Maduración anatómica y funcional del lóbulo frontal

Enrique Moraleda (a,b), Modesto Romero (a,b), María José Cayetano (a,b)

(a) Servicio de Evaluación y Rehabilitación Neuropsicológica.
(b) Universidad de Huelva.

Departamento de Psicología Clínica, Experimental y Social. Facultad de Ciencias de la Educación, Campus El Carmen, Huelva.

Resumen

La corteza frontal, y en concreto la prefrontal es la última zona del cerebro en alcanzar la madurez completa. Su desarrollo se caracteriza por un aumento inicial de las sinapsis para después disminuir, un aumento de las arborizaciones dendríticas en momentos tardíos y un proceso de mielinización que se prolonga hasta pasados los veinte años de edad. Estos cambios se producen por oleadas y correlacionan con avances en las capacidades cognitivas y emocionales que dependen del lóbulo frontal y que componen las funciones ejecutivas. Por lo tanto, a lo largo del desarrollo se observa una mejora progresiva en la capacidad de inhibir respuestas, la atención y la autorregulación de la conducta.

Palabras clave: Funciones ejecutivas, lóbulo frontal, maduración.

Abstract

The frontal cortex, specifically the prefrontal cortex is the last area of the brain to reach full maturity. Its development is characterized by an initial increase and then decrease synapses, an increase of dendritic arborizations in later times of growth and myelination process that continues until after twenty years of age. These changes occur in successive waves and correlated with increases in executive functions, ie, cognitive and emotional capacities that depend on the frontal lobe. Therefore, throughout the development shows a gradual improvement in the ability to inhibit responses, attention and self-regulation of behavior.
Key words: Executive functions, frontal lobe, maturation.

Introducción

A lo largo de la infancia se producen espectaculares mejoras en las capacidades cognitivas y emocionales gestionadas por las funciones ejecutivas y que prosiguen hasta la adultez. Muchos de estos cambios están relacionados con el desarrollo de los lóbulos prefrontales, los cuales son los últimos en completar su desarrollo. Aunque tradicionalmente se ha considerado que los niños menores de seis años no habían desarrollado en absoluto las funciones ejecutivas y que sus lóbulos frontales no eran funcionales; últimamente se ha observado que estas capacidades se encuentran presentes de manera emergente y se van desarrollando a medida que se produce la maduración del lóbulo frontal hasta completarse a finales de la adolescencia e incluso en la edad adulta.

Maduración anatómica

Como ya hemos apuntado, el lóbulo frontal es la última estructura cerebral en alcanzar la madurez, mostrando una evolución continua a lo largo de todo el periodo de crecimiento e incluso en etapas posteriores. Este desarrollo no sigue un ritmo continuo, sino que se va produciendo en sucesivas oleadas en las que encontramos picos y mesetas en lo referente a los cambios observados.

A partir del nacimiento nos encontramos ante un crecimiento continuo de la sustancia gris del área prefrontal que dura aproximadamente hasta los doce años de edad y después decrece gradualmente (García-Molina y cols, 2009), mientras que por el contrario la cantidad de sustancia blanca sigue creciendo durante toda la adolescencia (Giedd y cols, 1999) sobre todo en la zona prefrontal dorsolateral. Por lo tanto, la proporción de sustancia gris disminuye entre la infancia y la adolescencia mientras que con la sustancia blanca ocurre el fenómeno inverso, ya que sigue aumentando su volumen hasta llegar a la edad adulta.

Este incremento en la sustancia blanca se debe al proceso de mielinización. La mielinización comienza antes en las vías sensoriales para proseguir en las motoras, siendo las zonas de asociación las más tardías, sobre todo el lóbulo frontal que no finaliza este proceso hasta bien avanzada la veintena. La mielinización termina primero en la corteza órbito-frontal y posteriormente en el cortex dorsolateral (Pandya y Barnes, 1987). El desarrollo de las conexiones entre el lóbulo frontal y el resto de la corteza se ve marcado por la existencia de tres periodos de aceleración del crecimiento (Thacher, 1991). El primero se produce entre el año y medio y los cinco años, el segundo de los cinco a los diez y el tercero de los diez a los catorce.

Por otro lado, la densidad de las neuronas en las áreas frontales es mayor en el recién nacido y se va reduciendo durante los primeros seis meses (Orzhekhovskaya, 1981). En cuanto a la actividad metabólica del lóbulo frontal, en los primeros años de vida (sobre todo entre los tres y los nueve años) es superior a la de los adultos, pero se acaba igualando antes de cumplir los diez años (Chugani, 1998).

Durante los primeros dos años se produce un gran crecimiento de la arborización dendrítica prefrontal que produce una mejora en la conexión entre ambos hemisferios cerebrales y de estos con el tálamo (Herschkowitz, 2000). La cantidad de dendritas sigue aumentando entre los dos y los siete años al mismo tiempo que disminuye la densidad neuronal. En cuanto a la asimetría cerebral, durante los primeros meses tras el nacimiento se produce un mayor desarrollo dendrítico en el hemisferio derecho pero a partir de los seis meses la tendencia se invierte, observándose unos sistemas dendríticos más desarrollados en el hemisferio izquierdo que se mantienen así durante los siguientes años (Sheibel, 1990). Este fenómeno parece estar relacionado con el surgimiento del lenguaje y el aumento de su uso y complejidad.

Desde el nacimiento hasta los doce o quince meses se producen rápidos cambios en la densidad sináptica, que aumenta hasta los dos años aproximadamente. La mayor densidad sináptica se encuentra entre los doce y los veinticuatro meses y posteriormente desciende hasta llegar al final de la adolescencia (Gazzaniga y cols, 2002). Esta disminución de las sinapsis prefrontales durante las primeras dos décadas de vida (Bourgeois y cols, 1994) puede deberse a un aumento de la capacidad funcional de las neuronas, de modo que el aumento de las habilidades cognitivas y emocionales relacionadas con las funciones ejecutivas que se produce en la adolescencia se debe a un cambio estructural de los circuitos sinápticos y no a un aumento de la cantidad de sinapsis existentes (Brodal, 2004). Durante este periodo se eliminan las conexiones menos empleadas mientras que aumentan las que se estimulan con frecuencia, de modo que existe un correlato funcional entre el número de conexiones y la actividad del cerebro, pasando de un exceso de sinapsis que permitiría responder a los requerimientos del ambiente a una especialización en la que sólo perdurarían las sinapsis más estimuladas (Huttenlocher y Dabholkar, 1999; Sternberg y Powell, 1983).

Maduración funcional

Las funciones ejecutivas son capacidades cognitivas y de gestión emocional que dependen principalmente de los lóbulos frontales. Las funciones ejecutivas tardan mucho tiempo en madurar completamente y van evolucionando durante toda la infancia y la adolescencia.

En lo referente a la primera infancia se desarrollan en dos etapas: El primer periodo abarca los tres primeros años de vida, etapa en la que aparecen las capacidades emergentes que son necesarias para el posterior desarrollo de las funciones ejecutivas. En un segundo periodo que alcanza hasta los cinco años se integran estas capacidades previas que permiten la aparición de la memoria de trabajo, la inhibición y la flexibilidad cognitiva (Diamond, 2006), dando lugar a una conducta mucho más sofisticada y controlada.

Los rudimentos de las capacidades cognitivas dependientes del lóbulo frontal se observan aproximadamente sobre los seis meses, momento en el los niños realizan conductas de las que se infiere que intuyen la existencia de las relaciones de causalidad y pueden iniciar y mantener conductas con un objetivo simple e inhibir aquellos otros comportamientos que les impedirían alcanzar la meta. Aunque su aparición es temprana, este tipo de capacidades no se muestran afianzadas hasta los dieciocho meses aproximadamente (Welsh, 2002). Se trata de capacidades muy primitivas y poco estables que no aparecen en todos los contextos y que sufren grandes desfases entre distintos tipos de tarea.

La memoria de trabajo surge aproximadamente a la edad de ocho meses. En primer lugar aparece la modalidad no verbal y posteriormente la de tipo verbal (Barkley, 2001). Esta capacidad permite a los niños operar mentalmente sobre estímulos que están manteniendo en el foco atencional, lo cual facilita la realización de algunas conductas, como por ejemplo la imitación.

La inhibición de conductas comienza a estar presente, aunque de manera rudimentaria, entre los seis y los dieciocho meses, lo cual permite el desarrollo de conductas encaminadas a una meta así como el autocontrol. Durante el segundo año los niños pueden mantener y manipular la información con más eficiencia, lo cual les otorga un mayor control cognitivo sobre la conducta (García-Molina y cols, 2009). En este mismo periodo se produce un gran desarrollo en la capacidad para la regulación emocional, la cual comenzaría a notarse sobre todo a partir de los seis meses (Dawson y cols, 1992).

A partir del segundo año comienzan a observarse nuevas conductas relacionadas con un mayor nivel de las funciones ejecutivas. Se trata de la planificación, la flexibilidad de la conducta y el autocontrol, que aun se encuentran en un nivel muy reducido pero que irán perfeccionándose durante el desarrollo. En estas primeras etapas los niños aun no tienen capacidad para regular su propia conducta, por lo que son frecuentes las estereotipias y las perseveraciones, que desaparecen con el surgimiento de los programas de acción complejos (Luria, 1995). En un comienzo los niños pueden regular sus acciones mediante órdenes externas, pero a lo largo del tiempo pueden internalizar este control y autorregularse mediante autoinstrucciones sobre los cuatro años.

Entre los tres y los cinco años se desarrollan estas habilidades de manera que los niños ya pueden autorregularse con bastante éxito y disponer de mucha más flexibilidad cognitiva, componentes básicos de las funciones ejecutivas. Este desarrollo de las funciones ejecutivas permite el surgimiento de las capacidades cognitivas complejas así como la adaptación a situaciones sociales, de manera que a partir de los seis años los niños pueden resolver problemas sencillos tanto desde el punto de vista intelectual como del emocional y social.

Aparentemente el periodo de mayor desarrollo de las funciones ejecutivas se produce en torno a los siete años, pero el desarrollo continúa aun, de manera que algunos de sus componentes se alcanzan sobre los doce años y no se consigue el nivel adulto hasta aproximadamente los quince o incluso los diecisiete años (Passler y cols, 1985). A los seis años se consigue una adecuada inhibición motora, a los diez los niños ya no presentan perseveraciones, siendo su capacidad para inhibir respuestas irrelevantes similares a la de los adultos. Así mismo, a los 12 años la atención es equivalente a la de los adultos (Passler y cols, 1985). No obstante, algunas capacidades como la ordenación de estímulos en el tiempo aun no se ha alcanzado definitivamente a esta edad. En cuanto la planificación, anticipación y elaboración de metas, todavía no se han logrado totalmente a los diez años.

Es durante el último pico de desarrollo del lóbulo frontal, producido en las fases finales de la adolescencia, cuando culmina la adquisición de las funciones ejecutivas con la consecución de las mismas capacidades que los adultos. Cabe destacar que en ocasiones este periodo se prolonga hasta más allá de los veinte años. Este momento coincide con la etapa final de adquisición de las operaciones formales propuesta por Piaget que permiten realizar operaciones de segundo orden y dominar el pensamiento abstracto. No obstante cabe destacar que no todos los individuos consiguen desarrollar plenamente el pensamiento formal, pues algunos factores como la educación y las necesidades adaptativas parecen ser necesarias para su completa adquisición.

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