Corteza auditiva primaria

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Corteza auditiva primaria
Brodmann 41 42.png
Áreas 41 y 42 de Brodmann en el cerebro humano
Brain Surface Gyri.SVG
La corteza auditiva primaria destacada en magenta. Se le conocen interacciones con el resto de áreas destacadas en este mapa neuronal.
Es parte de Lóbulo parietal (cerebro)
Sistema auditivo central
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NeuroNames ancil

La corteza auditiva primaria es la región del cerebro que es responsable del procesamiento de la información auditiva. Aproximadamente, se corresponde con las áreas 41 y 42 del mapa de Brodmann. Se localiza en el lóbulo temporal, concretamente en las circunvoluciones transversas de Herschl,[1] y además de recibir la información que le llega desde los oídos y los centros inferiores del cerebro, la corteza auditiva primaria también devuelve señales hacia estas áreas.

Función[editar]

Al igual que ocurre en otras áreas de la corteza primaria sensorial, las sensaciones auditivas sólo desencadenan el proceso de percepción si son recibidas y procesadas en una zona cortical. Este fenómeno se ha comprobado mediante estudios de lesiones en pacientes humanos que presentaban daños importantes en áreas corticales, debidos a tumores o accidentes cerebrovasculares. También se han realizado experimentos con animales a los que se les desactivaban determinadas áreas corticales mediante técnicas de enfriamiento, o la aplicación local de tratamientos farmacológicos. En los seres humanos, los daños en la corteza auditiva primaria provocan una pérdida de conciencia del sonido, aunque se conserva la capacidad de reaccionar de forma refleja a los sonidos, ya que existe una gran cantidad de procesamiento subcortical que tiene lugar a nivel del tronco del encéfalo y del mesencéfalo

Las neuronas de la corteza auditiva están organizadas según la frecuencia de los sonidos a los que responden con mayor eficacia. Las neuronas situadas a un extremo de la corteza auditiva responden mejor a las frecuencias bajas, y las ubicadas en el otro extremo, responden mejor a las frecuencias más altas. Existen múltiples áreas auditivas (de un modo análogo a lo que ocurr en la corteza visual), que puede distinguirse anatómicamente, y que conforman un completo "mapa de frecuencias".[2] El propósito de este mapa de frecuencias (conocido como mapa tonotópico) es desconocido, y parece reflejar el hecho de que la cóclea está organizada asimismo para responder selectivamente ante las diferentes frecuencias sonoras. La corteza auditiva está implicada en tareas como la identificación y diferenciación de "objetos" auditivos, así como en la localización espacial de un sonido.

Algunos estudios realizados mediante técnicas de escáner cerebral han mostrado que una pequeña región periférica de esta área cerebral se activa al intentar identificar la altura de un sonido. Las células individuales son excitadas consistentemente por determinados sonidos emitidos a unas frecuencias específicas.

La corteza auditiva es una parte importante, aunque ambigua, del proceso auditivo. No está totalmente claro lo que ocurre exactamente cuando los impulsos sonoros llegan a la corteza. El músico y científico James Beament escribió al respecto: «La corteza es tan complicada que lo máximo a lo que podemos aspirar es a conocerla superficialmente, dado que las pruebas de que disponemos en la actualidad sugieren que no existen dos cortezas que actúen exactamente del mismo modo».[3]

En el proceso de audición se reciben múltiples sonidos simultáneamente. El papel del sistema auditivo es el de decidir qué componentes conforman el sonido y desdeñar el resto. Se ha sospechado que la unión de estos sonidos relevantes se basa en la localización de la procedencia de los sonidos; no obstante, existen numerosas distorsiones de los sonidos cuando rebotan en diferentes medios, lo que hace de esta teoría algo poco probable. Una teoría alternativa es que la corteza auditiva agrupa los sonidos basándose en otro tipo de información más fiable. Por ejemplo, en lo que a percepción musical se refiere, influirían la armonía y la altura de los sonidos, entre otros factores.[4]

La corteza auditiva primaria se localiza en el lóbulo temporal. Se ubica en la parte posterior de la circunvolución temporal superior, y también llega hasta el surco lateral y la circunvoluciones temporales transversas (concretamente, la circunvolución de Heschl).

Existen otras áreas de la corteza cerebral involucradas en el procesamiento del sonido, en los lóbulos frontal y parietal. Se han realizado estudios con animales que indican que las zonas auditivas de la corteza cerebral reciben un input ascendente procedente del tálamo auditivo. Estas zonas están interconectadas entre sí y con las del hemisferio cerebral opuesto. Así, la corteza auditiva se compone de diferentes zonas que se diferencian tanto por su estructura como por su función.[5]

El número de zonas varía según las especies; desde las dos de los roedores hasta las 15 del mono rhesus. El número, localización y organización de las áreas de la corteza auditiva humana no se conoce exactamente a día de hoy. Todo lo que se conoce acerca de la corteza auditiva humana proviene de los estudios realizados con mamíferos, incluyendo primates. Estos datos se usan para interpretar los estudios realizados mediante tests electrofisiológicos técnicas de neuroimagen funcional con seres humanos.

Cuando cada instrumento de una orquesta sinfónica o de una banda de jazz tocan la misma nota, las características de cada sonido son diferentes, aunque los músicos perciban que todas ellas tienen la misma tonalidad. Las neuronas de la corteza auditiva son capaces de responder ante una tonalidad determinada. Se han realizado estudios con monos que muestran que las neuronas que responden específicamente ante determinadas tonalidades se localizan en una región cortical cercana al borde anterolateral de la corteza auditiva primaria. Recientemente, se ha podido encontrar este mismo tipo de neuronas específicas de tonalidad en seres humanos, mediante técnicas de neuroimagen funcional.[6] [7] La corteza auditiva primaria se ve modulada por numerosos neurotransmisores como la norepinefrina, que reduce la excitabilidad celular en todas las capas de la corteza temporal. La norepinefrina reduce el potencial excitatorio postsináptico glutamatérgico en los receptores AMPA mediante la activación de los receptores adrenérgicos Alfa 1.[8]

Áreas 41 y 42 de Brodmann[editar]

El área de Brodmann 41 también se conoce como área temporal transversal anterior 41. Es una subdivisión de la región temporal de la corteza cerebral, comprendiendo el giro temporal transveral anterior, junto al surco lateral en la superficie dorsal del lóbulo temporal. El área 41 de Brodmann está unida por la parte media al área parainsular 52, y lateralmente, al área 42 (Brodmann, 1909).

El área 42 también se conoce como área temporal transversal posterior. Es una subdivisión de la región temporal de la corteza cerebral localizada junto al surco lateral, en la superficie dorsal del lóbulo temporal. El área 42 está unida por la parte media al área temporal transversal anterior (41), y lateralmente al área temporal superior (22) (Brodmann, 1909).

Relaciones con el sistema auditivo[editar]

Distintas áreas en la superficie lateral del hemisferio cerebral. Área motora en rojo, área de sensaciones generales en azul, área auditiva en verde y área visual en amarillo.

La corteza auditiva es la unidad cerebral de procesamiento de sonidos más organizada. Esta área cortical es crucial para la audición, y en los seres humanos, también para el lenguaje y la música. La corteza auditiva se divide en tres partes diferenciadas: las cortezas auditivas primaria, secundaria y terciaria. Estas estructuras se disponen de manera concéntrica, encontrándose la corteza primaria en el centro, y la terciaria en la periferia.

La corteza auditiva primaria está tonotópicamente organizada, lo que significa que las células de la corteza que son vecinas entre sí, responden a frecuencias similares.[9] Esta propiedad se manifiesta a lo largo de la mayor parte del circuito de audición. Se cree que la corteza auditiva se encarga de identificar los elementos básicos de la música, como el volumen o el tono. Esta hipótesis es la más lógica, dado que es el área que recibe un input directo del núcleo geniculado medial del tálamo. Se ha indicado que la corteza auditiva secundaria está implicada en el procesamiento de patrones rítmicos, melódicos y armónicos. Por último, se supone que la corteza auditiva terciaria es la encargada de integrar toda la información hasta crear la experiencia global de la percepción musical.[10]

Klinke et al. realizaron un estudio de respuestas evocadas sobre gatos con ceguera congénita para medir la plasticidad de la corteza auditiva. Los gatos eran estimulados y comparados con un grupo control de gatos cogénitamente ciegos que no recibían estimulación, y otro grupo control de gatos sanos. Los potenciales medidos de los gatos artificialmente estimulados fueron mucho más fuertes que los obtenidos en el caso de los gatos sanos.[11] Estos resultados concuerdan con los obtenidos por Eckart Altenmuller en un estudio en el que observó que aquellos estudiantes que recibían clases de música mostraban una mayor activación cortical que aquellos que no las recibían.[12]

La corteza auditiva muestra un extraño comportamiento en cuanto a las frecuencias de ondas gamma. cuando los sujetos se exponen a tres o cuatro ciclos de 40 hertzios, aparece un pico anormal en el electroencefalograma que no se observa durante la presentación de cualquier otro estímulo. Este pico en la actividad neuronal asociado a una frecuencia determinada no está restringido a la organización tonotópica de la corteza auditiva. Se ha teorizado que existe una "frecuencia de resonancia" para ciertas áreas del cerebro, y parece afectar igualmente a la corteza visual.[13] Se ha encontrado una activación de la banda gamma (entre 20 y 40 hertzios) durante la percepción de eventos sensoriales, y durante el proceso de reconocimiento. Kneif et al., en un estudio del año 2000, presentaron a los participantes ocho notas musicales de canciones muy conocidas, como Yankee Doodle y Frère Jacques. La sexta y la séptima nota eran omitidas al azar, y se empleó un electroencefalograma y un magnetoencefalograma para medir los resultados neuronales. Más concretamente, se medía la presencia de ondas gamma inducidas por la tarea auditiva. La respuesta a la omisión del estímulo (ROE) se localizó en una posición ligeramente diferente. Además, las grabaciones de la ROE fueron más bajas, en comparación con las obtenidas durante la ejecución completa del conjunto de las notas musicales. Se asumió que las respuestas evocadas emitidas durante la sexta y la séptima notas omitidas fueron imaginadas, y eran característicamente diferentes, especialmente en el hemisferio derecho.[14] La corteza auditiva derecha se ha mostrado más sensible a la tonalidad, mientras que la izquierda parece responder en mayor medida a las diferencias secuenciales que se presentan en el sonido, como por ejemplo durante el transcurso de un discurso.

Se ha comprobado que las alucinaciones producen oscilaciones paralelas (aunque no exactamente iguales) al rango de frecuencia gamma. Sperling demostró en un estudio realizado en el año 2004 que las alucinaciones auditivas producen bandas formadas por ondas entre el rango de 12,5 a 30 hertzios. Estas bandas aparecían en la corteza auditiva izquierda de sujetos esquizofrénicos. Estos resultados concuerdan con los obtenidos en investigaciones realizadas con sujetos a los que se les pedía que recordaran mentalmente una canción. En estos casos, los sujetos no percibían sonido alguno, pero experimentaban mentalmente la melodía, el ritmo, y en suma, la experiencia global del sonido. Cuando los esquizofrénicos experimentan alucinaciones, se activa la corteza primaria auditiva. Este fenómeno es característicamente diferente de recordar un estímulo sonoro, que sólo produce una débil activación de la corteza auditiva terciaria.[10]

La percepción de la característica musical del tono no sólo tiene lugar en la corteza auditiva; existe un área especialmente interesante a este respecto: la corteza prefrontal rostromedial.[15] Janata et al., en un estudio realizado en el año 2002, exploraron las áreas cerebrales que se activan durante el procesamiento de la tonalidad, mediante la técnica de imagen por resonancia magnética funcional. Los resultaron mostraron la activación de varias áreas que usualmente no se consideran parte del proceso auditivo. La corteza prefrontal rostro medial es una subsección de la corteza prefrontal medial, que se proyecta hacia la amígdala, y se cree que ayuda al proceso de inhibición de las emociones negativas.[16] La corteza prefrontal rostromedial es sensible a la tonalidad, lo que significa que se ve activada por los tonos y frecuencias producidos por los sonidos y la música.

Desarrollo[editar]

Al igual que ocurre con otras muchas áreas del neocórtex, las propiedades funcionales de la corteza primaria auditiva adulta (A1) dependen en gran medida de los sonidos percibidos durante la infancia. Esto se ha estudiado principalmente con modelos animales, especialmente gatos y ratas. En la rata, la exposición a una frecuencia única durante los días 11 a 13 a partir del nacimiento puede provocar una expansión en la representación de esa frecuencia en la corteza auditiva.[17] Este cambio es persistente, ya que permanece a lo largo de toda la vida del animal, y es específico, ya que si la misma exposición a esa frecuencia se realiza fuera de este periodo concreto, no se producen cambios en el mapa tonotópico de de corteza.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. Peña-Casanova, J. (2007). Neurología de la conducta y neuropsicología. Madrid: Editorial médica panamericana. p. 185. ISBN 9788498350357. http://books.google.es/books?id=iEn-B8b-k7YC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false. Consultado el 17 de julio de 2011. 
  2. W. Kalat, James (2004). «Percepción tonal en la corteza cerebral». Psicología biológica (8ª edición). Paraninfo. p. 170. ISBN 8497322851. http://books.google.es/books?id=4OgOJLGGrzcC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false. Consultado el 17 de julio de 2011. 
  3. Beament, James (2001). How We Hear Music: the Relationship Between Music and the Hearing Mechanism. Woodbridge: Boydell Press. p. 93. ISBN 9780851159409. 
  4. Deutsch, Diana (Febrero). «Hearing Music in Ensembles». Physics Today (en inglés). p. 40. 
  5. Cant, N.B.; Benson, C.G. (15 de junio de 2003). «Parallel auditory pathways: projection patterns of the different neuronal populations in the dorsal and ventral cochlear nuclei» (en inglés). Brain Res Bull 60 (5–6):  pp. 457–74. doi:10.1016/S0361-9230(03)00050-9. PMID 12787867. http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6SYT-482YJ98-M&_user=1458830&_coverDate=06%2F15%2F2003&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000052790&_version=1&_urlVersion=0&_userid=1458830&md5=1de05023dc9cefd1b22fcc993ef3d4aa. 
  6. Bendor, D.; Wang, X. (2005). «The neuronal representation of pitch in primate auditory cortex» (en inglés). Nature 436 (7054):  pp. 1161–5. doi:10.1038/nature03867. PMID 16121182. PMC 1780171. http://www.nature.com/nature/journal/v436/n7054/full/nature03867.html. 
  7. Zatorre, R.J. (2005). «Neuroscience: finding the missing fundamental» (en inglés). Nature 436 (7054):  pp. 1093–4. doi:10.1038/4361093a. PMID 16121160. http://www.nature.com/nature/journal/v436/n7054/full/4361093a.html. 
  8. Dinh, L.; Nguyen T., Salgado H., Atzori M. (2009). «Norepinephrine homogeneously inhibits alpha-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole-propionate- (AMPAR-) mediated currents in all layers of the temporal cortex of the rat» (en inglés). Neurochem Res 34 (11):  pp. 1896–906. doi:10.1007/s11064-009-9966-z. PMID 19357950. 
  9. Lauter, Judith L.; P. Herscovitch, C. Formby, M.E. Raichle (1985). «Tonotopic organization in human auditory cortex revealed by positron emission tomography» (en inglés). Hearing Research (Elsevier B.V.) 20 (3):  pp. 199–205. PMID 3878839. http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6T73-485GKP8-G2&_user=4420&_coverDate=12%2F31%2F1985&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=gateway&_origin=gateway&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1733226283&_rerunOrigin=google&_acct=C000059607&_version=1&_urlVersion=0&_userid=4420&md5=524c5b1f7fbb49a7c34527688f33136d&searchtype=a. 
  10. a b Abbott, Alison (12 de marzo de 2002). «Neurobiology: Music, maestro, please!» (en inglés). Nature 416 (6876):  pp. 12-14. doi:10.1038/416012a. http://www.nature.com/nature/journal/v416/n6876/full/416012a.html. 
  11. Klinke, Rainer; Kral, Andrej; Heid, Silvia; Tillein, Jochen; Hartmann, Rainer (10 de septiembre de 1999). «Recruitment of the auditory cortex in congenitally deaf cats by long-term cochlear electrostimulation» (en inglés). Science 285 (5434):  pp. 1729–33. doi:10.1126/science.285.5434.1729. PMID 10481008. http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/285/5434/1729. 
  12. Strickland, Susan (2001). «Music and the brain in childhood development» (en inglés). Childhood Education 78 (2):  pp. 100–4. http://findarticles.com/p/articles/mi_qa3614/is_200101/ai_n8950759/. 
  13. Bertrand, O.; Tallon-Baudry, C.; Fischer, C.; and Pernier, J. (en inglés). Object representation and gamma oscillations. http://biomag2000.hut.fi/papers/0001.pdf. 
  14. Knief, A.; Schulte, M.; Fujiki, N.; y Pantev, C. (en inglés). Oscillatory Gamma band and Slow brain Activity Evoked by Real and Imaginary Musical Stimuli. 
  15. Petr Janata et al (2002). «The Cortical Topography of Tonal Structures Underlying Western Music» (en inglés). Science 298 (5601):  pp. 2167-2170. doi:10.1126/science.1076262. PMID 12481131. 
  16. Cassel (Septiembre 1986). «Topography of projections from the medial prefrontal cortex to the amygdala in the rat» (en inglés). Brain Research Bulletin 17 (3):  pp. 321-33. doi:10.1016/0361-9230(86)90237-6. PMID 2429740. 
  17. de Villers-Sidani, Etienne; E.F. Chang, S. Bao, M.M. Merzenich (2007). «Critical period window for spectral tuning defined in the primary auditory cortex (A1) in the rat» (en inglés). Journal of Neuroscience 27 (1):  pp. 180–9. doi:10.1523/JNEUROSCI.3227-06.2007. PMID 17202485. http://www.jneurosci.org/content/27/1/180.full.