Universitat de Barcelona

Al contrari del que es pensava, la tija encefàlica —porció de l’encèfal que connecta els hemisferis cerebrals amb la medul·la— també té la capacitat de codificar probabilísticament l’estimulació auditiva, és a dir, de reconèixer quan un so és familiar (repetitiu) o no ho és. Així ho posa de manifest l’article «Novelty detection in the human auditory brainstem», publicat a la revista The Journal of Neuroscience, que signen els investigadors Carles Escera, Sabine Grimm i Lavinia Slabu, del Grup de Recerca en Neurociència Cognitiva i de l’Institut de Recerca en Cervell, Cognició i Conducta (IR3C) de la Universitat de Barcelona.

Tradicionalment, s’havia considerat la tija encefàlica com una estructura relacionada amb funcions nervioses poc evolucionades, en la qual les neurones dels nuclis sensorials simplement transmetien la informació fins al cervell, i les dels nuclis motors les retransmetien als músculs des de l’escorça. D’aquesta manera, la tija encefàlica era vista com una estructura poc evolucionada i amb poques o nul·les capacitats cognitives. Abans dels resultats d’aquest estudi, es tenia coneixement que l’escorça auditiva disposava de capacitats d’anàlisi de la informació altament complexes. Per exemple, que les seves neurones són capaces de codificar i reconèixer els fonemes de la llengua pròpia i fins i tot la veu de la persona que ens parla.

 

S’havia demostrat, doncs, que l’escorça té la capacitat de mantenir un rastre neuronal de memòria (un record) de l’estimulació precedent, i de detectar els estímuls que no encaixen en aquest rastre. Aquest fenomen de codificació de la regularitat en el sistema auditiu havia estat a bastament estudiat mitjançant el registre de potencials evocats derivats de l’electroencefalograma (EEG) —en concret, la tècnica del potencial de disparitat (o mismatch negativity, MMN), que es genera a l’escorça auditiva—, així com mitjançant el registre de neurones individuals en animals de laboratori (rates), i fins ara s’havia atribuït exclusivament a l’escorça del cervell.

 

En tant que permet recordar l’estimulació auditiva precedent per tal d’integrar-la amb la present i permetre la formació dels objectes perceptius auditius, aquesta capacitat és especialment necessària per al sistema auditiu, on la informació està en canvi permanent, és dinàmica, flueix amb el pas del temps i objectes perceptius auditius es formen per integració en finestres temporals d’estímuls auditius discrets (per exemple, quan sentim una paraula la reconeixem perquè està formada per una successió de fonemes en el temps).

La novetat d’aquest estudi radica en el fet que, en les rates, s’havia observat l’existència d’algunes neurones —primer descrites a l’escorça auditiva, i posteriorment en estructures de la tija encefàlica de la rata— amb una propietat característica: s’adapten ràpidament (deixen de respondre) a l’estimulació repetitiva, i responen vigorosament quan l’estímul auditiu canvia. El treball que ara es publica és el primer que demostra en les persones l’existència d’un mecanisme similar al descrit per a l’activitat cortical o per a les neurones de la rata de la via eferent auditiva del col·licle inferior a la tija encefàlica humana.

 

L’estudi es fonamenta en l’enregistrament d’una resposta específica del tronc cerebral, derivada de l’EEG, que es genera al col·licle inferior: l’anomenada resposta de repetició de freqüència, que significa que quan es presenta un estímul amb una freqüència característica dins d’un rang determinat, les neurones del col·licle inferior sincronitzen la seva taxa de resposta a la de l’estímul.

 

Divuit voluntaris d’entre 19 i 32 anys que entenien el català i el castellà van ser sotmesos a estímuls repetitius (la síl·laba /wa/ amb una ocurrència del 80 % dels casos) i estímuls diferents (la síl·laba /ba/ en el 20 % dels casos) i el resultat va ser que la resposta als estímuls rars o improbables estava atenuada en comparació amb la resposta dels estímuls repetitius.

Els resultats d’aquest experiment tenen diverses implicacions en neurociència cognitiva i en neurociència en general. En primer lloc, demostren que no només l’escorça té la capacitat de codificar probabilísticament l’estimulació auditiva sinó que aquesta propietat també està present a la tija encefàlica. En segon lloc, els resultats suggereixen, en combinació amb altres descobertes dutes a terme mitjançant l’MMN i estudis en animals, que la codificació de la regularitat i la detecció de la novetat auditiva són propietats fonamentals de l’organització funcional del sistema auditiu.