La imagen es muy buena porque dice que algo pasa", añade, "mientras que el trabajo del paciente puede decir cómo algo sucede."

Un corte de cable

La ruptura del cuerpo calloso se utilizó por primera vez como un tratamiento para la epilepsia severa en la década de 1940, en un grupo de 26 personas en Rochester, Nueva York. El objetivo era limitar el uso de energía eléctrica en el cerebro. Al principio, no parecía funcionar. Pero en 1962, un paciente mostró una mejoría significativa. Aunque el procedimiento nunca se convirtió en una estrategia masiva -debido a que es invasiva y arriesgada además de que los medicamentos pueden aliviar los síntomas en muchas personas- en décadas posteriores, no obstante, se convirtió en una técnica como último recurso para el tratamiento de la epilepsia intratable.

Para Roger Sperry, a continuación, un neurobiólogo y neuropsicólogo del Instituto de Tecnología de California, y Gazzaniga, un estudiante graduado en el laboratorio de Sperry, consideran que los pacientes con cerebro dividido presentan una oportunidad única para explorar la naturaleza del cerebro humano. En el momento, la opinión sobre el asunto fue dividido. Los investigadores que estudiaron los primeros pacientes con cerebro dividido en la década de 1940 llegaron a la conclusión de que la separación no afectaba de forma notable el pensamiento o la conducta. (Gazzaniga y otros sospechan que estas primeras secciones estaban incompletos, lo que también podría explicar por qué no ayudaba a detener los ataques.) Por el contrario, los estudios realizados por Sperry y sus colegas en la década de 1950 revelaron funciones alteradas en gran medida de animales que se habían sometido a cortes del cuerpo calloso. Sperry y Gazzaniga se obsesionaron con esta inconsistencia y vio en los pacientes con cerebro dividido una manera de encontrar respuestas.

El primer paciente era un hombre conocido como WJ, un ex paracaidista de la Segunda Guerra Mundial que había comenzado a tener convulsiones después de que un soldado alemán lo golpeo en la cabeza con la culata de un rifle. En 1962, después de la operación a WJ, Gazzaniga llevo a cabo un experimento en el que pedía a WJ pulsar un botón cada vez que veía una imagen. Los investigadores entonces mostraban imágenes de letras, explosiones de luz y otros estímulos a su campo de vista fuera izquierda o derecha. Debido a que el campo de la izquierda de la vista es procesado por el hemisferio derecho y viceversa, el uso de imágenes de forma rápida a un lado o el otro proporciona la información únicamente para el hemisferio en uso

Para los estímulos entregados en el hemisferio izquierdo, WJ no mostró cuelgues, simplemente presiona el botón y dijo a los científicos lo que vio. Con el hemisferio derecho, WJ, dijo que no veía nada, pero su mano izquierda mantiene pulsando el botón cada vez que apareció una imagen. "La izquierda y la derecha no sabía lo que estaba haciendo el otro", dice Gazzaniga. Fue un descubrimiento paradigma de chorro que demuestra que el cerebro está más dividida de lo que nadie había predicho una .

De repente, se pretendió profundizar en el mundo de la función lateralizada. Pero la búsqueda de más pacientes para el estudio resultó difícil. Gazzaniga estima que al menos 100 pacientes, y posiblemente muchos más, pasaron por esta operación. Sin embargo, los individuos considerados para la operación tienden a tener otros problemas significativos en el desarrollo o cognitivos y sólo unos pocos fueron operados con cortes limpios y son neurológicamente lo suficientemente sanos como para ser útiles a los investigadores. Durante un tiempo, Sperry, Gazzaniga y sus colegas no sabían si encontrarían alguien más como WJ.

Pero después de ponerse en contacto con los neurocirujanos, en asociación con centros de epilepsia y la evaluación de muchos pacientes potenciales, fueron capaces de identificar a algunas personas adecuadas en California, incluyendo a Vicki. A través de las décadas de 1970 y principios de 1980, la división del cerebro se expandió la investigación y los neurocientíficos se interesaron particularmente en las capacidades del hemisferio derecho - el que convencionalmente se cree que es incapaz de procesar el lenguaje y la producción del habla.

Gazzaniga se muestra como un abuelo orgulloso de hacer una votación nominal de los nietos, WJ, AA, RY, LB, NG. Por la confidencialidad médica, se les conoce en la literatura por sus iniciales solamente. (Vicki accedió a ser identificado en este artículo, siempre que su apellido y su ciudad natal no fueron publicados).

En el escenario en mayo pasado, dando un discurso en la reunión anual de la Sociedad de Cirujanos Neurológicos en Portland, Oregon, Gazzaniga mostró un par de clips de película de un experimento de 1976 con el paciente PS, que sólo tenía 13 ó 14 años en ese momento. Los científicos querían ver mediante sus respuestas, si sólo su hemisferio derecho veía las palabras escritas.

En el vídeo de Gazzaniga, al niño se le pregunta: ¿quién es tu chica favorita?, mientras la palabra chica brilla sólo para el hemisferio derecho. Como se predijo, el niño no puede responder verbalmente. Se encoge de hombros y sacude la cabeza, indicando que él no ve ninguna palabra, tal como había sido el caso de WJ. Pero luego se ríe. Es una de esas risitas adolescentes reveladoras -una banda sonora para un rubor-. Su hemisferio derecho ha visto el mensaje, pero la verbal del hemisferio izquierdo permanece inconsciente. Entonces, usando su mano izquierda, el niño poco a poco selecciona tres fichas de Scrabble de la variedad frente a él. Él les alinea para deletrear Liz: el nombre, podemos asumir con seguridad, de la linda chica de su clase. "Eso nos dijo que él era capaz de la comprensión del lenguaje en el hemisferio derecho", Gazzaniga me dijo más tarde. "Él fue uno de los primeros casos, la confirmación de que usted podría conseguir el lenguaje bilateral -para responder a las consultas que utilizan el lenguaje de uno y otro lado-".

Las implicaciones de estas observaciones iniciales fueron "enormes", dice Miller. Demostraron que "el hemisferio derecho está experimentando su propio aspecto del mundo que ya no puede expresar, excepto a través de gestos y de control de la mano izquierda". Unos años más tarde, los investigadores encontraron que Vicki también tenía una capacidad del hemisferio derecho para el habla. Pese a recibir una callosotomía completa, como resultado de una desconexión universal, los individuos también se ven afectados de modo muy distinto.

En 1981, Sperry fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por los descubrimientos sobre cerebro dividido. ("Se lo merecía", agrego Gazzaniga.) Sperry murió en 1994, pero en ese momento, Gazzaniga se hizo cargo de la investigación. A la vuelta de siglo, él y otros investigadores de cerebro dividido han vuelto su atención a otro misterio: a pesar de los dramáticos efectos en el cuerpo calloso, WJ y los pacientes no reportaron sentirse más tarde nada menos la unidad. Como Gazzaniga escribió muchas veces: los hemisferios no se pierden uno al otro.

Gazzaniga desarrolló lo que él llama la teoría de la intérprete para explicar por qué la gente -incluidos los pacientes con el cerebro dividido- tiene un sentido unificado de la vida propia y mental. Tal teoría se desarrolló a partir de las tareas en las que pedía a una persona con el cerebro dividido de explicar con palabras, como utilizaba el hemisferio izquierdo, una acción que había sido dirigida y realizada sólo por el derecho. "El hemisferio izquierdo formado por una respuesta post hoc que se adapta a la situación." En uno de los ejemplos favoritos de Gazzaniga, en el que brilla la palabra "sonrisa" al hemisferio derecho del paciente y la palabra "cara" en el hemisferio izquierdo y se le pide al paciente dibujar lo que había visto. "Su mano derecha dibujó una cara sonriente", recordó Gazzaniga. "'¿Por qué hiciste eso?' Le pregunté. Él dijo, ¿Qué quieres, una cara triste? ¿Quién quiere una cara triste por aquí? '". El lóbulo izquierdo es intérprete, agrega Gazzaniga, es lo que todo el mundo utiliza para buscar explicaciones para los acontecimientos, sirve como una barrera para la información recibida y la construcción de narrativas que ayudan a dar sentido a todo el mundo.

Los estudios del cerebro dividido constituyen "un increíble cuerpo de trabajo", dijo Robert Breeze, un neurocirujano del Hospital de  la Universidad de Colorado en Aurora, después de escuchar la conferencia de Gazzaniga el año pasado. Sin embargo, Breeze, al igual que muchos otros neurocientíficos, ve la investigación con el cerebro dividido como anticuado "Ahora tenemos tecnologías que nos permiten ver estas cosas" -herramientas tales como la resonancia magnética funcional (fMRI) que muestran la función cerebral con gran detalle.

Miller, sin embargo, no está de acuerdo. "Este tipo de pacientes nos pueden decir las cosas que la fMRI no nos pueden decir", añade.

Tema de interés

Sentado en un pequeño óvalo de la mesa del comedor, Vicki se enfrenta a una computadora portátil apoyada en un soporte y a una consola con un botón rojo grande y unos pocos botones verdes. David Turk, un psicólogo de la Universidad de Aberdeen, Reino Unido, ha estado con ella una semana para ejecutar una serie de experimentos.

El pelo gris-blanco de Vicki esta recogido en una coleta. Lleva zapatillas blancas y sencillas, a pesar del frío en otoño, lleva pantalones cortos. Ella no quiere que se caliente demasiado: cuando esto sucede le puede dar sueño y perder la atención, lo que puede arruinar un día entero de la investigación.

Durante un receso, Vicki obtiene un viejo álbum de fotos. En una fotografía, tomada poco después de su cirugía, ella está sentada en la cama del hospital. Su cabello negro comienza a crecer de nuevo como la paja, ella y su hija tienen amplias sonrisas. Otra página del álbum tiene una impresión un poco descolorida de un documento de 1981 de The Journal of Neuroscience: el informe publicado con la primera participación en el que los investigadores describen cómo ella, como PS, tenía una cierta capacidad para el lenguaje en su hemisferio derecho.

Cuando se ofrece a compartir el aspecto más difícil de su vida en la ciencia, Vicki perpetuamente optimista dice que tendría que ser un aparato llamado el rastreador doble de Purkinje. Este dispositivo de aspecto medieval requiere que el usuario lo muerda para ayudar a mantener la cabeza quieta, mientras los investigadores pueden presentar una imagen que sólo puede observar el campo de la izquierda o la derecha. Es muy posible que Vicki ha pasado más de sus horas de vigilia con uno de esos aparatos que nadie en el planeta.

Al poco tiempo, es hora de volver al trabajo. Turk utiliza un poco de cinta doble cara para fijar un par de gafas de tres dimensiones en la parte frontal de los finos lentes de Vicki, con montura de oro bifocales. El experimento que se está ejecutando tiene como objetivo separar el papel del cuerpo calloso en el procesamiento visual de las más profundos conexiones afectadas por el calloso. Centrándose en el centro de la pantalla, Vicki se le dice vea como poco a poco la imagen cambia entre una casa y diferentes caras - y pulse el botón cada vez que vea el cambio de imagen. Ajusta su asiento, mira hacia abajo del puente de la nariz en la pantalla y le dice a Turk que ella está lista para comenzar.

Conexiones profundas

Otros investigadores están estudiando el papel de la comunicación subcortical en los movimientos coordinados de las manos. Pacientes con cerebro dividido tienen pocas dificultades con las tareas  bimanuales, y Vicki, y al menos otros paciente son capaces de conducir un coche. En el año 2000, un equipo dirigido por Liz Franz en la Universidad de Otago en Nueva Zelanda pidió a los pacientes con cerebro dividido llevar a cabo tareas bimanuales, tanto conocidas como nuevas. Un paciente que era un pescador experimentado, encontraron, que era sencillo atar un hilo de pescar, pero no una tarea poco familiar como enhebrar una aguja. Franz llegó a la conclusión de que habilidades bimanuales bien practicadas se coordinan a nivel subcortical, por lo que personas con cerebro dividido son capaces de hacer actividades sin problemas con ambas manos.

Miller y Gazzaniga también han comenzado a estudiar el papel del hemisferio derecho en el razonamiento moral. Es la función de más alto nivel que se supone el hemisferio izquierdo la realiza. Pero en los últimos años, los estudios de imagen han demostrado que el hemisferio derecho está muy involucrado en el procesamiento de las demás emociones, intenciones y creencias -lo que muchos científicos han llegado a entender como la "teoría de la mente"-. Para Miller, el campo de la investigación ilustra perfectamente el valor de los estudios de cerebro dividido, porque las respuestas no se puede encontrar por medio de herramientas de imagen sola.

En un trabajo que comenzó en 2009, los investigadores presentaron a dos pacientes con cerebro dividido una serie de historias, en la que cada intervenía un daño accidental o intencional. El objetivo era averiguar si los pacientes percibían si alguien tenía la intención de envenenar a su jefe, pero falla porque confunde el azúcar con veneno para ratas, con el fundamento moral de igualdad con alguien que mata accidentalmente a su jefe usando veneno de ratas que confunde con azúcar. (Para la mayoría tiene como conclusión de que el primero es moralmente reprobable). Los investigadores leen las historias en voz alta, lo que significa que la entrada se dirige al hemisferio izquierdo y pide respuestas verbales, por lo que el hemisferio izquierdo, es guiado como mecanismo de intérprete, para crear y entregar una respuesta. De esta forma ¿los pacientes con el cerebro dividido emitieron un juicio moral convencional usando sólo ese lado del cerebro?

No. Los pacientes razonaron que ambos casos fueron moralmente iguales. Los resultados sugieren que ambos lados de la corteza son necesarias para este tipo de tareas de razonamiento.

Sin embargo, este hallazgo plantea un enigma adicional, porque los familiares y amigos de pacientes con cerebro dividido, no se dan cuenta de un razonamiento presenta un inusual déficit de teoría de la mente. El equipo de Miller especula que, en la vida cotidiana, otros mecanismos de razonamiento puede compensar los efectos de la desconexión que se exponen en el laboratorio. Es una idea que planea poner a prueba en el futuro.

Como las oportunidades para la investigación la división del cerebro disminuyen, Gazzaniga está ocupado tratando de digitalizar el archivo de grabaciones de los ensayos con miembros del grupo, algunos de los cuales datan de más de 50 años. "Con esto cada escena es tan fácil de recordar para mí" dice. "Estábamos observando las cosas asombrosas y otros deben tener la misma oportunidad a través de estos vídeos." Tal vez, dice, otros investigadores, incluso van a descubrir algo nuevo.

Otros pacientes con cerebro dividido pueden estar disponibles - hay un pequeño grupo en Italia, por ejemplo. Pero con la competencia de investigación de imágenes y muchos de los más grandes descubrimientos sobre el cerebro dividido detrás, Gazzaniga admite que los días de gloria de este campo de la ciencia probablemente se han ido. "Se está llegando a los pacientes en términos de frecuencia probadas" No obstante, añade: "Se me hace difícil decir que todo ha terminado."

Y puede que no sea - siempre y cuando no son los científicos que empujan para hacer frente a nuevas preguntas sobre la función del cerebro lateralizado, la conectividad y la comunicación, y mientras Vicki y sus compañeros miembros de grupo todavía existen y los participantes siguen dispuestos en la ciencia. Su participación en los últimos años, Vicki dice, nunca fue realmente de ella. "Siempre se trataba de obtener información de mi parte que podría ayudar a los demás."

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