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La ciencia del oído

Por Auris Scientia

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Deprivación sensorial y reorganización funcional: consecuencias de la sordera congénita a nivel cerebral

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Autor: Beatriz De Diego Lázaro

 ¿Puede nuestro cerebro sustituir un sentido por otro? Diversos estudios demuestran que cuando existe una deprivación sensorial, las neuronas de la zona afectada tienden a reorganizarse para asumir otras funciones. Cuanto más pronto se produce esta deprivación y más grave es, mayor será también el grado de reorganización funcional.

El cerebro humano, y más concretamente las áreas corticales primarias que se encargan de procesar la información sensorial, necesitan estimulación externa para desarrollarse apropiadamente. En caso de producirse deprivación sensorial, las neuronas corticales del área deprivada se reorganizarán para integrar una nueva función. A este fenómeno se le ha denominado reorganización funcional. Como resultado de esta, ciertas habilidades relacionadas con el procesamiento sensorial pueden verse afectadas.

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El sistema visual ha servido tradicionalmente como modelo para entender cómo se reorganizan las áreas sensoriales del cerebro (en este caso, el área visual) en ausencia de estimulación sensorial (en este caso en ausencia de estimulación visual). Más recientemente, gracias a investigaciones en el área de la audición y la neurociencia estamos empezando a comprender cómo se reorganizan áreas auditivas del cerebro en presencia de falta de estimulación auditiva como consecuencia de una sordera congénita.

Esto a su vez ha tenido un gran impacto en la práctica clínica, ya que ha subrayado la importancia de recibir amplificación a una temprana edad en casos de discapacidad auditiva congénita desde un punto de vista de desarrollo cerebral. A continuación, repasamos estos estudios con más detalle.

Deprivación visual y reorganización sensorial

Múltiples estudios han sugerido que las personas con ceguera congénita muestran habilidades más altas que las personas videntes en tareas de localización auditiva (e.g., Arno et al., 2001, De Volder et al., 1999, Gougoux et al., 2005).

Se ha observado que durante estas tareas de localización las personas con ceguera muestran una activación de áreas corticales occipitales, las cuales en cerebros no deprivados sensorialmente se encargan de procesar exclusivamente información visual.

Esta reorganización funcional podría explicar la mejora en habilidades de localización auditiva de las personas con ceguera congénita.

Tradicionalmente, la reorganización funcional ha sido estudiada en animales y personas que experimentaron algún tipo de deprivación sensorial durante el período crítico. Se entiende por período crítico el intervalo de vida en el que las estructuras y conexiones cerebrales presentan una mayor plasticidad neural.

Es decir, el período de tiempo en el que el cerebro es más maleable a la hora de formarse y establecer nuevas conexiones y circuitos neuronales.

El proceso de desarrollo de estos circuitos neuronales es complejo y está influenciado por predisposiciones genéticas y factores ambientales (Tau & Peterson, 2010). El intervalo de tiempo que abarca el período crítico puede variar según la información sensorial, pero a grandes rasgos incluye los tres primeros años de vida (Sharma, Dorman, &Kral, 2005).

No podemos hablar de reorganización funcional sin mencionar el trabajo de Hubel, Wiesel y LeVay (1977) ganadores del premio Nobel de medicina en 1981. Estos autores estudiaron los efectos de la deprivación visual en el córtex de primates tras anular su estimulación visual en un ojo.

Encontraron que la deprivación visual monocular en el período crítico alteró los patrones básicos de organización dentro del córtex visual primario. Además, su trabajo demostró que cuanto más temprana y más severa era la deprivación visual, mayor era el grado de reorganización funcional. El área cortical perteneciente al ojo sano se expandió ocupando el espacio del ojo deprivado, mientras que el área cortical destinada a procesar la información del ojo deprivado disminuyó significativamente.

La restauración de la visión después del período crítico permitió que los estímulos visuales activaran el córtex visual. Sin embargo, estos estímulos no eran procesados ni supervisados adecuadamente ya que las áreas encargadas de estas tareas estaban destinadas a procesar información del otro ojo (no deprivado).

Se había producido una reorganización funcional en las áreas visuales primarias. A día de hoy se desconoce el grado de reversibilidad de la reorganización funcional en el cerebro después del período crítico, aunque parece ser más maleable de lo que se había planteado originalmente (Kalia et al., 2014).

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Deprivación auditiva y reorganización sensorial

Un proceso de reorganización similar al observado en casos de deprivación visual se ha propuesto para personas con sorderas congénitas. Por ejemplo, Bavelier, Dye y Hauser (2006) compararon las habilidades espaciales visuales de un grupo de personas sordas con un grupo de oyentes y encontraron que los participantes sordos mostraron mayor visión periférica en tareas complejas que requerían de más atención.

Estas habilidades estaban acompañadas de una reorganización en tres áreas corticales: el córtex auditivo secundario, el surco temporal posterior y el córtex parietal posterior.

La investigación con animales también ha demostrado una mejora en las habilidades visuales de gatos con sodera congénita (e.g., Lomber, Meredith, &Kral, 2010; Klinke, Hartmann, Heid, Tillein, &Kral, 2001). Por lo tanto, la evidencia parece mostrar que las áreas sensoriales auditivas que no están siendo estimuladas pasan a encargarse de procesar otra información sensorial (e.g. visual, somatosensorial, etc.). Este proceso de reorganización podría explicar por qué algunas personas sordas muestran habilidades de localización visual superiores a las de las personas oyentes (e.g.Bavelier, Dye, & Hauser, 2006).

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Los implantes cocleares junto a técnicas electrofisiológicas como los potenciales evocados auditivos corticales (PEACs) o la magnetoencefalografía (MEG) han proporcionado una oportunidad única para estudiar la reorganización sensorial en la sordera. Igualmente, han facilitado el estudio de los cambios en la conectividad cerebral después de la restauración auditiva con el uso de implantes.

Sharma, Dorman y Spahr (2002) examinaron el sistema auditivo central de 104 niños sordos congénitos implantados entre los 1,3 y los 17,5 años de edad utilizando PEACs. Encontraron que los niños implantados en torno a los 3,5 años o menos mostraron latencias corticales (P1) similares a las de niños oyentes, después de seis meses de uso de los implantes. Estas respuestas se redujeron después de los 3,5 años como edad de implantación y de manera extrema después de los 7 años.

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Esta investigación concluyó que, en ausencia de estimulación auditiva, existe un período sensible de aproximadamente 3,5 años cuando las vías auditivas centrales muestran máxima plasticidad. Este período sensible en torno a los 7 años de edad ha sido apoyado por otros estudios posteriores (Dorman, Sharma, Gilley, Martin, & Roland, 2007; Gilley, Sharma, &Dorman, 2008; Sharma, Campbell, & Cardon, 2015; Sharma, Gilley, Dorman, & Baldwin, 2007).

La edad de implantación, por tanto, se ha convertido en un importante predictor de éxito en el uso de los implantes cocleares, ya que normalmente refleja el tiempo de deprivación sensorial y podría ser indicativo del grado de reorganización cortical. Los estudios de comportamiento (sin medidas neurofisiológicas) también han mostrado que una edad temprana de implantación (antes de los 2 años de edad) da mejores resultados de percepción del habla y lenguaje (Ching et al., 2013. Markman et al., 2011, Nipartko et al., 2010, Quittner et al., 2013, Quittner, Cejas, Wang, Niparko & Barker, 2016).

Por ejemplo, Ching y colaboradores encontraron que los niños con una edad de activación del implante anterior a los 3 años de edad tuvieron mejores resultados de lenguaje que los que fueron activados más tarde en una muestra de 451 niños. Además, se ha encontrado que una edad temprana de implantación puede ayudar a que los niños con pérdida auditiva muestren habilidades de lenguaje hablado similares a las de niños oyentes después de 8,6 años de uso de implante coclear (Geers & Nicholas, 2013).

En conclusión, las investigaciones anteriores se han centrado en probar la eficacia de los implantes cocleares y el sustrato neurológico que podría explicar la variabilidad en los resultados. Los resultados se han medido tradicionalmente mediante la percepción del habla o medidas de vocabulario, pero es probable que la deprivación auditiva tenga efectos generalizados en el desarrollo del cerebro, que afecta no solo al desarrollo del lenguaje, sino también a la capacidad de aprendizaje de los individuos (Kral, Kronenberger, Pisoni & O’Donoghue, 2016; Pisoni, 2000).

Las investigaciones actuales tienen como objetivo identificar biomarcadores cerebrales en el período de preimplantación que puedan predecir los resultados después de la implantación, así como teorías de aprendizaje que nos ayuden a entender mejor el desarrollo de los niños con implante para eventualmente mejorar las terapias que niños y familias reciben.

REFERENCIAS

Arno, P., De Volder, A. G., Vanlierde, A., Wanet-Defalque, M. C., Streel, E., Robert, A., Sanabria-Bohorquez, S., Veraart, C. (2001). Occipital activation by pattern recognition in the early blind using auditory substitution for vision. Neuroimage, 13:632–645.
Bavelier, D., Dye, M. W., & Hauser, P. C. (2006). Do deaf individuals see better? Trends in Cognitive Sciences, 10(11), 512-518.
Campbell, J., & Sharma, A. (2014). Cross-modal re-organization in adults with early stage hearing loss. PloS One, 9(2), e90594.
Ching, T. Y., Dillon, H., Marnane, V., Hou, S., Day, J., Seeto, M., … & Zhang, V. (2013). Outcomes of early-and late-identified children at 3 years of age: Findings from a prospective population-based study. Ear and Hearing, 34(5), 535.
De Volder, A. G., Catalan-Ahumada, M., Robert, A., Bol, A., Labar, D., Coppens, A., … &Veraart, C. (1999). Changes in occipital cortex activity in early blind humans using a sensory substitution device. Brain Research, 826(1), 128-134.
Gougoux F, Zatorre RJ, Lassonde M, Voss P, Lepore F (2005) A functional neuroimaging study of sound localization: visual cortex activity predicts performance in early-blind individuals. PLoSBiol3:e27.
Dorman, M. F., Sharma, A., Gilley, P., Martin, K., &Roland, P. (2007). Central auditory development: evidence from CAEP measurements in children fit with cochlear implants. Journal of Communication Disorders, 40(4), 284-294.
Geers, A. E., & Nicholas, J. G. (2013). Enduring advantages of early cochlear implantation for spoken language development. Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 56(2), 643-655.
Gilley, P. M., Sharma, A., & Dorman, M. F. (2008). Cortical reorganization in children with cochlear implants. Brain Research, 1239, 56-65.
Hubel, D. H., Wiesel, T. N., &LeVay, S. (1977). Plasticity of ocular dominance columns in monkey striate cortex. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 278(961), 377-409. Neuroscience, 8(5), 393.
Kalia, A., Lesmes, L. A., Dorr, M., Gandhi, T., Chatterjee, G., Ganesh, S., … & Sinha, P. (2014).
Development of pattern vision following early and extended blindness. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(5), 2035-2039.
Klinke, R., Hartmann, R., Heid, S., Tillein, J., &Kral, A. (2001). Plastic changes in the auditory cortex of congenitally deaf cats following cochlear implantation. Audiology and Neurotology, 6(4), 203-206.
Kral, A., Kronenberger, W. G., Pisoni, D. B., &O’Donoghue, G. M. (2016). Neurocognitive factors in sensory restoration of early deafness: a connectome model. The Lancet Neurology, 15(6), 610-621.
Lomber, S. G., Meredith, M. A., &Kral, A. (2010). Cross-modal plasticity in specific auditory cortices underlies visual compensations in the deaf. Nature Neuroscience, 13(11), 1421-1427.
Markman, T. M., Quittner, A. L., Eisenberg, L. S., Tobey, E. A., Thal, D., Niparko, J. K., & Wang, N. Y. (2011). Language development after cochlear implantation: an epigenetic model. Journal of Neurodevelopmental Disorders, 3(4), 388.
Niparko, J. K., Tobey, E. A., Thal, D. J., Eisenberg, L. S., Wang, N. Y., Quittner, A. L., … &CDaCI Investigative Team. (2010). Spoken language development in children following cochlear implantation. Jama, 303(15), 1498-1506.
Quittner, A. L., Cejas, I., Wang, N. Y., Niparko, J. K., & Barker, D. H. (2016). Symbolic play and novel noun learning in deaf and hearing children: Longitudinal effects of access to sound on early precursors of language. PloS One, 11(5), e0155964.
Sharma, A., Dorman, M. F., &Kral, A. (2005). The influence of a sensitive period on central auditory development in children with unilateral and bilateral cochlear implants. Hearing Research, 203(1), 134-143.
Sharma, A., & Glick, H. (2016). Cross-modal re-organization in clinical populations with hearing loss. Brain Sciences, 6(1), 4.
Sharma, A., Glick, H., Campbell, J., Torres, J., Dorman, M., & Zeitler, D. M. (2016). Cortical plasticity and reorganization in pediatric single-sided deafness pre-and postcochlear implantation: a case study. Otology & Neurotology, 37(2), e26-e34.
Tau, G. Z., & Peterson, B. S. (2010). Normal development of brain circuits. Neuropsychopharmacology, 35(1), 147-168.

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CV Autora:
Beatriz De Diego Lázaro
Logopeda
Doctora en ciencias del habla y la audición
Profesora asistente en el programa de logopedia de la Universidad Midwestern, Phoenix, EE.UU.
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revistagacetaudio@gmail.com

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