Superfluidez: descifrando el enigma de la flexibilidad cognitiva

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Un equipo internacional de investigadores ha identificado mecanismos cerebrales inesperados asociados con la flexibilidad cognitiva. La flexibilidad cognitiva representa la capacidad de una persona para cambiar de un modo de pensamiento y, al mismo tiempo, pensar en múltiples conceptos mientras realiza varias tareas.

Investigaciones anteriores han demostrado que la flexibilidad cognitiva requiere la integración dinámica de múltiples regiones cerebrales y los resultados en la fluidez del pensamiento y el rendimiento. Sin embargo, hasta ahora, los aspectos en tiempo real de cómo las redes neuronales distribuyen la integración de varias funciones cognitivas han permanecido enigmáticas y poco entendidas.

El estudio de septiembre de 2015, "Reconfiguración dinámica de redes cerebrales frontales durante la cognición ejecutiva en humanos", fue publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences . Los investigadores utilizaron una combinación de herramientas avanzadas para mapear cómo se reestructuraron las actividades cerebrales de los participantes durante cada período de una tarea de memoria en funcionamiento, cada período de la tarea de control y durante los períodos intermedios a medida que el cerebro cambiaba de marcha.

Una nueva frontera: "Neurociencia de redes dinámicas"

Danielle S. Bassett, profesora asistente de innovación de Skirkanich en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania, es autora principal de este estudio que utiliza herramientas analíticas avanzadas para detectar redes neuronales que crean vías entre regiones cerebrales que están vinculadas a patrones de comunicación específicos dentro del cerebro humano.

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Bassett ha estado conduciendo investigaciones fascinantes sobre los mecanismos cerebrales detrás de la flexibilidad cognitiva durante años. Bassett es parte de un creciente campo de investigación llamado "neurociencia de red dinámica" que utiliza una variedad de técnicas de vanguardia para avanzar en nuestra comprensión de la estructura y la función del cerebro. A diferencia de la mayoría de las investigaciones de imágenes cerebrales que se centran en el papel de una sola región, Bassett está interesado en las interconexiones entre las regiones, tal como lo indica la actividad cerebral sincronizada.

Para este estudio más reciente, Bassett usó imágenes cerebrales fMRI para medir qué partes del cerebro estaban "hablando" entre sí en tiempo real a medida que los participantes del estudio realizaban diversas tareas. Usando esta técnica, los investigadores pudieron ver cómo grupos de regiones cerebrales se agrupan en estructuras densamente interconectadas cuyas interacciones cambian durante la ejecución de una sola tarea o mientras se realizan múltiples tareas.

Tener una mejor comprensión de la flexibilidad cognitiva y cómo nuestros cerebros manejan la multitarea podría llevar a intervenciones más efectivas para una amplia gama de afecciones médicas relacionadas con la función ejecutiva reducida, como los trastornos del espectro autista (TEA), la esquizofrenia y la demencia. En un comunicado de prensa, Bassett describió su investigación diciendo:

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Intentamos comprender cómo la flexibilidad dinámica de las redes cerebrales puede predecir la flexibilidad cognitiva o la capacidad de cambiar de una tarea a otra. En lugar de ser impulsados ​​por la actividad de las áreas del cerebro único, creemos que la función ejecutiva es un proceso a nivel de red.

Los nodos en la red que están más involucrados en las reconfiguraciones son las áreas de control cognitivo en la corteza frontal. Más flexibilidad dentro de la corteza frontal significaba más precisión en la tarea de la memoria, y una conectividad más consistente entre la corteza frontal y otras regiones era incluso más predictiva.

Al monitorear el nivel de actividad de las redes neuronales dentro de la corteza frontal del cerebro, una región asociada con el control de los pensamientos y las acciones alojadas en el cerebro (latín para el cerebro), los investigadores pudieron medir varios grados de flexibilidad cognitiva. Bassett et al. Identificaron que cuanto más fluidas estas redes se reconfiguran a sí mismas mientras alguien cambia de una tarea a otra, predice su nivel de flexibilidad cognitiva.

"Desconectar" las corticales frontales mejora la flexibilidad cognitiva

En un estudio previo de abril de 2015, "Autonomía de los sistemas sensoriomotores del aprendizaje", publicado en la revista Nature Neuroscience, Bassett informó que las personas que tenían la capacidad de "desconectar" sus cortezas frontales rápidamente lo hicieron mejor cuando los investigadores midieron las conexiones entre diferentes regiones cerebrales cuando los participantes aprendieron a jugar un juego simple.

William James (1842-1910) c.1890

Fuente: Notman Studios / Public Domain

El uso de Bassett de la palabra " Desconectar " para describir la desconexión de la corteza frontal saltó hacia mí porque hace eco de la sabiduría intemporal de William James de hace más de un siglo cuando describió la flexibilidad cognitiva en The Gospel of Relaxation usando una lengua vernácula diferente.

En 1911, James escribió: " Desata , en una palabra, tu maquinaria intelectual y práctica, y deja que corra libremente; y el servicio que hará será el doble de bueno. "Como atleta y escritor, siempre he interpretado el consejo de James para" soltar "su" maquinaria intelectual "como otra forma de decir" soltar "su corteza frontal de pensando demasiado.

En el estudio de abril de 2015, los investigadores descubrieron que los participantes que mostraron una menor actividad neuronal en la corteza frontal fueron en realidad los que aprendieron más rápido. Bassett descubrió que los participantes que mostraron una gran actividad en la corteza frontal mientras intentaban dominar la tarea en cuestión parecían estar pensando demasiado en un problema simple y ahogado.

¿Por qué los estudiantes más rápidos mostrarían menos actividad en la corteza prefrontal? Mi conjetura es que tiene algo que ver con las células de Purkinje del cerebelo (en latín, cerebro pequeño). Esta es mi hipótesis personal basada en conversaciones con mi padre.

La mayoría de los expertos creen que los centros de control cognitivo de la corteza frontal son responsables de lo que se conoce como "función ejecutiva". Los aspectos cerebrales de la función ejecutiva están asociados con cosas tales como: hacer y seguir planes, detectar y evitar errores y otros tipos de pensamiento de orden superior. Claramente, la función ejecutiva es necesaria para tareas complejas, pero existe una creencia creciente de que un exceso de pensamiento cerebral podría ser un obstáculo en determinadas circunstancias.

La corteza frontal y la corteza cingulada anterior son dos de las regiones cerebrales más recientes que se desarrollan completamente en humanos. Bassett señala que "parece que esas otras partes se están interponiendo en el camino para los estudiantes más lentos". Es casi como si estuvieran esforzándose demasiado y pensando demasiado ". Añadiendo:" La razón por la cual esto es interesante es porque esas dos áreas son centros de la red de control cognitivo. Son las personas las que pueden desconectar la comunicación a estas partes de su cerebro lo más rápido que tienen la mayor caída en sus tiempos de finalización ".

En su estudio más reciente, Bassett et al. Encontraron que los participantes que se desempeñaban mejor al alternar entre varias tareas mostraban la mayor cantidad de reordenamiento de las conexiones dentro de sus cortezas frontales, así como las conexiones más nuevas con otras áreas de sus cerebros. Esto sugiere que las cortezas frontales están "liberadas" y pueden correr libremente, lo que creo crea flexibilidad cognitiva y superfluidez.

¿Qué es Superfluidez?

Mientras leía los últimos hallazgos de Bassett durante el desayuno esta mañana, me acordé de una publicación del blog Psychology Today que escribí la semana pasada titulada "¿Por qué el sabotaje excesivo es un proceso creativo?". El nuevo estudio de Bassett parece apoyar mi hipótesis de que "desbloquear" el la corteza facilita lo que llamo "superfluidez" del pensamiento, que es la flexibilidad cognitiva en su mejor forma. Superfluidez fue el subtítulo del último capítulo de mi primer libro, y es el título principal de mi próximo libro.

En 2014 pronuncié una conferencia en la Universidad de Columbia titulada "Superfluidez: optimizar la plasticidad del cerebro para una vida más saludable". En las páginas xiv-xv de The Athlete's Way , describo mi descubrimiento personal de la superfluidez:

Como atleta, podía liberarme de la rutina diaria si trabajaba mucho físicamente y usaba mi imaginación. El sudor, la música y la mitología combinados en una bebida mística, un elixir vivificante. Los mitos me agarraron en algún lugar muy adentro. Ellos se metieron en mi columna vertebral. Fue una experiencia metafísica para mí cuando era adolescente, porque me di cuenta de que yo y el "otro" éramos uno. Esta experiencia de conectividad completa es lo que he acuñado la superfluidez , la sensación episódica de existir sin ninguna fricción o viscosidad, un estado de dicha pura que exploraré en este libro.

La superfluidez es un término que tomé prestado del mundo de la física para describir la forma más alta de "flujo". Técnicamente, la superfluidez es cuando la materia se comporta como un fluido con cero fricción y cero viscosidad y parece exhibir la capacidad de autopropulsarse. Viajando de una manera que desafía las fuerzas de la gravedad y la tensión superficial.

Creo que los momentos de "Eureka!" Ocurren cuando la mente, el cuerpo y el cerebro se vuelven superfluidos. Carl Jung dijo una vez: "La palabra 'Creencia' es algo difícil para mí. Yo no "CREO". Debo tener una razón para una cierta hipótesis. Donde "SÉ algo, y luego lo sé, no necesito creerlo"

Superfluidez en movimiento. Christopher Bergland cruza la línea de meta Triple Ironman después de 38 horas de natación sin escalas (7.2 millas), andar en bicicleta (336 millas) y correr (78.6 millas) consecutivamente.

Fuente: Dawn Mann / Usado con permiso

Debido a que he experimentado superfluidez durante las experiencias pico como atleta, he tenido mis antenas para obtener pistas que ayuden a resolver el enigma de cómo se crean los estados psicológicos de superfluidez y cómo se relacionan con la función y estructura del cerebro. SÉ que la superfluidez es lo opuesto a la asfixia o estar atrapado en un ciclo de pensamiento "rutinario", ahora es cuestión de encontrar una investigación empírica para probar mi hipótesis.

Para mí, la carrera de Ultra Resistencia fue una búsqueda impulsada por las ideas arquetípicas de El poder del mito de Joseph Campbell. Como parte de mi "Viaje del héroe", me idealicé dejando la aburrida rutina diaria de la vida en la ciudad y emprendiendo aventuras que me llevaron muy, muy lejos. Ganar el Triple Ironman, completar el Ultramarathon de Badwater y tener un récord mundial Guinness por correr 153.76 millas en una cinta rodante en 24 horas fue similar a perseguir el Santo Grial.

La primera vez que gané el Triple Ironman, que es el triatlón sin escalas más largo del mundo, nadé 7.2 millas, anduve en bicicleta 336 millas y corrí 78.6 millas consecutivas en 38 horas y 46 minutos. Gané el Triple Ironman tres años seguidos. Cada vez que cruzaba la línea de meta, probablemente estaba más perplejo de cómo mi cuerpo había recorrido esas distancias que cualquiera de los espectadores.

Todas mis victorias en ultra-carreras han sido experiencias superfluidas fuera del cuerpo y de otro mundo. Por ejemplo, la primera vez que completé el Triple Ironman, sentí como si flotara en las últimas tres maratones. A pesar de que había estado yendo sin parar durante más de 24 horas y ya nadó 7.2 millas, y anduve en bicicleta 336 millas, no había un dolor en mi cuerpo y mi energía era infinita. Era como si estuviera conectado a una fuente de energía infinita y no hubiera fricción o viscosidad mientras propulsaba mi cuerpo a través del tiempo y el espacio.

Un día tropecé con la física de Superfluidez y dije … ¡SÍ! Eso es. Eso es lo que se siente al completar un Triple Ironman en 38 horas. Arriba hay un clip de la BBC que explica el fenómeno de la superfluidez.

Claramente, en el mundo tridimensional de la experiencia humana, comparar la experiencia de vida y la psicología con el helio en el cero absoluto parece una locura. Es por eso que he confiado en libros como Las variedades de la experiencia religiosa: Un estudio en la naturaleza humana de William James y Éxtasis en experiencias seculares y religiosas de Marghanita Laski para ayudarme a comprender intelectualmente la experiencia potencialmente alucinante de la superfluidez.

El autismo ofrece valiosas pistas sobre la flexibilidad cognitiva

A menudo, un trastorno neurológico o déficit cognitivo ofrece información valiosa sobre la estructura, la función y la interconectividad de varias regiones del cerebro en su mejor momento y períodos de ser menor que. Desde una perspectiva positiva de psicología, Martin EP Seligman a menudo describió que el objetivo de la psicología tradicional es lograr que las personas "pasen de cero a cero". El objetivo de la psicología positiva es lograr que la gente "al norte de cero" o más de cinco.

Usando esta misma escala con respecto a la flexibilidad cognitiva, los investigadores han identificado que las personas con trastornos del espectro autista tienden a estar "al sur de cero". Por otro lado, lograr superfluidez tiene el potencial de llevar a alguien "al norte de los cinco".

En 2014, investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford descubrieron que ciertas redes cerebrales en niños con autismo no parecen cambiar mucho cuando cambian de un estado de reposo a un compromiso con una tarea. Los cerebros de los niños con autismo muestran inflexibilidad cuando se pasa del descanso al rendimiento de la tarea.

Los investigadores descubrieron que cuanto mayor es la inflexibilidad del cerebro, más graves son las manifestaciones de conductas repetitivas y restrictivas que caracterizan al autismo. El estudio de julio de 2014, "Diferenciación del estado cerebral e inflexibilidad conductual en el autismo" se publicó en Cerebral Cortex . En un comunicado de prensa, Lucina Uddin, PhD, autor principal del estudio, dijo:

Queríamos probar la idea de que un cerebro flexible es necesario para comportamientos flexibles. Lo que descubrimos fue que a través de un conjunto de conexiones cerebrales que se sabe que son importantes para cambiar de una tarea a otra, los niños con autismo mostraron una "flexibilidad cerebral" reducida en comparación con sus compañeros de desarrollo típico.

Los investigadores se enfocaron en una red de áreas cerebrales que han estudiado antes. Estas áreas participan en la toma de decisiones, la realización de tareas sociales y la identificación de eventos relevantes en el entorno para guiar el comportamiento. El trabajo previo del equipo demostró que, en los niños con autismo, la actividad en estas áreas estaba más conectada cuando el cerebro estaba en reposo que en los niños que no tenían autismo.

En un estudio diferente de 2014 publicado en Frontiers in Neuroinformatics de Case Western Reserve University y la Universidad de Toronto, los científicos informaron que los cerebros de niños autistas generan más información en reposo. De hecho, los niños con autismo generan un 42% más de información cognitiva en reposo en promedio que los niños no autistas. Este exceso de producción de información y la incapacidad de "desbloquear" podría explicar el desprendimiento de un niño de su entorno. De nuevo, esta es mi hipótesis personal.

Muchos estudios recientemente han relacionado el cerebelo con trastornos del espectro autista, lo que podría explicar por qué el cerebro tiene que trabajar horas extras. He escrito extensamente sobre la investigación que vincula el cerebelo y los trastornos del espectro autista con un enlace a mis publicaciones anteriores de Psychology Today sobre este tema, haga clic aquí.

En un comunicado de prensa, Roberto Fernández Galán, PhD, autor principal y profesor asociado de neurociencias en la Escuela de Medicina Case Western Reserve, dijo: "Nuestros resultados sugieren que los niños autistas no están interesados ​​en las interacciones sociales porque sus cerebros generan más información en reposo, que interpretamos como más introspección en línea con las primeras descripciones del trastorno ".

Los investigadores afirmaron en un comunicado de prensa que sus hallazgos apoyan la "Teoría Mundial Intenso" del autismo propuesta por los neurocientíficos Henry y Kamila Markram del Brain Mind Institute en Suiza. TEA de Markram como resultado de un circuito neuronal hiperfuncionante que conduce a un estado de sobreexcitación.

Conclusión: ¿Cómo se relaciona el cerebelo con la superfluidez y la flexibilidad cognitiva?

Después de retirarme de los deportes, recurrí a mi padre, que era neurocientífico, neurocirujano y autor de The Fabric of Mind (Viking), para ayudarme a optimizar mi flexibilidad cognitiva personal y deconstruir la neurociencia detrás de las experiencias de "superfluidez" que tenido como atleta.

Juntos creamos el modelo de cerebro dividido de The Athlete's Way que pone el cerebelo en el punto de mira y ha evolucionado para enfatizar la importancia de optimizar la conectividad entre los cuatro hemisferios cerebrales como central para la flexibilidad cognitiva y el rendimiento máximo.

La interconectividad óptima entre los "nodos" en los cuatro hemisferios cerebrales puede promover la flexibilidad cognitiva.

Fuente: Ilustración y foto de Christopher Bergland

Arriba hay un boceto rudimentario que dibujé para ilustrar cómo se produce la superfluidez y la flexibilidad cognitiva cuando existe una interconectividad óptima entre ambos hemisferios del cerebro y ambos hemisferios del cerebelo. El modelo de "cerebro arriba y abajo" es mi hipótesis original y un trabajo en progreso … ¡Estén atentos!

Si desea leer más sobre este tema, consulte mis publicaciones del blog de Psychology Today :

• "Superfluidez: rendimiento máximo más allá de un estado de 'flujo'"
• "¿Por qué la actividad física mejora la flexibilidad cognitiva?"
• "Hacia un nuevo modelo de cerebro dividido: Up Brain-Down Brain"
• "La neurociencia de la superfluidez"
• "Superfluidez: la psicología del rendimiento máximo"
• "Demasiado pensamiento cristalizado reduce la inteligencia fluida"
• "La Neurociencia del éxito perdurable de Madonna"
• "El cerebelo, la corteza cerebral y el autismo están entrelazados"
• "¿Quieres mejorar tus habilidades cognitivas? Ve a escalar un árbol! "
• "Más investigación vincula el autismo y el cerebelo"
• "¿Cómo contrarresta su cerebelo la 'parálisis por análisis'?"
• "El cerebelo influye profundamente en nuestros pensamientos y emociones"
• "El cerebelo puede Sé el asiento de la creatividad "

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