La estructura del cerebro de los bebés predice su inteligencia

La estructura cerebral de los bebés de un año puede predecir sus capacidades intelectuales para los años venideros: esa es la conclusión a la que han llegado investigadores de la Universidad de Carolina del Norte (Estados Unidos). Con métodos de inteligencia artificial de última generación, descubrieron que ya al comienzo de la vida se forma una arquitectura cerebral que sienta las bases del desarrollo intelectual. El trabajo se publicó en la revista Frontiers in Human Neuroscience.

Tradicionalmente, se considera que la infancia es una etapa clave para el desarrollo de las capacidades de pensamiento y la conducta. La búsqueda de marcadores biológicos ayuda a predecir cómo evolucionará el desarrollo intelectual de una persona y a intervenir a tiempo si hay riesgo de retraso en las funciones cognitivas.

Nuestro cerebro está conectado por una red de fibras nerviosas, la llamada sustancia blanca, que, como si fueran cables, transmite señales eléctricas entre las distintas regiones cerebrales. El conjunto de estas conexiones se conoce como conectoma estructural.

Hay tantos datos sobre el conectoma que los métodos estadísticos convencionales no dan abasto. Por eso los científicos recurren a simplificaciones matemáticas: crean los llamados «gradientes», mapas de los cambios en las conexiones dentro del espacio cerebral.

Mientras que antes muchos estudios examinaban las funciones cerebrales, es decir, el trabajo «en línea» de distintas zonas (por ejemplo, cómo resuelve el cerebro tareas de atención o auditivas), los gradientes «físicos» de las conexiones apenas se estudiaban. Sin embargo, de esas vías físicas depende hasta dónde y hacia dónde puede viajar una señal. En otras palabras, son la «infraestructura» del pensamiento.

Los investigadores querían saber si estos circuitos físicos ya se forman en los bebés al cumplir un año y si podrían predecir cómo sería su inteligencia en el futuro. Se centraron especialmente en las regiones cerebrales encargadas de las operaciones cognitivas avanzadas: la resolución de problemas, la memoria y la atención (los lóbulos frontal y parietal).

El estudio se llevó a cabo dentro de un proyecto longitudinal: se examinó a cerca de un centenar de niños de un año mediante una resonancia magnética especial, la tractografía por difusión. Este método traza las rutas por las que se mueve el agua en el cerebro y, por tanto, también las señales nerviosas.

Se identificaron dos gradientes principales: el primero iba del hemisferio izquierdo al derecho (estos dos «continentes» cerebrales están conectados débilmente); el segundo, de la nuca a la frente (de los centros sensoriales sencillos a las áreas ejecutivas). Estos mapas son como esquemas topográficos de las características individuales del cerebro.

Y aquí viene lo interesante. Esos mismos niños realizaron pruebas de CI estándar a los 4, 6 y 8 años. Los investigadores utilizaron una red neuronal, un modelo de aprendizaje automático, para relacionar sus esquemas cerebrales al año de edad con esas puntuaciones de inteligencia.

Un análisis convencional relaciona puntos aislados, mientras que la red neuronal «observa» el mapa completo de conexiones y detecta patrones generales. Resultó que, a partir de los «cables» cerebrales de los bebés de un año, se podían predecir con gran precisión los resultados de sus futuras pruebas de inteligencia.

La estabilidad de estas predicciones se debe a la madurez de las vías de la sustancia blanca. Las resonancias magnéticas de los años siguientes mostraron que el mapa de conexiones cerebrales de los niños seguía siendo, en lo esencial, similar.

El modelo «prestaba especial atención» a la red frontoparietal y a las áreas ejecutivas, responsables de la flexibilidad del pensamiento y de la capacidad para integrar información sensorial diversa.

Eso sí, hay matices. En primer lugar, hasta un ligero movimiento de la cabeza del niño puede distorsionar considerablemente las imágenes. En segundo lugar, distintos métodos de procesamiento de las resonancias magnéticas producen resultados diferentes al delimitar las regiones cerebrales. Por último, el entorno también influye: según se descubrió, para predecir la probabilidad de que los niños obtengan resultados cognitivos altos, no basta con la anatomía cerebral; también cuenta, por ejemplo, el nivel educativo de la madre.

En el futuro, los científicos esperan averiguar cómo interactúan la biología y el entorno, y hasta dónde llega la influencia de cada uno en las capacidades intelectuales. También estudiarán por separado las conexiones asociadas a distintos tipos de tareas intelectuales, por ejemplo, las del lenguaje y la memoria.

El estudio fue realizado por Yunmi Hong, Emil Cornea, Jessica Girault y sus colegas. El artículo se titula «Structural connectome gradients and their relationship to IQ in childhood».