Inteligencia, cerebros y plasticidad durante el desarrollo

Cayó en mis manos un artículo de Michael Thomas en el que se pregunta si los cerebros de las personas más inteligentes presentan una mayor plasticidad durante el desarrollo, a través del ciclo vital.

Basándose en modelos neuronales artificiales (ANN) sobre el desarrollo cognitivo, Thomas combina dos hechos empíricos:

1.- El incremento demostrado de la heredabilidad con la edad. Es decir, las diferencias genéticas que nos separan son más relevantes para comprender nuestras diferencias fenotípicas a medida que nos hacemos mayores.

2.- El (supuesto) hecho de que los individuos más inteligentes presentan cambios más rápidos, y durante más tiempo, de grosor cortical.

Se ha sugerido que los individuos más inteligentes disfrutan de un periodo más extenso en el que beneficiarse de las influencias del ambiente (critical periods).

Pero la cosa no está clara.

Si los cerebros de las personas más inteligentes son más susceptibles durante más tiempo al desarrollo cerebral, entonces podrían ser más sensibles a las influencias del ambiente durante un periodo de tiempo más largo. Y una mayor influencia del ambiente durante más tiempo, debe influir en una reducción de la influencia de los factores genéticos. Por tanto, el aumento de la relevancia de los factores genéticos debe ocurrir más tardíamente en los individuos más inteligentes.

Brant y sus colegas encontraron apoyo empírico a esa predicción, pero se desconoce el mecanismo causal:

“La hipótesis de que un desarrollo extendido es beneficioso para la adquisición de las más elevadas, y característicamente humanas, funciones cognitivas valoradas por los test de inteligencia no sirve, porque los individuos de mayor CI destacan cognitivamente desde el principio del proceso de desarrollo”.

Tampoco encaja el hecho de que los individuos más inteligentes tengan que esperar más tiempo, en su proceso de desarrollo, para buscar los ambientes coherentes con sus predisposiciones genéticas (esa es, de hecho, la implicación del aumento de la heredabilidad con la edad).

Y es aquí donde pueden ser relevantes los modelos computacionales porque a) permiten clarificar ideas teóricas, b) unifican datos a través de mecanismos comunes, y c) generan predicciones.

En este interesante, y complejo artículo, se usan tres propiedades de las redes neuronales artificiales (ANN) para intentar encajar las evidencias empíricas disponibles:

1.- Se simula el desarrollo cognitivo en poblaciones de individuos en las que la variabilidad en las trayectorias proviene de la neurocomputación interna o del ambiente externo.

2.- Se incluye un genoma artificial que especifica las propiedades neurocomputacionales de la ANN, y, por tanto, pueden crearse individuos de la población que varían por su parentesco genético.

3.- Los cambios en las propiedades estructurales de la ANN (p. e. en su conectividad) pueden dar pistas sobre los mecanismos que contribuyen a los cambios estructurales observados en el cerebro. En este caso se usan cambios de grosor cortical, tanto engrosamiento como adelgazamiento.

Los resultados observados son los siguientes:

1. Simular el hecho de que el aumento de la heredabilidad se produce más tarde en los individuos más inteligentes no exige que estos tengan un periodo más extenso de plasticidad cerebral. Su ventaja intelectual se observa tempranamente en el desarrollo.

2. Los niveles de conectividad cerebral son más altos en los más inteligentes de un modo prematuro, pero se produce una convergencia durante el desarrollo con los de los menos inteligentes.

El desarrollo cognitivo promovido por las redes neuronales covaría con un aumento de la heredabilidad. Y esta heredabilidad aumenta antes en los individuos menos inteligentes. Los cambios estructurales de las redes varían dependiendo del nivel intelectual.

Uno de los resultados más reveladores de esta investigación es que la heredabilidad puede aumentar sin que sea necesario un incremento de la correlación genes-ambiente:

“La heredabilidad puede aumentar antes en los individuos menos inteligentes sin recurrir a posibles diferencias en el ‘timing’ de los periodos críticos durante el desarrollo

(…) las diferencias de capacidad se observan tempranamente durante el desarrollo”.

Pero ¿cuáles son los mecanismos básicos que subyacen a esas diferencias?

La capacidad modula la reducción en el número de conexiones porque las redes neuronales de mayor tamaño son computacionalmente más poderosas, pero también pierden conexiones más rápido durante el proceso de poda sináptica (“en el mismo sentido en el que las montañas más altas presentan pendientes más escarpadas”).

La capacidad modula el aumento en la fuerza de las conexiones porque las redes neuronales de los menos capaces deben apuntalar en mayor grado, y más tardíamente en el desarrollo, sus redes de menor tamaño para alcanzar el rendimiento deseado.

De acuerdo con la hipótesis de los genes generalistas, la capacidad cognitiva general resulta de un elevado número de pequeñas diferencias en propiedades neurocomputacionales generales. Estas propiedades están bajo un fuerte control genético, pero la relación de los genes con las propiedades y de esas propiedades con la conducta es de muchos a uno (many to one):

“La influencia genética sobre la conducta vía las propiedades neurocomputacionales es relativamente consistente durante el desarrollo, aunque aumente la heredabilidad”.

Felizmente acabamos de cerrar una investigación en nuestro equipo que explora las relaciones de los cambios intelectuales y corticales (en grosor cortical y en el área de superficie cortical) durante el desarrollo en una muestra representativa de la población.

Modelamos simultáneamente ambos cambios, los psicológicos y los neuronales.

Y estos han sido los resultados:

1.- Existe una relación significativa entre cambios intelectuales y corticales, pero esa relación se atenúa con la edad.

2.- El usual proceso de adelgazamiento y contracción cortical es prematuro, más breve y disociado en los individuos más inteligentes.

3.- Los más inteligentes preservan su grosor cortical y poseen más superficie cortical al final de la adolescencia.

Es importante destacar que, según nuestros resultados, los cambios corticales son similares en individuos más y menos inteligentes, pero en los primeros, esos cambios:

A. Se producen prematuramente.

B. Son más breves, es decir, duran menos tiempo.

C. Nunca se producen a la vez, es decir, primero se observa adelgazamiento y después contracción.

Por tanto, igual que en la simulación de Thomas, no observamos que los más inteligentes presenten una mayor plasticidad, sino que en ellos los cambios se producen más rápidamente y de un modo prematuro.

Estos resultados son demasiado sugerentes, pero me pararé por ahora aquí.