Científicos han trabajado durante décadas para comprender cómo la estructura del cerebro y la conectividad funcional impulsan la inteligencia. Un nuevo análisis ofrece la imagen más clara hasta el momento de cómo varias regiones del cerebro y redes neuronales contribuyen a la capacidad de resolución de problemas de una persona en una variedad de contextos, un rasgo conocido como inteligencia general, informan los investigadores.
Detallan sus hallazgos en la revista Human Brain Mapping
El estudio utilizó «modelos predictivos basados en conectomas» para comparar cinco teorías sobre cómo el cerebro genera inteligencia, dijo Aron Barbey, profesor de psicología, bioingeniería y neurociencia en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, quien dirigió el nuevo trabajo con la primera autor Evan Anderson, ahora investigador de Ball Aerospace and Technologies Corp. que trabaja en el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea.
“Para comprender las notables habilidades cognitivas que subyacen a la inteligencia, los neurocientíficos observan sus fundamentos biológicos en el cerebro”, dijo Barbey. “Las teorías modernas intentan explicar cómo la arquitectura de procesamiento de información del cerebro habilita nuestra capacidad para resolver problemas”.
Una comprensión biológica de estas habilidades cognitivas requiere «caracterizar cómo las diferencias individuales en la inteligencia y la capacidad de resolución de problemas se relacionan con la arquitectura subyacente y los mecanismos neuronales de las redes cerebrales», dijo Anderson.
Históricamente, las teorías de la inteligencia se centraron en regiones cerebrales localizadas, como la corteza prefrontal, que desempeña un papel clave en los procesos cognitivos, como la planificación, la resolución de problemas y la toma de decisiones. Las teorías más recientes enfatizan redes cerebrales específicas, mientras que otras examinan cómo las diferentes redes se superponen e interactúan entre sí, dijo Barbey. Él y Anderson probaron estas teorías establecidas contra su propia «teoría de la neurociencia de redes», que postula que la inteligencia emerge de la arquitectura global del cerebro, incluidas las conexiones fuertes y débiles.
“Las conexiones fuertes involucran centros de procesamiento de información altamente conectados que se establecen cuando aprendemos sobre el mundo y nos volvemos expertos en resolver problemas familiares”, dijo Anderson. “Las conexiones débiles tienen menos enlaces neuronales pero permiten flexibilidad y resolución de problemas adaptativa”. Juntas, estas conexiones “proporcionan la arquitectura de red que es necesaria para resolver los diversos problemas que encontramos en la vida”.
Para probar sus ideas, el equipo reclutó a un grupo demográficamente diverso de 297 estudiantes universitarios y primero pidió a cada participante que se sometiera a una batería integral de pruebas diseñadas para medir las habilidades de resolución de problemas y la adaptabilidad en varios contextos. Estas y diversas pruebas similares se utilizan de forma rutinaria para medir la inteligencia general, dijo Barbey.
A continuación, los investigadores recopilaron imágenes de resonancia magnética funcional en estado de reposo de cada participante.
“Una de las propiedades realmente interesantes del cerebro humano es cómo encarna una rica constelación de redes que están activas incluso cuando estamos en reposo”, dijo Barbey. “Estas redes crean la infraestructura biológica de la mente y se cree que son propiedades intrínsecas del cerebro”.
Estos incluyen la red frontoparietal, que permite el control cognitivo y la toma de decisiones dirigida a objetivos; la red de atención dorsal, que ayuda en la conciencia visual y espacial; y la red de prominencia, que dirige la atención a los estímulos más relevantes. Estudios previos han demostrado que la actividad de estas y otras redes cuando una persona está despierta pero no está realizando una tarea o prestando atención a eventos externos “predice de manera confiable nuestras habilidades y capacidades cognitivas”, dijo Barbey.
Con las pruebas cognitivas y los datos de fMRI, los investigadores pudieron evaluar qué teorías predijeron mejor cómo se desempeñaron los participantes en las pruebas de inteligencia.
“Podemos investigar sistemáticamente qué tan bien una teoría predice la inteligencia general en función de la conectividad de las regiones o redes del cerebro que implica la teoría”, dijo Anderson. «Este enfoque nos permitió comparar directamente la evidencia de las predicciones de la neurociencia hechas por las teorías actuales».
Los investigadores descubrieron que tener en cuenta las características de todo el cerebro producía las predicciones más precisas de la aptitud y adaptabilidad para resolver problemas de una persona. Esto se mantuvo incluso cuando se tuvo en cuenta la cantidad de regiones cerebrales incluidas en el análisis.
Las otras teorías también fueron predictivas de la inteligencia, dijeron los investigadores, pero la teoría de la neurociencia de redes superó a las limitadas a regiones o redes cerebrales localizadas en varios aspectos.
Los hallazgos revelan que el «procesamiento de información global» en el cerebro es fundamental para que un individuo supere los desafíos cognitivos, dijo Barbey.
“En lugar de originarse en una región o red específica, la inteligencia parece surgir de la arquitectura global del cerebro y reflejar la eficiencia y flexibilidad de la función de red en todo el sistema”, dijo.
Barbey también es miembro de la facultad en el Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas, el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica y profesora de ciencias del habla y la audición y miembro del programa de neurociencia en la U. de I.
Los financiadores incluyen la Oficina del Director de Inteligencia Nacional; la Actividad de Proyectos de Investigación Avanzada de Inteligencia; y el Departamento de Defensa, Actividad de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa.