Neurociencia

Velocidad de Procesamiento

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¿Por qué mi hijo no lee bien?La velocidad de procesamiento es uno de los principales factores de la cognición general, y una parte fundamental del sistema cognitivo (Kail & Salthouse, 1994).
Un procesamiento cognitivo lento está relacionado con el rendimiento académico y varios trastornos clínicos. Niños con déficit de atención obtienen mal rendimiento en medidas de velocidad de procesamiento de la información (Weiler, Bernstein, Bellinger, & Waber, 2000). Del mismo modo, la atención y la velocidad de procesamientobaja velocidad de procesamiento coexisten en niños con autismo y déficit de atención con o sin hiperactividad (TDAH), y contribuyen de manera significativa a la predicción del rendimiento académico (Mayes & Calhoun, 2007). Algunos autores hablan de la posibilidad de que el subtipo inatento de TDAH (TDA), sea un grupo diferente del TDAH general, caracterizado por la falta de control de la interferencia cognitiva y el procesamiento cognitivo lento (Goth-Owens, Martinez-Torteya, Martel, & Nigg, 2010)

Las deficiencias en velocidad de procesamiento son un factor de riesgo cognitivo para trastornos de la lectura y TDAH (Shanahan et al., 2006). Al comparar niños con dislexia con niños con funcionamiento normal, los primeros tienen problemas persistentes en cuanto a la velocidad en que denominan objetos para todos los estímulos, independientemente de si el estímulo requiere decodificación grafema-fonema o no. En el estudio de Fawcet (Fawcett & Nicolson, 1994), los adolescentes de diecisiete años con dislexia, presentan una velocidad de procesamiento similar a los niños de 8 años del grupo control.

La velocidad de denominación (naming speed) también se puede modificar con la medicación. Los niños con TDAH que toman metilfenidato de forma selectiva, pueden mejorar la velocidad para nombrar colores, pero no la velocidad para nombrar letras o números. Estos hallazgos implican que el déficit en la velocidad de denominación está asociado con el procesamiento semántico en el TDAH, y se puede mejorar pero no normalizar con metilfenidato (Tannock, Martinussen, & Frijters, 2000).

La relación entre las dificultades de aprendizaje y la inteligencia no está clara. Los niños con bajo coeficiente intelectual pueden ser buenos lectores. Los lectores con dificultades muestran similar nivel de lectura, ortografía, lenguaje y déficits de memoria (Siegel, 1989) independientemente de su coeficiente intelectual.

Otro campo de estudio importante es la identificación de los correlatos neuronales que subyacen a la velocidad de procesamiento. Cuando estudiamos las redes funcionales con el procesamiento auditivo rápido (rapid auditory processing, RAP), encontramos alteración funcional en las regiones frontales del hemisferio izquierdo en niños prelectores en riesgo de dislexia (Raschle, Stering, Meissner, & Gaab, 2013)

Por último, algunos estudios muestran una relación entre la velocidad de procesamiento, la denominación rápida y la conciencia fonológica, relacionados los tres con el rendimiento en la lectura. Los lectores pobres son más lentos que los buenos lectores en medidas de tiempo de respuesta. Algunos lectores pobres tienen un déficit general en la velocidad de procesamiento, pudiendo ser conceptualizada como un factor “extrafonológico” (Catts, Gillispie, Leonard, Kail, & Miller, 2002).
Por otro la lado, la velocidad de denominación explica la varianza en las habilidades de lectura independientemente de las medidas de conciencia fonológica (Bowers & Swanson, 1991).

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Dislexia y Velocidad de Procesamiento

Bibliografía

Bowers, P. G., & Swanson, L. B. (1991). Naming speed deficits in reading disability: Multiple measures of a singular process. Journal of Experimental Child Psychology, 51(2), 195-219. doi:10.1016/0022-0965(91)90032-N

Catts, H. W., Gillispie, M., Leonard, L. B., Kail, R. V., & Miller, C. A. (2002). The Role of Speed of Processing, Rapid Naming, and Phonological Awareness in Reading Achievement. Journal of Learning Disabilities, 35(6), 510-525. doi:10.1177/00222194020350060301

Fawcett, A. J., & Nicolson, R. I. (1994). Naming Speed in Children with Dyslexia. Journal of Learning Disabilities, 27(10), 641-646. doi:10.1177/002221949402701004

Goth-Owens, T. L., Martinez-Torteya, C., Martel, M. M., & Nigg, J. T. (2010). Processing Speed Weakness in Children and Adolescents with Non-Hyperactive but Inattentive ADHD (ADD). Child Neuropsychology, 16(6), 577-591. doi:10.1080/09297049.2010.485126

Kail, R., & Salthouse, T. A. (1994). Processing speed as a mental capacity. Acta Psychologica, 86(2–3), 199-225. doi:10.1016/0001-6918(94)90003-5

Mayes, S. D., & Calhoun, S. L. (2007). Learning, Attention, Writing, and Processing Speed in Typical Children and Children with ADHD, Autism, Anxiety, Depression, and Oppositional-Defiant Disorder. Child Neuropsychology, 13(6), 469-493. doi:10.1080/09297040601112773

Raschle, N. M., Stering, P. L., Meissner, S. N., & Gaab, N. (2013). Altered Neuronal Response During Rapid Auditory Processing and Its Relation to Phonological Processing in Prereading Children at Familial Risk for Dyslexia. Cerebral Cortex, bht104. doi:10.1093/cercor/bht104

Shanahan, M. A., Pennington, B. F., Yerys, B. E., Scott, A., Boada, R., Willcutt, E. G., … DeFries, J. C. (2006). Processing Speed Deficits in Attention Deficit/Hyperactivity Disorder and Reading Disability. Journal of Abnormal Child Psychology, 34(5), 584-601. doi:10.1007/s10802-006-9037-8

Siegel, L. S. (1989). IQ Is Irrelevant to the Definition of Learning Disabilities. Journal of Learning Disabilities, 22(8), 469-478. doi:10.1177/002221948902200803

Tannock, R., Martinussen, R., & Frijters, J. (2000). Naming Speed Performance and Stimulant Effects Indicate Effortful, Semantic Processing Deficits in Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder. Journal of Abnormal Child Psychology, 28(3), 237-252. doi:10.1023/A:1005192220001

Weiler, M. D., Bernstein, J. H., Bellinger, D. C., & Waber, D. P. (2000). Processing Speed in Children With Attention Deficit/Hyperactivity Disorder, Inattentive Type. Child Neuropsychology, 6(3), 218-234. doi:10.1076/chin.6.3.218.3156

Fluidez Verbal: Una prueba de inteligencia

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¿Por qué mi hijo no lee bien?Las pruebas de habilidad verbal han sido utilizadas desde hace  muchos años (Thurstone, 1938; Jones- Gotman y Milner, 1977). En este tipo de pruebas, se presenta al sujeto una categoría (p.ej.,  palabras empezando por ‘ M’, o nombres de animales) y se le pide que produzca tantos ejemplos como sea posible dentro de un plazo determinado de tiempo. La fluidez verbal es una capacidad cuya afectación se ha demostrado no solamente en pacientes difásicos, sino también en pacientes con lesiones en el lóbulo izquierdo (Benton, 1968) así como en el lóbulo frontal derecho (Pendleton et al., 1982). El rendimiento en las tareas de denominación, se ha utilizado para probar la discapacidad en la población. Estudios longitudinales muestran que el rendimiento en las tareas de denominación cambia durante el ciclo de la vida, presentándose un peor rendimiento en los individuos de más edad (Au et al., 1995), lo que refleja la ruptura de los procesos perceptivos y semánticos.

fluidez verbalUna de las pruebas más comunes para el examen de esta capacidad es el Boston Naming Test (BNT) y la Batería del Lóbulo Parietal. El BNT dispone de datos normativos de diferentes países, edades y diferentes patologías. Un punto importante en las tareas de fluidez es la categoría de la palabra. Las personas con demencia leve obtienen mejor rendimiento denominando animales que nombrando palabras con a partir de una letra indicada, lo que significa que la estructura de categorías influye en los procesos de recuperación (Rosen, 1980). Asimismo, para determinar la capacidad de fluidez verbal, es importante controlar la edad de los participantes. Un efecto del envejecimiento se observa especialmente después de los cuarenta años de edad, con una disminución de la capacidad verbal después de los sesenta (Rodríguez-Aranda y Martinussen, 2006).

En cuanto a la capacidad de denominación, se ha demostrado qu está mediada por diferentes estrategias. Cuando comparamos dos medidas de fluidez verbal, tareas de letra inicial versus letra excluida (palabras que no contienen una letra previamente designada), encontramos que ambas tareas de fluidez verbal implican la capacidad y la velocidad de la articulación. Las tareas de letra excluida son las que involucran más el habla y las funciones ejecutivas (Hughes & Bryan, 2002).

La fluidez verbal es también una medida de inteligencia verbal. En el estudio de Miller (Miller, 1984), compararon la fluidez verbal en dos grupos de pacientes, uno con lesiones focales y otro con demencia. Cuando la inteligencia verbal se introdujo en los modelos de regresión, encontraron que la alteración en fluidez verbal es un fenómeno específico después de lesiones frontales y no es una consecuencia de deterioro intelectual en la demencia.

En cuanto a la evaluación de la fluidez verbal, la prueba más utilizada para medir fluidez verbal es la FAS. La FAS consiste en dos tareas: primero debe generar todas las palabras que se le ocurran empezando con cada letra ‘ F’, ‘A’, ‘ S ‘ (fluidez fonológica) mientras que la segunda tarea consiste en nombrar el mayor número de animales (fluidez semántica). La FAS ha demostrado ser más sensible a los efectos de la educación que de la edad: el número de palabras aumenta a medida que aumenta el nivel de educación, mientras que permanece constante hasta los 60 años (Tombaugh, Kozak, y Rees, 1999). Otros estudios han demostrado que el nivel de educación, pero no la edad o el género, influyen significativamente en la fluidez verbal (Mathuranath et al., 2003).

Correlatos neurales de la tarea de fluidez

Las tareas de fluidez (letras o categorías) se asocian con los lóbulos frontal y temporal. Las tareas de denominación a partir de una letra dada,  presentan una mayor activación en la circunvolución frontal pre-central e inferior izquierda, mientras que las tareas de denominación a partir de una categoría presentan una mayor activación en la circunvolución frontal media izquierda y el giro fusiforme izquierdo. La localización y activación cortical puede ser modulada mediante la variación de la demanda en la tarea de fluidez verbal. La activación del hemisferio derecho es mayor durante un discurso automático, en respuesta a la categoría más aprendida, mientras que la activación del hemisferio izquierdo es mayor en las tareas de fluidez a partir de letras, cuando las demandas dependen de la función ejecutiva (Birn et al., 2010). Por otra parte, el fascículo uncinado muestra una correlación positiva con el Boston Naming Test (Catani et al., 2013).

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Bibliografía:

Au, R., Joung, P., Nicholas, M., Obler, L. K., Kass, R., & Albert, M. L. (1995). Naming ability across the adult life span. Aging, Neuropsychology, and Cognition, 2(4), 300-311. doi:10.1080/13825589508256605

Benton, A. L. (1968). Differential behavioral effects in frontal lobe disease. Neuropsychologia, 6, 5360.

Birn, R. M., Kenworthy, L., Case, L., Caravella, R., Jones, T. B., Bandettini, P. A., & Martin, A. (2010). Neural systems supporting lexical search guided by letter and semantic category cues: A self-paced overt response fMRI study of verbal fluency. NeuroImage, 49(1), 1099-1107. doi:10.1016/j.neuroimage.2009.07.036

Catani, M., Mesulam, M. M., Jakobsen, E., Malik, F., Martersteck, A., Wieneke, C.,… Rogalski, E. (2013). A novel frontal pathway underlies verbal fluency in primary progressive aphasia. Brain, 136(8), 2619-2628. doi:10.1093/brain/awt163

Hughes, D. L., & Bryan, J. (2002). Adult Age Differences in Strategy Use During Verbal Fluency Performance. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology, 24(5), 642-654. doi:10.1076/jcen.24.5.642.1002

Jones-Gotman, M. & Milner, B. (1977). Design fluency: The invention of nonsense drawings after focal cortical lesions. Neuropsychologia, 15, 653-674.

Mathuranath, P. S., George, A., Cherian, P. J., Alexander, A., Sarma, S. G., & Sarma, P. S. (2003). Effects of Age, Education and Gender on Verbal Fluency. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology, 25(8), 1057-1064. doi:10.1076/jcen.25.8.1057.16736

Miller, E. (1984). Verbal fluency as a function of a measure of verbal intelligence and in relation to different types of cerebral pathology. British Journal of Clinical Psychology, 23(1), 53–57. doi:10.1111/j.2044-8260.1984.tb00626.x

Pendleton, M. G., Heaton. R. K.. Lehman, R. A. W. & Hulihan, D. (1982). Diagnostic utility of  the Thurstone word fluency test in neuropsychological evaluation. Journal of Clinical Neuropsychology, 4, 307-3 17.

Rodriguez-Aranda, C., & Martinussen, M. (2006). Age-Related Differences in Performance of Phonemic Verbal Fluency Measured by Controlled Oral Word Association Task (COWAT): A Meta-Analytic Study. Developmental Neuropsychology, 30(2), 697-717. doi:10.1207/s15326942dn3002_3

Rosen, W. G. (1980). Verbal fluency in aging and dementia. Journal of Clinical Neuropsychology, 2(2), 135-146. doi:10.1080/01688638008403788

Thurstone. L. L. (1938). Primary Mental Abilities. Chicago: Chicago University Press

Tombaugh, T. N., Kozak, J., & Rees, L. (1999). Normative Data Stratified by Age and Education for Two Measures of Verbal Fluency: FAS and Animal Naming. Archives of Clinical Neuropsychology, 14(2), 167-177. doi:10.1016/S0887-6177(97)00095-4

Introducción a la Neurociencia

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¿Cuáles son los fundamentos de la conciencia y la mente humanas? ¿Cómo percibimos el entorno y adaptamos nuestra conducta a él? ¿Porqué sentimos emociones? ¿Cuáles son las causas de los trastornos neurológicos y psiquiátricos?

Todas estas, y muchas más, son preguntas que la neurociencia intenta responder. ¿Pero, qué entendemos por el término neurociencia?

A modo general, la neurociencia es la disciplina científica que estudia el sistema nervioso (SN), ese complejo entramado de células y nervios compuesto en su mayor parte por neuronas y glia. Evolutivamente, el SN aparece básicamente como una respuesta a la necesidad de los animales de desplazarse para encontrar alimento e huir de los depredadores. De este modo, el desarrollo del SN se basó en el control motor guiado por sistemas sensoriales que, en entornos complejos, permitían captar las características del medio ambiente. En humanos hablamos de representaciones mentales de la realidad exterior e interior, útiles para predecir los acontecimientos externos, adaptar el comportamiento, y predecir el impacto de nuestras acciones.

Pero hablar de neurociencia como disciplina en sí misma es complicado, dados los múltiples puntos de vista que pueden adoptarse, con lo que seria más correcto pensar en la neurociencia como una aproximación multidisciplinar al estudio del SN. Biólogos, químicos, físicos, fisiólogos, anatomistas, genetistas, psicólogos, médicos, y un largo etcétera, trabajan conjuntamente para entender la estructura y función de tan complejo sistema, centrándose en diferentes niveles de análisis, entre los que podemos encontrar:

  • Neurociencia molecular: estudia la bioquímica del SN.
  • Neurociencia celular: estudia el tipo y función de las diferentes neuronas; cómo se conectan, desarrollan y funcionan.
  • Neurociencia de sistemas: estudia el funcionamiento de los diferentes sistemas sensoriales, motores, ejecutivos, emocionales, etc.
  • Neurociencia cognitiva: estudia cómo los sistemas producen los comportamientos y funciones cognitivas.
  • Neurociencia clínica: estudia las patologías del SN y sus alteraciones en la conducta del ser humano.

Los métodos de estudio que usa la neurociencia varían según el nivel de análisis en el que se trabaje. Entre los métodos que usa la neurociencia de sistemas/cognitiva y clínica, podemos encontrar:

  • Métodos conductuales: tiempo de reacción y cuantificación de respuestas, como pruebas del procesamiento cerebral de ciertos estímulos.
  • Eye Tracking: en el estudio de procesos cognitivos como la percepción visual o el procesamiento del lenguaje escrito.
  • Técnicas de neuroimagen:
Estructurales, como el TAC (rayos-X) o la MRI (resonancia magnética).
Funcionales, como la fMRI (resonancia magnética funcional), el PET o el SPECT (ambos utilizan marcadores radioactivos). Sin embargo la técnicas de neuroimagen siguen generando mucha controversia científica. Por ejemplo, en el estudio publicado en 2012 de Leo se observa que muchos de los pacientes con TDAH de los estudios de neuroimagen ya habian tomado medicación durante meses o años antes de pasar por la RMN. En consecuencia esto invalida los resultados de los estudios porque no sabemos si los cambios encontrados son una consecuencia de la medicación o un problema intrínseco a la patología. Este es uno de los problemas más importantes en neuroimagen, y es una de las razones que no nos permiten utilizar la neuroimagen como herramienta diagnostica.
  • Métodos de registro electromagnético: EEG (electroencefalografía)
y MEG (magnetoencefalografía).
  • Técnicas de modulación de la actividad cerebral:
TMS (Estimulación magnética transcraneal) y
tDCS (Estimulación transcraneal por corriente directa).

La combinación de datos procedentes de estudios que utilizan técnicas y paradigmas experimentales diversos es clave en la comprensión de la estructura y funcionamiento del SN y del cerebro en particular, y su relación con la conducta humana.

Bibliografía

Leo, Jonathan; Cohen, David  Broken brains or flawed studies? A critical review of ADHD neuroimaging research. Journal of Mind and Behavior, Vol 24(1), 2003, 29-56.