Colina-Gamero, César Ricardo. (2024, agosto). Relación entre las funciones ejecutivas y la neuroanatomía funcional: El neurofeedback como entrenamiento para el rendimiento cognitivo superior. En https://www.neurainstitute.com/blog. Neura Institute.

 Resumen

Las funciones ejecutivas son procesos cognitivos de alto nivel que permiten la planificación, control y regulación de la conducta, siendo esenciales para el rendimiento cognitivo superior. Estos procesos se asocian con diversas estructuras neuroanatómicas, principalmente en la corteza prefrontal. En este artículo, se revisan los vínculos entre las funciones ejecutivas y la neuroanatomía funcional, así como la evidencia del uso de neurofeedback como herramienta para la mejora del rendimiento cognitivo superior. Se concluye que el neurofeedback tiene un potencial considerable para optimizar las funciones ejecutivas, mejorando la plasticidad cerebral a través de la modulación directa de las ondas cerebrales.

 Introducción

Las funciones ejecutivas son un conjunto de habilidades cognitivas que permiten a los individuos llevar a cabo conductas dirigidas a objetivos, tomar decisiones complejas y adaptarse a entornos cambiantes (Diamond, 2013). Estas funciones, que incluyen la inhibición, la flexibilidad cognitiva, la memoria de trabajo y la planificación, son esenciales para el rendimiento cognitivo superior. A nivel neuroanatómico, se han identificado varias regiones cerebrales clave en la mediación de estas funciones, particularmente la corteza prefrontal (Stuss & Knight, 2013).

En los últimos años, el neurofeedback ha surgido como una intervención prometedora para la mejora de las funciones ejecutivas. El neurofeedback permite a los individuos autorregular sus propias ondas cerebrales en tiempo real, con el objetivo de optimizar patrones de actividad cerebral asociados con un mejor rendimiento cognitivo. Este artículo revisa la relación entre las funciones ejecutivas y la neuroanatomía funcional, y discute cómo el neurofeedback puede ser utilizado para potenciar el rendimiento cognitivo superior.

 Neuroanatomía Funcional de las Funciones Ejecutivas

La corteza prefrontal es la región cerebral más relacionada con las funciones ejecutivas. Esta área del cerebro se encarga de integrar la información sensorial y emocional para guiar la toma de decisiones y la conducta (Miller & Cohen, 2001). Dentro de la corteza prefrontal, la corteza dorsolateral prefrontal (DLPFC) ha sido señalada como crucial para la memoria de trabajo y la planificación, mientras que la corteza orbitofrontal (OFC) juega un papel central en la toma de decisiones y la regulación emocional (Kringelbach & Rolls, 2004).

Además de la corteza prefrontal, otras estructuras cerebrales, como los ganglios basales, el tálamo y el cerebelo, también contribuyen a las funciones ejecutivas. Por ejemplo, los ganglios basales están involucrados en la modulación de la inhibición y la automatización de comportamientos repetitivos (Alexander, DeLong, & Strick, 1986). Asimismo, el cerebelo, tradicionalmente asociado con la coordinación motora, se ha implicado en la regulación de la atención y la planificación cognitiva (Stoodley & Schmahmann, 2009).

En realidad las diferentes regiones de la corteza no trabajan de forma aislada, sino que se hacen parte de varias redes neuronales que permiten interactuar distintas zonas neuroanatómicas funcionales soportando las funciones ejecutivas y la interacción entre estas en términos funcionales:

Redes Neuronales Cerebrales y Funciones Ejecutivas: Un Enfoque Científico

Las redes neuronales cerebrales son grupos interconectados de neuronas que trabajan en conjunto para llevar a cabo funciones cognitivas específicas. Estas redes no son estructuras físicas discretas, sino patrones de actividad que emergen de la compleja interacción entre miles de millones de neuronas. En el contexto de las funciones ejecutivas, varias redes juegan un papel crucial.

La imagen muestra un ejemplo de la planificación terapéutica en Neura Institute para un paciente con dificultad especifica de aprendizaje de lecto escritura en comorbilidad con trastorno de déficit de atención. Se muestra la conectividad entre el área de Brodmann 7, específicamente el área parietal izquierda con el área parietal derecha (fibras de color naranja-rojo) y áreas frontales del hemisferio izquierdo (fibras de color verde),

Redes Neuronales Clave y sus Funciones

1. Red de Saliencia:

   • Función: Detecta estímulos novedosos o relevantes y dirige la atención hacia ellos. Actúa como un sistema de alarma, señalando al cerebro cuando hay algo importante que requiere procesamiento.

   • Relación con las funciones ejecutivas: La red de saliencia es fundamental para el control atencional, la toma de decisiones y la flexibilidad cognitiva. Al detectar estímulos relevantes, permite que las funciones ejecutivas se enfoquen en las tareas más importantes.

• Red de Atención Dorsal:

  • Función: Se encarga del control voluntario de la atención, permitiendo mantener el foco en una tarea a pesar de las distracciones. También está implicada en la búsqueda visual y la orientación espacial.

  • Relación con las funciones ejecutivas: La red de atención dorsal es esencial para la planificación, la resolución de problemas y la memoria de trabajo. Al mantener la atención en un objetivo, facilita la ejecución de acciones secuenciales y la actualización de la información en la memoria.

• Red de Atención Ventral:

  • Función: Se relaciona con la detección de estímulos emocionales y la orientación de la atención hacia ellos. También está involucrada en la detección de errores y la resolución de conflictos.

  • Relación con las funciones ejecutivas: La red de atención ventral contribuye a la toma de decisiones basadas en el valor emocional de los estímulos y a la adaptación del comportamiento en función del contexto.

• Red en Modo Predeterminado (DMN):

  • Función: Se activa cuando la mente divaga, durante la introspección, la memoria autobiográfica y la simulación de escenarios futuros.

  • Relación con las funciones ejecutivas: La DMN puede interferir con las funciones ejecutivas al desviar la atención de la tarea en curso. Sin embargo, también se ha propuesto que la DMN podría contribuir a la creatividad y la planificación a largo plazo.

Interacciones entre Redes y Funciones Ejecutivas

La interacción dinámica entre estas redes es fundamental para el funcionamiento cognitivo óptimo. Las funciones ejecutivas, que incluyen la planificación, la toma de decisiones, la resolución de problemas y la flexibilidad cognitiva, requieren la coordinación de múltiples redes neuronales. Por ejemplo, para resolver un problema complejo, la red de saliencia debe identificar los aspectos relevantes del problema, la red de atención dorsal debe mantener la atención en la tarea, y la red de atención ventral debe evaluar las posibles soluciones y sus consecuencias emocionales.

Neuroimagen y Funciones Ejecutivas

Las técnicas de neuroimagen funcional, como la resonancia magnética funcional (fMRI), han permitido estudiar la actividad cerebral durante la realización de tareas que involucran las funciones ejecutivas. Estos estudios han revelado patrones de activación específicos en las diferentes redes neuronales, lo que ha contribuido a una mejor comprensión de los mecanismos neurales subyacentes a estas funciones cognitivas.

En resumen, las redes neuronales cerebrales desempeñan un papel crucial en la mediación de las funciones ejecutivas. La comprensión de cómo interactúan estas redes es fundamental para el desarrollo de intervenciones terapéuticas para trastornos que afectan a las funciones ejecutivas, como el trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH) y el tratorno depresivo mayor, por ejemplo.

Neurofeedback y su Impacto en las Funciones Ejecutivas

El neurofeedback, una técnica basada en la neuroregulación, permite a los individuos obtener retroalimentación en tiempo real sobre su actividad cerebral, con el objetivo de modificar patrones de ondas cerebrales que se asocian con la mejora del rendimiento cognitivo. Estudios recientes han demostrado que el neurofeedback puede inducir cambios plásticos en la actividad cerebral, mejorando las funciones ejecutivas y, en consecuencia, el rendimiento cognitivo superior (Enriquez-Geppert, Huster, & Herrmann, 2017).

Las técnicas de neurofeedback se basan en la modulación de diferentes bandas de frecuencia de ondas cerebrales, como alfa (8-12 Hz), beta (12-30 Hz), Gamma (30 - 140 Hz) y theta (4-8 Hz). Estas bandas se asocian con diferentes estados cognitivos y emocionales. Por ejemplo, un aumento en la actividad alfa se ha relacionado con la relajación y la reducción del estrés, mientras que el aumento de la actividad beta está relacionado con la atención y el procesamiento cognitivo rápido (Gruzelier, 2014).

El entrenamiento de neurofeedback dirigido a aumentar la actividad en la corteza prefrontal, particularmente en la corteza prefrontal dorso lateral, ha mostrado ser eficaz en la mejora de la memoria de trabajo, la atención y la flexibilidad cognitiva (Ros et al., 2014). Además, la capacidad del neurofeedback para promover la autorregulación y la plasticidad cerebral sugiere que esta técnica puede ser una herramienta efectiva para optimizar el rendimiento cognitivo en individuos sanos y en aquellos que buscan mejorar habilidades cognitivas específicas.

 Conclusiones

Las funciones ejecutivas, mediadas principalmente por la corteza prefrontal, son esenciales para el rendimiento cognitivo superior. El neurofeedback emerge como una intervención innovadora que puede mejorar estas funciones al proporcionar a los individuos la capacidad de regular sus propios patrones de ondas cerebrales. La evidencia actual sugiere que el neurofeedback tiene el potencial de optimizar el rendimiento cognitivo a través de la mejora de la plasticidad cerebral y la regulación de la actividad neuronal en regiones clave involucradas en las funciones ejecutivas. 

Referencias

Alexander, G. E., DeLong, M. R., & Strick, P. L. (1986). Parallel organization of functionally segregated circuits linking basal ganglia and cortex. Annual Review of Neuroscience, 9(1), 357-381.

Buckner, R. L., Andrews-Hanna, M. J., & Schacter, D. L. (2008). The brain's default network: Anatomy, function, and relevance to disease. Annals of the New York Academy of Sciences, 1124(1), 1-38.

Diamond, A. (2013). Executive functions. Annual Review of Psychology, 64, 135-168.

Enriquez-Geppert, S., Huster, R. J., & Herrmann, C. S. (2017). EEG-neurofeedback as a tool to modulate cognition and behavior: A review tutorial. Frontiers in Human Neuroscience, 11, 51.

Gruzelier, J. H. (2014). EEG-neurofeedback for optimising performance. I: A review of cognitive and affective outcome in healthy participants. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 44, 124-141.

Kringelbach, M. L., & Rolls, E. T. (2004). The functional neuroanatomy of the human orbitofrontal cortex: Evidence from neuroimaging and neuropsychology. Progress in Neurobiology, 72(5), 341-372.

Miller, E. K., & Cohen, J. D. (2001). An integrative theory of prefrontal cortex function. Annual Review of Neuroscience, 24, 167-202.

Ros, T., Munneke, M. A. M., Ruge, D., Gruzelier, J. H., & Rothwell, J. C. (2014). Endogenous control of waking brain rhythms induces neuroplasticity in humans. European Journal of Neuroscience, 39(5), 776-787.

Stoodley, C. J., & Schmahmann, J. D. (2009). The cerebellum and language: Evidence from patients with cerebellar degeneration. Brain and Language, 110(3), 149-153.

Stuss, D. T., & Knight, R. T. (Eds.). (2013). Principles of frontal lobe function. Oxford University Press.