Estudio morfológico y funcional del área de Broca en gemelos monocigóticos

TESIS DOCTORAL ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS ALMUDENA ESTER PÉREZ LARA LICENCIADA EN MEDICINA DEPARTAMENTO DE RADIOLOGÍA Y MEDICINA FÍSICA, OFTALMOLOGÍA Y OTORRINOLARINGOLOGÍA 2015 DIRECTORES: PROF. DR. RAFAEL RUIZ CRUCES DRA. BEATRIZ ASENJO GARCIA AUTOR: Almudena Ester Pérez Lara http://orcid.org/0000-0001-6707-1928 EDITA: Publicaciones y Divulgación Científica. Universidad de Málaga Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercialSinObraDerivada 4.0 Internacional: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/legalcode Cualquier parte de esta obra se puede reproducir sin autorización pero con el reconocimiento y atribución de los autores. No se puede hacer uso comercial de la obra y no se puede alterar, transformar o hacer obras derivadas. Esta Tesis Doctoral está depositada en el Repositorio Institucional de la Universidad de Málaga (RIUMA): riuma.uma.es AGRADECIMIENTOS A Dios, por darme las dos cosas que siempre pido: fuerza y paciencia. Al Prof. Dr. Rafael Ruiz Cruces, director de esta tesis doctoral, por sus consejos, por su ayuda en el curso no siempre fácil de este proyecto y por tener una actitud siempre positiva ante todo obstáculo. A la Dra. Beatriz Asenjo García, directora de esta tesis doctoral, neurorradióloga y maestra, por transmitirme su amor por la neurorradiología y por su inestimable guía y apoyo. Al Departamento de Radiología y Medicina Física y al Departamento de Fisiología de la Universidad de Málaga, por su colaboración en la elaboración de este trabajo, y especialmente a D. Manuel Pérez Martínez, amigo, maestro y siempre buen consejero. A la Unidad de Imagen Molecular del CIMES, concretamente a Nuria Roé, Francisco Alfaro y José Antonio Ruiz, por su participación en el desarrollo de este proyecto. A Paulo Branco y a la Universidad de Oporto, por su colaboración en los análisis realizados. A todos los participantes en este proyecto de tesis doctoral que se han ofrecido de forma desinteresada para colaborar en el desarrollo de la ciencia, y al Ayuntamiento de Archidona por su ayuda en la búsqueda de gemelos. A Iskandar Tamimi, mi querido marido, mi buen amigo y mi mejor compañero, por hacer que las cosas difíciles parezcan fáciles. A mis padres, por dármelo todo sin pedir nada a cambio. A mi madre por sus magníficas ilustraciones para este trabajo. A mi familia y a mis amigos, incondicional apoyo, compañía y calor. A las dolorosas ausencias y a las esperadas bienvenidas, que no verán cómo termina este proyecto. A todos ellos, gracias. Sabiduría ante todo, adquiere sabiduría; y con todas tus posesiones, adquiere conocimiento. Proverbios 4:7 ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 6 ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 7 “The brain is the organ of destiny. It holds within its humming mechanism secrets that will determine the future of the human race” William Penfield, The Second Career. 1963 El conocimiento preciso de la anatomía y la fisiología cerebral ha supuesto una preocupación para científicos de todas las épocas. Actualmente, el descifrado de las intrincadas redes funcionales cerebrales constituye una fuente de investigación en auge para neurólogos, psicólogos, neurofisiólogos, bioquímicos, neurocirujanos y especialistas en diagnóstico por imagen. La enrevesada anatomía de los diferentes componentes del sistema nervioso central (SNC) añadida al número de funciones que puede ejecutar convierten al SNC en el órgano más complejo del cuerpo humano. Es capaz de recibir información del medio interno y externo, de integrarla y de generar una respuesta acorde que permita facilitar la adaptación del individuo al medio. La ciencia, desde la necesidad de clasificar, jerarquizar y entender el funcionamiento del cerebro humano ha simplificado en numerosas ocasiones este sistema, intentando atribuir funciones concretas a regiones limitadas de forma separada y taxativa. La evolución de la metodología científica junto con el desarrollo de una instrumentación cada vez más precisa que permite acercarse a la realidad del funcionamiento cerebral han permitido un incremento exponencial del conocimiento acerca de la fisiología de los distintos procesos mentales. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 8 Estudios recientes han demostrado que el cerebro como órgano no es un conjunto de sistemas aislados que funcionan de forma autónoma y ajena a otras estructuras produciendo actividades propias e independientes, sino que es una compleja red funcional y anatómica interconectada y dependiente de un exquisito orden, coordinación y sincronización de los diferentes elementos que la componen. Al final, al igual que en una orquesta, cada instrumento que parece independiente forma parte de un todo, aporta notas únicas y necesarias para que la melodía sea perfecta, pero por sí solo no es capaz de interpretar la partitura al completo. El avance en técnicas de neuroimagen de los últimos años ha sido fundamental para mejorar nuestra comprensión sobre las diferentes funciones cerebrales, no sólo en cuanto a la localización topográfica de áreas responsables de determinadas actividades sino también acerca de las relaciones con otras regiones que clásicamente no se vinculaban con dichas funciones. Existen grandes proyectos internacionales que pretenden descifrar el funcionamiento cerebral como the Organization for Human Brain Mapping. En los últimos quince años se ha producido una gran actividad científica dirigida a la localización de las funciones cerebrales, a su correlación con estados de salud y enfermedad y al estudio de la relación anatómica y funcional por imagen con las capacidades neuropsicológicas implicadas en determinadas tareas. A este respecto, destacan los estudios de resonancia magnética funcional (RMf), desarrollada recientemente y con una relevancia creciente dada la gran cantidad de datos que puede aportar en el campo de la neurociencia. La capacidad de estudiar en vivo de forma no invasiva las funciones cerebrales, pudiendo contar con la colaboración activa del sujeto que participa en el estudio, hacen de la RMf una técnica de gran utilidad cuya transcendencia se establecerá presumiblemente en las próximas décadas. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 9 A este respecto, actualmente se están aplicando técnicas de RMf para estudiar la influencia de la carga genética en las funciones cerebrales, campo que hasta ahora únicamente se había podido analizar a través de estudios cognitivos y neuropsicológicos y con pruebas de medicina nuclear en el campo de la neuroimagen. La posibilidad de demostrar similitudes en la activación cerebral asociada a cierta función entre dos sujetos genéticamente idénticos permitiría establecer de forma indirecta qué papel tiene la genética en la ejecución de las funciones cerebrales y en su localización topográfica cerebral. Este conocimiento pretende aportar luz sobre la influencia de la genética y del ambiente en las funciones mentales para intentar resolver una incógnita constante en el ser humano: quiénes somos y cómo funcionamos. ¿La presencia de determinada carga genética nos permite desarrollar mejor ciertas capacidades? ¿Hasta qué punto puede influenciarse el aprendizaje y el progreso en determinadas funciones por factores ambientales? ¿Cuánto “pesa” nuestra herencia en el talento para realizar tareas? En este maremágnum de preguntas e incógnitas que despiertan gran curiosidad en el mundo científico y en la sociedad, las técnicas de neuroimagen son de gran utilidad para rastrear pistas que permitan progresivamente aumentar el conocimiento disponible sobre la anatomía y función cerebral. Lo complicado es, sin duda, saber qué se quiere estudiar, cómo estudiarlo y cómo interpretar los datos obtenidos. Son muchas las cuestiones que se plantean y escaso el conocimiento hasta el momento, por lo que el campo de investigación disponible es enorme. Como decía Santiago Ramón y Cajal hace ya más de cien años, “El cerebro es un mundo que consta de numerosos continentes inexplorados y grandes extensiones de territorio desconocido”. Este concepto es aplicable aún hoy día y, posiblemente, durante algunas décadas más. En el momento actual, numerosos científicos como Margarita Salas (profesora ad honorem ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 10 del CSIC) o Uta Firth (profesora emérita del University College London) afirman que el reto del siglo XXI será el conocimiento del cerebro y que éste será la ciencia del futuro. Este trabajo pretende, desde una perspectiva neurofisiológica y de imagen anatómica y funcional, aportar luz sobre la influencia genética en la anatomía y función del área de Broca. O, lo que es lo mismo, explorar un trocito del desconocido gran mundo de la neurociencia. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 11 2. MARCO TEÓRICO ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 12 ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 13 2.1. Evolución histórica del estudio de la función cerebral. La evolución tecnológica de los últimos años ha permitido el desarrollo de nuevos métodos para el estudio de la anatomía y de la función de las diferentes áreas cerebrales, especialmente en el campo del diagnóstico por imagen que se encuentra en auge actualmente debido al abanico de opciones de estudio y a la rentabilidad de algunas técnicas de reciente aplicación. El estudio de la función cerebral ha sido un tema de dedicación para científicos y filósofos desde hace siglos. En la antigüedad numerosas culturas postularon diferentes teorías e hipótesis que intentaban explicar el origen del pensamiento, del raciocinio y de las emociones. En tanto que la cultura asiria consideraba que la base del razonamiento se encontraba en el hígado, los egipcios pensaban que el alma y los recuerdos se ubicaban en el corazón (de hecho, el cerebro se desechaba como órgano de escaso valor mientras que otras vísceras se embalsamaban con sumo cuidado). Numerosos filósofos y anatomistas griegos, como Platón o Alcmeon, realizaron aportaciones teóricas sobre la función cognitiva. Según Aristóteles los procesos mentales (la inteligencia, la consciencia y las emociones) tenían lugar en el corazón, y el cerebro era un mero sistema para enfriar la sangre de tal forma que el temperamento dependía de la capacidad del cerebro para controlar la temperatura sanguínea; así lo describía en De motu animalium, S. IV a.C., afirmando que “el corazón es el asiento y origen del alma y del control del movimiento voluntario, mientras que el cerebro es un órgano de menor importancia”. Por otro lado, también en el S. IV a. C. Hipócrates defendía la hipótesis de que las funciones cognitivas y las emociones se ubicaban en el cerebro; este pensamiento se refleja en un escrito sobre la epilepsia en el que afirmaba que “los hombres deben saber que de ningún otro lugar sino del cerebro proceden las alegrías, ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 14 los placeres, la risa y las diversiones, y los dolores, penas, tristezas y lamentaciones, y a través del cerebro, de manera especial, adquirimos la sabiduría y el conocimiento… y sabemos lo que son lo viciado y lo justo, lo que son el mal y el bien, lo dulce y lo amargo”. (1, 2) El primer científico que postuló la existencia de una relación entre las estructuras cerebrales y su función fue Galeno en el S II a. C., basándose en estudios anatómicos mediante la disección de animales. Describió que las sensaciones debían transmitirse al cerebro, y que el cerebelo controlaba la función motora muscular. Además estableció las bases de lo que se conoce como la teoría de la “localización ventricular”: teorizó que el movimiento de líquido cefalorraquídeo (LCR) dentro de las cavidades ventriculares cerebrales y hacia los nervios periféricos permitiría la percepción sensorial y la actividad motora. (2) La teoría de la “localización ventricular” se desarrolló y amplió en siglos posteriores por estudiosos como el obispo Nemesio o San Agustín, defendiendo que las funciones cerebrales se ubicaban en distintas localizaciones dentro de los ventrículos cerebrales, “las cámaras”: La primera cámara la constituían los dos ventrículos laterales, la segunda cámara se situaba en el tercer ventrículo y la tercera en el cuarto ventrículo. Dentro de estas cámaras se localizaban todas las funciones mentales: razonamiento, memoria, imaginación, lógica, etc. (2) Esta doctrina se mantuvo en vigor durante casi quince siglos, en los cuales diferentes científicos, anatomistas y filósofos como Leonardo Da Vinci, Vesalio o Descartes realizaron aportaciones al conocimiento anatómico y a la teorización de los mecanismos cognitivos, aunque siempre basándose en la teoría de la “localización ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 15 ventricular” de la función cerebral. Da Vinci elaboró los primeros mapas de función cerebral basados en la anatomía ventricular; para ello, rellenaba las cavidades ventriculares de cadáveres empleados para disección con cera, obteniendo así modelos anatómicos exactos sobre los que describir los mapas funcionales. También existían aportaciones teóricas de otros filósofos, como Descartes que pensaba que el líquido cefalorraquídeo contenía espíritus físicos que fluían desde la glándula pineal. (1, 2) En siglos posteriores (S. XVI-XVIII), gracias a la mayor posibilidad de realizar disección de cadáveres humanos (que había estado prohibida previamente por la ley del imperio romano, por la sharia -ley islámicay por la Iglesia), se comienza a dudar de la validez de la teoría de la localización ventricular. Se describe de forma detallada la anatomía del cerebro humano, estableciendo la existencia de una sustancia gris y una sustancia blanca y su conexión con los nervios periféricos. Este hallazgo planteó que la ubicación de las funciones cognitivas se encontraba en el tejido cerebral y no en las cavidades ventriculares. Pese a esto, no se consiguió durante siglos una adecuada correlación entre la función cerebral y su localización anatómica. (2) No se comenzó a estudiar de forma reglada y científica la localización de las funciones cerebrales hasta el S. XIX, desarrollándose la idea de que los diferentes procesos mentales y cognitivos debían tener una representación anatómica delimitada y una distribución constante en el mapa cerebral que habían descrito los anatomistas en siglos anteriores. (2, 3) El primer acercamiento científico a la elaboración de mapas de funcionalidad cerebral fue el realizado por los frenólogos. La escuela de la frenología fue fundada por Franz Josef Gall. Según la base teórica de la frenología, el volumen de tejido cerebral ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 22 en las funciones cerebrales, analizando mediante ciertos paradigmas las áreas de activación en gemelos monocigóticos con objeto de establecer la presencia de similitudes estadísticamente significativas. Este último caso de aplicación de la técnica de RMf es el que se emplea en este proyecto de tesis doctoral. (7) ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 23 2.2. Anatomía y fisiología del área del lenguaje. El mecanismo por el cual el cerebro es capaz de producir y comprender el lenguaje es aún un capítulo con importantes incógnitas en el campo de la neurociencia. Antes de comenzar este apartado, es importante destacar que existe una gran variabilidad en la nomenclatura anatómica empleada en la descripción de algunas estructuras cerebrales; por este motivo en este trabajo se empleará la nomenclatura utilizada en el atlas de Talairach. La localización de las áreas cerebrales se ha hecho tradicionalmente mediante el mapa de áreas de Brodmann (basado en conceptos de citoarquitectura) y es probablemente la metodología más extendida; en este apartado se empleará en algunos casos. (8, 9) El estudio de la anatomía topográfica cerebral se ha basado clásicamente en la observación de lesiones cerebrales y su correlación con la función afectada tras un evento lesivo, como se comentó en el apartado de historia de los estudios funcionales. Concretamente, en la investigación sobre las áreas corticales implicadas en la función lingüística, se analizaba de forma minuciosa la sintomatología de pacientes con alteraciones del lenguaje y posteriormente se indagaba sobre la posible lesión que la producía, bien mediante autopsia tras el fallecimiento del paciente o por conocimiento de su historia clínica (traumatismo en determinada región craneal, evento vascular, etc). De esta forma se relacionaron los diferentes desórdenes del lenguaje con ciertos tipos de afasias bien definidas y descritas, y éstas a su vez con lesiones estructurales en determinadas áreas cerebrales que justificaban la sintomatología neurológica. (8, 10) Se describieron mediante este método dos áreas anatómicas con diferente participación en el proceso lingüístico: el área motora o área de Broca y el área ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 24 perceptiva o área de Wernicke. Estas dos áreas se encuentran interconectadas por un tracto de sustancia blanca, el fascículo arcuato. (10) El área de Broca clásica se localizó mediante estudios anatomofuncionales en la pars opercularis y en la porción posterior de la pars triangularis (ubicadas ambas en el giro frontal inferior), correspondientes a las regiones de Brodmann (BA) 44, así como en la parte posterior de la BA 45 (en el atlas de Talairach correspondería al giro frontal inferior, así como a parte de la ínsula). (10) El área de Wernicke se describió con menor precisión, estando ubicada en algunas zonas del giro supramarginal, en el giro angular, en la base del giro temporal superior y medio y en el planum temporale (áreas BA 22, 37, 39 y 40, que correspondería en el atlas de Talairach al giro temporal superior, medio e inferior, al giro fusiforme, giro parahipocampal, giro occipital medio, giro occipital superior, giro angular, giro supramarginal, lóbulo parietal inferior, precuña y a la porción más temporal de la ínsula). (10) La afasia de Broca, producida por una lesión que afecte al área de Broca, se describió como una afasia de tipo motor en la que se altera la elaboración y producción del habla, motivo por el cual se denominó afasia no fluente. El lenguaje es pobre en palabras y se producen parafasias y problemas en la articulación sintáctica. Sin embargo, la comprensión del lenguaje verbal y leído es normal. Broca describió por primera vez un caso de afasia no fluente con lesión anatomofuncional demostrada tras estudiar al Sr. Leborgne, apodado “tan-tan”, ya que era ésta la única sílaba que podía pronunciar; su entendimiento del lenguaje era normal sin embargo. Tras su muerte se realizó una autopsia que demostró una malformación cerebral situada en el lóbulo frontal izquierdo, concretamente en el área de Broca clásica. (10) ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 25 La afasia de Wernicke, producida por una lesión en el área homónima, es la conocida como afasia fluente. Los pacientes con afasia de Wernicke presentan un lenguaje verborreico empleando un discurso distorsionado e ininteligible con neologismos y parafasias. Pese a que elaboran el discurso de forma adecuada a nivel motor, la comprensión se encuentra severamente afectada. (10) Figura 2. 1. Representación de las áreas clásicas descritas por Broca (azul) y Wernicke (amarillo) en una imagen lateral del encéfalo. Estas áreas dan nombre a las afasias que se producen tras la lesión de cada región de forma respectiva; la descripción de estas áreas fue posible gracias a la identificación topográfica de lesiones cerebrales que causaban afasia. El fascículo arcuato es la estructura que conecta las áreas de Broca y Wernicke, y su lesión produce una descoordinación de ambas. Ambas áreas funcionan ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 26 correctamente pero no de forma vinculada, produciéndose una afasia de conducción. Esta afasia se caracteriza por tener conservado el discurso y por presentar parafasias fonémicas, autocorrección y una comprensión conservada. (10) El modelo descrito es el que clásicamente se ha aceptado como esquema simplificado de la función lingüística. Según los datos reflejados en la literatura reciente sobre la producción del lenguaje tanto en sujetos sanos como en pacientes afásicos, este modelo no es del todo correcto como sustrato anatómico de la función lingüística. Existe una evidencia creciente (demostrada por estudios neuropsicológicos) de que las áreas de Broca y Wernicke no son específicas para el lenguaje sino que realizan procesos más reducidos que llevan a la producción conjunta del lenguaje y también a funciones no lingüísticas. Además se ha demostrado la existencia de otras áreas cerebrales con funciones específicas en el procesado lingüístico que no se consideraron en el modelo clásico descrito anteriormente. (10, 11) Actualmente, gracias a la combinación de técnicas de imagen y estudios neurofisiológicos, se ha conseguido afinar la localización topográfica de las subfunciones del lenguaje. De esta forma, los estudios basados en PET y SPECT así como la RMf combinada con técnicas fisiológicas como la magnetoencefalografía (MEG) o los estudios invasivos como el test de Wada con inyección selectiva de barbitúricos han ampliado el conocimiento existente sobre el lenguaje, publicándose numerosos artículos sobre este tema de forma reciente.(7) Como base, la anatomía de las regiones cerebrales dedicadas a la función lingüística es inconstante y diferente entre individuos, según los datos obtenidos en estudios realizados con PET y RMf tal como describió Ojemann en 1989. Además se ha observado una escasa asociación entre los tipos de afasia y las áreas que supuestamente ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 27 debían estar lesionadas para justificar dicha sintomatología, según muestra un trabajo de análisis retrospectivo de TC en pacientes afásicos. De hecho, se han descrito casos de afasias en los que la lesión observada en el TC producía un déficit funcional no atribuible al área afectada y sí a otro centro teóricamente intacto. (10, 11) A la luz de estas nuevas aportaciones se ha sugerido un nuevo esquema de representación de la función lingüística, en el cual el lenguaje se describiría por un modelo que consta de niveles de organización. La función lingüística no se atribuye de forma taxativa a diferentes áreas estrictamente localizadas, sino al concepto de “red funcional”, un complejo sistema de áreas corticales interconectadas que en conjunto producen el lenguaje. (8, 10) Según este modelo funcional, el lenguaje se dividiría en diferentes componentes interrelacionados: ortografía, fonológico, sintáctico y un componente semántico-léxico. Cada uno de estos componentes, que convergen en una función lingüística única y común, tiene su representación anatómica y funcional demostrada por estudios de neuroimagen funcional. (10) Los trabajos sobre procesado ortográfico han mostrado áreas de activación en el giro frontal anteroinferior y en el córtex parietal posterior, mientras que los estudios sobre procesado fonológico han reflejado activación en la pars opercularis del giro frontal inferior (la clásicamente conocida como el área de Broca) y en el giro temporal superior. El procesado sintáctico genera zonas de activación en la porción más inferior del opérculo frontal, y el procesado semántico-léxico muestra activación en el área clásica de Wernicke, en el área clásica de Broca y en el córtex temporal medio y anterior. (10) ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 28 La utilización de estos subcomponentes como substrato anatomofuncional del lenguaje se está extendiendo como método para la clasificación clínica de las afasias. Al contrario que la teoría clásica basada en las áreas de Broca y Wernicke, este modelo considera cada aspecto del procesado funcional lingüístico de forma separada. Los conceptos de afasia empleados hasta el momento son inapropiados e incompletos ya que no identifican de forma específica la parcela del lenguaje afectada, y las aproximaciones previas sólo son parciales. (10) Figura 2.2. Representación de la localización en la superficie cerebral de los diferentes componentes del lenguaje: ortográfico (rojo), fonológico (azul), sintáctico (marrón) y semántico-léxico (amarillo). ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 29 2.2.1. Subfunciones del lenguaje. Para facilitar el análisis de la función del lenguaje en global, estudiaremos de forma separada la comprensión del lenguaje, la producción del lenguaje, la recuperación de palabras, la articulación del lenguaje y la monitorización del lenguaje. (9) Es preciso primero describir las estructuras anatómicas implicadas de forma directa en estas subfunciones: (9) - En lóbulo frontal: giro frontal inferior (con pars opercularis, triangularis y pars orbitalis), giro frontal superior, giro frontal medio, giro precentral, córtex motor suplementario y área anterior al córtex motor suplementario. - En lóbulo parietal: giro supramarginal y giro angular. - En lóbulo temporal: giro temporal superior, giro temporal medio, giro temporal inferior, polo temporal, planum temporale y giro de Heschl. - En lóbulo occipital: área ventral y dorsal occipital y área ventral y dorsal occipitotemporal. - El lóbulo de la ínsula también tiene áreas necesarias para la producción del lenguaje. Además existen otras áreas implicadas en la función del lenguaje, sin ser responsables directas de la producción y entendimiento del mismo. El lenguaje no transmite exclusivamente un mensaje, sino que también tiene aspectos emocionales, sensoriales, relacionados con la memoria y con otras funciones no directamente vinculadas con la función primaria. Inevitablemente las áreas relacionadas con estos procesos se activarán durante la producción, emisión y comprensión del lenguaje. (9) ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 30 Figura 2.3. Áreas cerebrales más relevantes implicadas en el lenguaje. Imagen lateral del encéfalo (A), e imagen con exposición de la ínsula tras exéresis del opérculo frontal (B). En la imagen A el lóbulo frontal está representado en verde, el lóbulo temporal en azul, el lóbulo parietal en amarillo y el lóbulo occipital en rojo. En la imagen B el lóbulo de la ínsula se representa en celeste. pOr= pars orbitalis; pTr= pars triangularis; pOp= pars opercularis; CPc= córtex precentral; CMs= córtex motor suplementario; aCMs= área anterior al córtex motor suplementario; GSm= giro supramarginal; GA= giro angular; GH= giro de Heschl; PT= planum temporale; PoT= polo temporal; OT= regiones occipito-temporales; O= regiones occipitales. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 31 A continuación se explican las subfunciones que componen de forma global el proceso del lenguaje. Comprensión del lenguaje El objetivo del lenguaje hablado es poder obtener información con sentido y estructura lógica a partir del procesado de un mensaje auditivo. (9) La información no se limita únicamente al contenido del mensaje, sino también al tono empleado, timbre, intención, volumen, contexto y gestos transmitidos por el orador; no se debe pensar en la comprensión del lenguaje como una mera parcela de la función lingüística, sino como una integración del lenguaje con otras funciones y con influencia de la actitud y visión del oyente, que no actúa como mero receptor del mensaje sino que interpreta el conjunto de palabras en el contexto de la información recibida. (9) Por este motivo, la compresión de oraciones tiene variables semánticas, contextuales y sintácticas: es necesario valorar el mensaje auditivo (considerando además la entonación, timbre, volumen, etc), el visual (gestos del hablante, movimiento de labios, expresión facial), el conocimiento previo del mundo que tiene el oyente (que será su planteamiento de base para realizar la interpretación del mensaje) y el contexto en el que se produce la comunicación. Cuando se emite el mensaje, se requiere un cierto tiempo hasta que se consigue realizar una correcta interpretación del mismo, por lo que en la comprensión actúa de forma muy importante la memoria a corto plazo. (9) La comprensión del lenguaje se divide en procesos que van desde aspectos simples a los más complejos, y que se realizan de forma progresiva. Los resumimos en esta tabla, reflejando las estructuras anatómicas responsables de cada proceso: (9) ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 38 - Fascículo inferior occipito-frontal: vía subcortical implicada en la conexión semántica ventral. En él convergen fibras de áreas temporales superiores y posteriores que se unen con las regiones prefrontal dorsolateral y orbitofrontal lateral. Existe la hipótesis de que este tracto además elabora conexiones entre las áreas responsables de las funciones de compresión de oraciones y de la fonología, por lo que conjuntamente este fascículo participaría en la función de adquisición del lenguaje. - Fascículo longitudinal superior: tracto implicado en la conexión fonológica dorsal. Conecta áreas parietotemporales con el lóbulo frontal. Presenta dos subcomponentes; por un lado se encuentra el fascículo arcuato clásico (que conecta las áreas clásicas de Broca y Wernicke directamente) y por otro existe un tracto paralelo y lateral al anteriormente descrito que funciona como vía indirecta (llamado fascículo longitudinal superior lateral). Mientras que el fascículo arcuato funciona como una vía de la función fonológica, el fascículo longitudinal superior lateral participa en la percepción y articulación del lenguaje. - Fascículo subcalloso: tracto de sustancia blanca en torno al ángulo lateral del asta frontal que conecta el giro cingular y el área motora suplementaria con el núcleo caudado. Este tracto está implicado en el comienzo y planificación de los movimientos necesarios para el lenguaje; las lesiones de mayor importancia de este fascículo son las que afectan a la porción posterior del mismo. - Tracto común: es el tracto final necesario para la producción del lenguaje. Se ubica bajo el área motora inferior y bajo el área sensitiva donde está ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 39 representada la cavidad oral; es el tercio medio de la sustancia blanca periventricular visible en un corte axial de TC (Naeser et al, 1989). Es la vía necesaria para la ejecución motora del lenguaje, así como para tener una retroalimentación sensorial del lenguaje. Todos estos fascículos participan en la elaboración coordinada del lenguaje, actuando de forma independiente o conjunta en los diferentes componentes de la función lingüística. Las estructuras anatómicas (corticales y de sustancia blanca) descritas a lo largo de este apartado son las que permiten la producción y comprensión del lenguaje como función global, teniendo diferentes implicaciones y funciones en cada componente del lenguaje. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 40 ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 41 2.3. El área de Broca: anatomía, función y factores genéticos. El área de Broca clásica se sitúa en la porción más posterior del giro frontal inferior, en un enclave anatómico también conocido como opérculo frontal que corresponde a las áreas citoarquitectónicas de Brodmann 44 y 45 (la pars opercularis y la pars triangularis respectivamente). La definición del área de Broca es no obstante controvertida, ya que en la literatura existe una considerable variabilidad de las fronteras anatómicas que delimitan esta estructura. Estas consideraciones se describen más adelante en este apartado. (18-20) El área de Broca tiene un papel esencial en tareas de elaboración y comprensión del lenguaje, incluyendo la producción semántica, deletreo, planificación motora y articulación del lenguaje. Un estudio reciente de resonancia magnética funcional analizó la activación del área de Broca durante tareas de fluencia fonológica, semántica y sintáctica; todas las tareas verbales producían activación de las áreas 44 y 45, apreciándose una activación de mayor intensidad en el área 44 durante tareas de fluencia fonológica. Las tareas de fluencia semántica y sintáctica no mostraron mayor activación que las tareas de fluencia fonológica en ninguna región del área de Broca; de esta forma, se demostró que la activación del área 45 no depende de la fluencia semántica y sintáctica como se pensaba clásicamente, y que la fluencia fonológica produce activación de las área 44 y 45 (tradicionalmente se asociaba más la función fonológica a la pars triangularis, y la semántica y sintáctica a la pars opercularis). (20, 21) ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 42 El área de Broca sin embargo no tiene exclusividad en cuanto a la función de fluencia verbal, ya que se ha demostrado que la presencia de una lesión en otras áreas cerebrales adyacentes también produce la conocida como afasia de Broca.(19) Clásicamente se ha asumido que debía existir una asimetría estructural de la pars opercularis y triangularis entre ambos hemisferios, ya que funcionalmente suele existir una lateralización hemisférica del lenguaje. (19) En la literatura reciente se ha descrito la presencia de asimetrías citoarquitectónicas en el área de Broca, así como la existencia de ciertas variantes anatómicas de forma más frecuente en el hemisferio izquierdo en comparación con el derecho (e.g. el surco diagonal). Estas asimetrías, no obstante, no son un hallazgo suficientemente robusto como para predecir la lateralización del lenguaje. (18, 22-29) Aunque la anatomía macroscópica del área de Broca es relativamente constante, existe una gran variabilidad en la forma, tamaño y longitud de los surcos que delimitan la pars opercularis y la pars triangularis. Por este motivo, la estimación del volumen de estas estructuras es más complejo que en otras áreas cerebrales ya que requiere una visualización detallada de imágenes ortogonales en el proceso de segmentación; esto limita la utilización de métodos automatizados para el cálculo del volumen del área de Broca. (6, 19, 30-32) Respecto a la variabilidad morfológica y volumétrica del área de Broca, existen múltiples estudios recientes que han analizado de forma minuciosa la morfología y morfometría de esta región cerebral. El trabajo de Keller et al. publicado en 2007 sobre la anatomía del área de Broca realiza un estudio pormenorizado de la variabilidad morfológica de los surcos que delimitan y caracterizan la pars opercularis y ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 43 la pars triangularis en ambos hemisferios cerebrales, basándose en referencias anatómicas empleadas en trabajos anteriores. Este estudio analiza básicamente las siguientes estructuras y variantes anatómicas (19, 28, 33-36):  Surco frontal inferior: puede ser continuo (describiendo un único trazo), o discontinuo (dividido como mínimo en dos segmentos, aunque hay descripciones anatómicas de hasta 4 subdivisiones). Puede estar unido al surco precentral inferior mediante una conexión larga (de forma ininterrumpida), una conexión corta (con una discontinuidad en su trayecto), una conexión superficial (apreciándose una conexión entre ambos surcos a nivel superficial, aunque a nivel profundo se encuentran separados mediante puentes de sustancia blanca) o bien no estar conectados.  Surco precentral inferior: el surco precentral inferior muestra tres segmentos (dorsal, transverso y ventral, de craneal a caudal), y separa el giro precentral de los giros frontales superior, medio e inferior. Este surco puede ser único o doble.  Rama ascendente anterior de la cisura de Silvio: separa la pars opercularis y la pars triangularis, surgiendo de la cisura de Silvio de forma vertical. Puede estar presente o ausente.  Rama horizontal anterior de la cisura de Silvio: separa la pars triangularis y la pars orbitalis, extendiéndose como una continuación de la cisura de Silvio en el lóbulo frontal. Puede estar presente o ausente, y tener un origen común o separado de la rama ascendente de la cisura de Silvio (presentando un tronco común). ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 44  Surco diagonal: este surco se encuentra entre el surco precentral inferior y la rama ascendente de la cisura de Silvio. Puede estar presente o ausente, y puede estar conectado al surco precentral inferior, a la rama ascendente de la cisura de Silvio o no presentar ninguna conexión con estos surcos. Los resultados de este análisis morfológico realizado por Keller et al. se resumen en la siguiente tabla. (19) HEMISFERIO IZQUIERDO HEMISFERIO DERECHO SURCO FRONTAL INFERIOR CONTINUO 52% 52% DISCONTINUO 48% 48% CONEXIÓN LARGA 38% 32% CONEXIÓN CORTA 28% 30% CONEXIÓN SUPERFICIAL 20% 18% NO CONEXIÓN 14% 18% SURCO PRECENTRAL INFERIOR ÚNICO 96% 96% DOBLE 4% 4% RAMA ASCENDENTE ANTERIOR DE LA CISURA DE SILVIO PRESENTE 99% 99% AUSENTE 1% 1% RAMA ASCENDENTE HORIZONTAL DE LA CISURA DE SILVIO PRESENTE 98% 98% AUSENTE 1% 1% ORIGEN COMÚN CON RAMA ANTERIOR C. SILVIO 30% 28% SIN ORIGEN COMÚN 66% 70% SURCO DIAGONAL PRESENTE 52% 20% AUSENTE 48% 80% Tabla 2.6. Resumen de la frecuencia de las variantes anatómicas sulcales en el área de Broca según Keller et al (19). ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 45 Además este estudio incluye un análisis volumétrico del área de Broca de forma bilateral (realizado mediante segmentación con el método de Cavalieri de la pars opercularis y la pars triangularis en los dos hemisferios cerebrales), con objeto de establecer asimetrías del volumen cortical entre ambas áreas. Los resultados mostraron un volumen medio de la pars opercularis de 6.86 cm3 en el lado izquierdo y de 6.08 cm3 en el lado derecho, así como un volumen medio de la pars triangularis de 6.94 cm3 en el lado izquierdo y de 7.56 cm3 en el lado derecho. Los datos de volumetría eran muy variables, con rangos muy amplios (e.g. rango del volumen de la pars triangularis izquierda: 3.54-14.72 cm3). En el conjunto de la muestra existía una asimetría significativa en el volumen de la pars opercularis, mientras que las diferencias en cuanto al volumen de la pars triangularis no eran significativas. La asimetría de la pars opercularis se asociaba a la presencia del surco diagonal, tanto para hemisferio izquierdo como para derecho estando presente en aquellas áreas de Broca con mayor valor de volumen de la pars opercularis. (19) Los datos obtenidos en este trabajo, junto con otros resultados aportados por trabajos previos con conclusiones similares, sugieren una importante variabilidad morfológica y morfométrica del área de Broca. (19, 29, 31, 36, 37) Para finalizar este apartado, es necesario comentar la influencia de los factores genéticos en la estructura y función del área de Broca. Se han publicado múltiples estudios sobre el peso de la genética en la morfología y morfometría de determinadas áreas cerebrales. Por ejemplo, el volumen cerebral global, el volumen de los lóbulos frontales y el volumen cortical de determinadas áreas cerebrales (estimado por técnicas de VBM) parecen estar ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 46 determinados por ciertos factores genéticos. Sin embargo, existe escasa información en cuanto a la influencia genética en la morfología y morfometría del área de Broca. En 2001, Thompson y sus colaboradores publicaron un trabajo sobre espesor cortical en el área de Broca en gemelos monocigóticos que demostraba la existencia de influencia genética en esta estructura. (38, 39) El peso de los factores genéticos en tareas de fluencia verbal ha sido analizado mediante diferentes estudios cognitivos, demostrando una heredabilidad del 58-85% en cuando a fluencia verbal general (lo que se considera moderado-alto). Estos datos están influenciados por la edad de los sujetos, y han sido analizados en estudios transversales con gemelos adultos de edad media. Sin embargo, mientras que el cociente intelectual global determinado por test de inteligencia (e.g. WAIS III) muestra una influencia genética y una relación con el volumen cerebral global (que también está mediado por factores genéticos), las tareas de comprensión verbal no muestran relación con el volumen cerebral y no está establecido que se encuentren moduladas por la genética. (40, 41) ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 47 2.4. Resonancia funcional: principios básicos, procesado, utilidad y aplicaciones. La RMf es uno de los métodos de estudio de neuroimagen funcional más extendidos y valorados actualmente. Es una técnica muy aceptada en la práctica clínica ya que no es invasiva, aporta información relativamente precisa y tiene mejor resolución temporoespacial que otras técnicas funcionales de neuroimagen. Su desarrollo ha permitido ampliar el conocimiento sobre funciones cognitivas no estudiadas previamente por otros métodos, constituyendo una herramienta de investigación de gran utilidad en el presente y futuro de la neurociencia. Es destacable además cómo la aplicación de esta técnica en ciertos contextos clínicos ha supuesto una gran ventaja en disciplinas como la neurocirugía o la neurofisiología. (7, 42, 43) 2.4.1. Principios físicos y fisiológicos de la RMf El objetivo de los estudios de RMf es la obtención de imágenes que aporten información sobre la activación de determinada área cerebral durante la realización de una función. No es posible realizar una determinación directa de la función cerebral, por lo que es necesario obtener esta información de forma indirecta analizando los cambios fisiológicos que se producen a nivel de las diferentes áreas cerebrales tras el aumento de la actividad neuronal. (7) La actividad neuronal incrementa el consumo de oxígeno por requerimiento energético, lo que produce cambios en el flujo sanguíneo cerebral local con objeto de aportar sangre con mayor oxigenación capaz de responder a la necesidad metabólica del área activada. Esta concatenación de cambios fisiológicos producidos tras la activación neuronal es la que posibilita obtener una imagen funcional por RM. (7) ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 54 Figura 2.5. Cambios de concentración de OHb durante la activación neuronal. En la figura A se muestra una estructura vascular con hemoglobina oxigenada y desoxigenada; en condiciones normales, la OHb se convierte en DHb siguiendo una tasa metabólica constante. Cuando se produce una activación de una región cerebral (figura B), el FSC aumenta en esa región produciendo un incremento en la proporción de OHb. Esquemáticamente, estos serían los eventos fisiológicos y cambios en la concentración de OHb que ocurren durante la activación de un área cerebral: (7) 1. Al comienzo de la activación, las neuronas emplean el oxígeno presente en los vasos sanguíneos más cercanos para obtener energía mediante un mecanismo oxidativo con producción de ATP. 2. Tras este primer momento de activación, la concentración de DHb aumenta en los capilares adyacentes al área que está funcionando; existe una buena correlación espacial entre la zona de activación neuronal inicial y la zona que presenta una elevación inicial de la DHb. El pico máximo de ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 55 concentración de DHb se produce aproximadamente 2 segundos tras el comienzo de la activación neuronal, siendo su concentración mínima a los 6 segundos y volviendo al nivel basal a los 10 segundos. 3. Se produce un aumento en el FSC local (por autorregulación cerebral) para aportar mayor cantidad de oxígeno al área activada. 4. La concentración de OHb comienza a elevarse progresivamente tras el comienzo del estímulo, siendo su pico máximo a los 5-6 segundos y presentando un lento descenso con un pico mínimo a los 10 segundos para volver posteriormente a su nivel basal. La elevación de la concentración de OHb presenta una escasa correlación temporal y espacial con la activación neuronal. Figura 2.6. Diagrama de la secuencia de eventos fisiológicos producidos tras la activación neuronal. El aumento del metabolismo neuronal se traduce finalmente en un aumento de la concentración local de OHb. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 56 Gráfica 2.1. Cambios en la concentración de hemoglobina oxigenada (rojo) y desoxigenada (azul) a lo largo del tiempo tras producirse una activación neuronal. La concentración de hemoglobina desoxigenada aumenta rápidamente tras comenzar el estímulo neuronal produciéndose un pico aproximadamente a los 2 segundos, disminuyendo posteriormente hasta llegar a su nivel mínimo a los 6 segundos y retornando al nivel basal a los 10 segundos. La concentración de la hemoglobina oxigenada comienza a aumentar poco después del comienzo del estímulo neuronal, alcanzando su pico máximo a los 5-6 segundos y descendiendo posteriormente hasta su nivel mínimo a los 10 segundos. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 57 El incremento de FSC local normalmente es desproporcionado a las necesidades metabólicas del área activada, por lo que la proporción de OHb incrementa en los vasos capilares de esta región respecto al resto del cerebro. Además la extensión espacial del incremento de OHb también es mayor que la correspondiente a la zona cerebral activada. En ocasiones este cambio puede persistir durante cierto tiempo tras finalizar la actividad. (7) La variación de la concentración de oxígeno se realiza mediante el cálculo del incremento relativo del FSC y de la tasa metabólica de glucosa en el área activada (CMRglu), así como la relación entre ambos parámetros. En un estudio publicado en 2008 por Gur et al. se describió la existencia de regiones con un balance basal mayor de FSC/CMRglu (es decir, hiperperfundidas, como los ganglios basales, el tálamo, o el córtex cingular) y áreas con un balance menor de FSC/CMRglu (hipoperfundidas, como algunas áreas corticales responsables de procesos cognitivos complejos); este hallazgo se justifica porque hay áreas cerebrales que precisan realizar acciones rápidas fundamentales para la supervivencia. Estos resultados demuestran que la función de una región implica una serie de necesidades metabólicas y vasculares, lo que explica una mayor sensibilidad a la isquemia de determinadas áreas cerebrales. La tasa de CMRO2 (consumo medio de oxígeno) corrobora estos hallazgos. (7) Cambios de la señal en imágenes T2 secundarios a la activación neuronal El cambio observado en la intensidad de señal en imágenes T2-eco de gradiente ligado a la actividad cerebral se conoce como respuesta hemodinámica BOLD (RH BOLD). El aumento de la tasa de activación neuronal debe incrementar la amplitud de la RH BOLD, mientras que el aumento de la duración de la actividad neuronal debe ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 58 incrementar el tiempo de duración de la RH BOLD. En ocasiones es complicado establecer una relación temporal entre la activación neuronal y el cambio de señal registrado en RMf; tras un estímulo determinado, se produce una activación neuronal con un retraso de milisegundos desde la recepción del estímulo, mientras que los primeros cambios hemodinámicos no se observan hasta pasados 1-2 segundos como ya se explicó anteriormente. Este retraso inevitablemente limita la resolución temporal de la RMf en cuanto a correlación con la activación neuronal. (7) La RH BOLD depende del consumo de oxígeno pero también depende de los cambios que se producen en el FSC y del VSC ya que estos factores afectan a la señal BOLD en sí misma al tener influencia directa en la concentración de oxígeno y por lo tanto en la intensidad de señal BOLD. (7) La respuesta hemodinámica BOLD tras el comienzo de la activación neuronal puede resumirse en una serie de fases consecutivas cuando se analiza un voxel del tejido activado: (7) 1. Discreta bajada de señal producida por un incremento transitorio de la concentración de DHb secundario al aumento del metabolismo local. Esta fase dura 1-2 segundos. 2. Tras un corto periodo de latencia, se produce como respuesta fisiológica un aumento del FSC y del VSC que se traduce en un incremento en la concentración de OHb, todo ello secundario a las demandas metabólicas de la región activada. Esto produce un aumento en la intensidad de señal que ocurre aproximadamente a los 2 segundos tras el comienzo de la actividad, alcanzando un valor máximo a los 5 segundos. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 59 3. Si la actividad se mantiene, se produce una fase de meseta de una intensidad discretamente menor que la del pico máximo. 4. Cuando la actividad neuronal cesa, se produce un descenso en la señal BOLD llegando a valores inferiores a la línea de base; durante un breve intervalo de tiempo, la señal se mantiene bajo la línea basal. Este efecto se conoce como “undershoot” postestímulo y se justifica por diversos procesos fisiológicos y metabólicos (como el “modelo de balón” de Buxton: se produce una expansión del sistema venoso secundario a un mecanismo que pretende incrementar el VSC mediante el aumento de la entrada de sangre a la red capilar y la disminución de su salida; esto genera un acúmulo de sangre desoxigenada que se traduce en una disminución de la intensidad de señal). Gráfica 2.2. Respuesta hemodinámica BOLD ante un estímulo único de corta duración (A) y ante un estímulo mantenido (B). ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 60 Linealidad de la respuesta hemodinámica BOLD La relación entre la señal BOLD y la actividad neuronal se ha estudiado en varios trabajos. Cuando se producen estímulos visuales únicos o repetidos, por ejemplo, se aprecia un tipo de respuesta lineal de la señal BOLD respecto al estímulo; las respuestas BOLD también se asemejan a una función lineal en activaciones de duración de varios segundos con escasa extensión espacial. En cambio se han observado funciones no lineales en activaciones de corta duración y en activaciones con corto intervalo entre estímulos. (7, 44) Cuando se producen dos estímulos de forma sucesiva, pueden observarse diferentes tipos de respuesta (3): A. Al repetirse el estímulo se produce una respuesta idéntica a la anterior. Las respuestas se pueden superponer, generando una señal equivalente a la suma de las dos respuestas. Esta respuesta se conoce como sistema lineal. B. Si el estímulo se repite muy pronto, la respuesta combinada puede ser menor que la suma de las dos respuestas. Esta reducción en la respuesta se conoce como efecto refractario BOLD. Es importante considerarlo en el diseño de estudios, ya que puede afectar al resultado obtenido durante la activación neuronal. 2.4.2. Planificación y diseño de estudios de RMf. Antes de comenzar un estudio de RMf, es preciso analizar cuidadosamente la hipótesis que se quiere demostrar. Una vez se plantea la misma, se debe considerar qué variable independiente se puede manipular con objeto de producir los cambios que plantea la hipótesis; estos cambios serán registrables en una variable dependiente si la ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 61 hipótesis es válida (H1). En caso de que no pueda probarse, se considerará que H1 es falsa y por lo tanto se aceptará la hipótesis nula (H0). (7) Básicamente, las hipótesis pueden ir dirigidas a demostrar activación hemodinámica en el cerebro, a responder preguntas sobre actividad neuronal específica ligada a una función o bien a demostrar procesos psicológicos como la atención, memoria, etc. Normalmente las hipótesis psicológicas suelen ser las más complejas de diseñar, aunque los resultados pueden ser extremadamente interesantes y útiles. El problema fundamental es que la mayoría de procesos neuronales no se definen de forma aislada, sino que forman parte de redes funcionales. (7) Los estudios de RMf, a excepción de los trabajos de Resting State, consisten en la realización de una tarea funcional cerebral o en la exposición a un estímulo con objeto de activar las áreas funcionales relacionadas con el evento/tarea. El planteamiento de la hipótesis (H1) es que existe un cambio en los datos registrados en la RMf cuando se realiza una tarea o se produce un estímulo respecto a un estado de reposo; el no cumplimiento de la hipótesis concluiría como resultado la validación de la hipótesis nula. (7) Antes de comenzar un estudio, es necesario seguir unas reglas básicas sobre el diseño experimental: (7) - Se debe realizar el proceso que se quiere estudiar. Para ello es necesario preguntarse “¿Qué tarea debe realizar el sujeto? ¿A qué estímulo se debe exponer?” ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 62 - Se deben recoger tantos datos en el estudio de RM como sea posible. Esto aumenta la posibilidad de obtener resultados útiles y disminuye el riesgo de realizar interpretaciones erróneas. - Se deben recoger datos de tantos sujetos como sea posible. Este punto es especialmente importante en trabajos que pretendan realizar comparaciones entre sujetos, ya que refuerza los datos estadísticos al emplear una mayor población de estudio. - Elegir adecuadamente cómo se debe producir el estímulo/tarea, el tiempo en el que debe realizarse y en qué condiciones. - Planificar el estímulo/tarea de forma sucesiva para que los procesos evocados no se superpongan entre ellos. - Obtener datos sobre la capacidad de realizar la tarea por parte del sujeto con procedimientos diferentes a la RMf (test neurocognitivos, procedimientos de neurofisiología, etc) siempre que sea posible, de forma que se obtengan datos que permitan reforzar la hipótesis. El diseño de un estudio de RMf debe ser preciso y cuidadoso, ya que se deben tener en cuenta una serie de factores intrínsecos a la técnica: los cambios de intensidad de señal son muy discretos y se producen con un cierto tiempo de retraso ya que, como se describió en el apartado de física y fisiología de la RMf, el pico de concentración de OHb en los capilares de la zona activada se produce varios segundos después del comienzo de la actividad. Además es necesario realizar un estudio minucioso de la función que se pretende estudiar, así como de la tarea que el sujeto debe realizar durante el estudio o el estímulo al que se le expone y cuyo objetivo es generar una activación cerebral específica (esta tarea es también conocida como paradigma). (44) ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 63 El paradigma empleado puede ser motor, sensitivo, perceptivo o cognitivo. La ejecución del paradigma tiene como objetivo aumentar el metabolismo local de la zona responsable de dicha tarea, lo que repercute en un aumento del flujo sanguíneo local y por lo tanto en un incremento relativo de la concentración de oxígeno en el área activada. (10, 45) Existen ciertos detalles técnicos y de diseño que deben ser tenidos en cuenta durante el desarrollo del estudio y su procesado:  Como se comentó anteriormente, el cambio producido en la vascularización cerebral tras comenzar una tarea ocurre a los 2 segundos del comienzo de la actividad neuronal y llega a su punto máximo tras 5-7 segundos; esto hace que la producción de cambios en imagen funcional en condiciones óptimas sea más lenta que la actividad neuronal real.  No existen métodos fiables en RMf para medir de forma absoluta la actividad cerebral, ya que se miden cambios en la susceptibilidad magnética debidos a cambios en el flujo sanguíneo. Por este motivo, para el estudio del flujo mediante RMf se requieren al menos dos estudios: uno experimental para el análisis de la tarea determinada y otro de control (actividad basal). Las diferencias entre ambos estudios aportan datos relativos sobre la actividad neuronal; además los resultados dependen del tipo de tarea que se pretende estudiar (en función de si existen pequeñas diferencias en la dificultad de la tarea, del tipo de respuesta y de la estrategia de estudio se puede modificar la magnitud, la extensión espacial e incluso la localización de las zonas de activación cerebral). ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 70 Además es preciso realizar un preprocesado, ya que los cambios de señal secundarios al efecto BOLD son de escasa intensidad respecto a otras causas de variabilidad temporal y espacial de la señal: se debe estudiar el ruido producido por fuentes no relacionadas con la tarea de activación para compensarlo y minimizarlo empleando determinados algoritmos específicos, así como realizar correcciones sobre las imágenes “crudas”, es decir, las imágenes de adquisición. Este preprocesado se considera de forma independiente al procesado para el análisis de datos de RMf, ya que se realiza previo a éste y además se emplea en todos los estudios siguiendo una metodología similar independientemente del tipo de diseño que se esté aplicando. (7) Señal y ruido Los estudios de RMf pretenden mostrar la intensidad de señal por voxel de cerebro y los cambios que se producen en ésta a lo largo del tiempo. Esta intensidad de señal se debe a los cambios producidos en la magnetización por un estímulo neuronal, aunque también a una serie de fluctuaciones debidas a factores independientes de la tarea y que producen variabilidad de los datos de RMf: fluctuaciones secundarias a la energía térmica que se origina en el tejido del paciente estudiado y fluctuaciones secundarias al hardware del equipo de RM. Estas fuentes de variabilidad de señal deben tenerse en cuenta, ya que producen ruido. (7) Es preciso poder estudiar el ruido de la imagen para establecer si ésta posee señal útil suficiente para ser analizada y si el equipo proporciona una calidad aceptable. El ruido térmico se distribuye de forma uniforme en la imagen obtenida, por lo que se puede usar para obtener una relación entre la señal efectiva y el ruido conocido como “ratio entre señal cruda y ruido” (RSR). El ratio se calcula mediante un cociente entre la ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 71 intensidad de la imagen en un área de interés (un área activada, con lo cual la señal que se obtiene es útil y es la señal real) y la intensidad de la imagen en una región externa al área de interés (es decir, una zona en la que exclusivamente exista ruido y no exista activación ligada a una tarea, con lo cual la señal obtenida en ella es exclusivamente ruido). El RSR es muy útil para estudiar la calidad de un equipo de RM; se puede maximizar empleando detectores más eficientes y blindando mejor los equipos frente a interferencias externas. (7) Existen diversas fuentes de ruido en RMf: ruido térmico intrínseco debido al equipo de RM y al sujeto (secundario al movimiento de electrones relacionados con el calor, aumenta con la temperatura del sistema; es independiente de la localización espacial del voxel analizado y varía de forma arbitraria con el tiempo, aunque su efecto depende de la amplitud de señal global del voxel ya que es un efecto aditivo); ruido asociado a imperfecciones en el equipo de RM (la mayoría se deben a inhomogeneidades del campo, inestabilidad de los campos de gradiente, o alteraciones en los coils transmisores y receptores de radiofrecuencia); artefactos debidos al movimiento de la cabeza, al latido cardiaco y a otros procesos fisiológicos (es la fuente fundamental de variabilidad en los estudios de RMf, siendo especialmente llamativo cuando se emplean campos de alta intensidad); variabilidad en la actividad neuronal en relación con procesos no asociados a la tarea en activo (mientras el sujeto está realizando la tarea en cuestión según el diseño del estudio puede presentar otras activaciones no asociadas con la misma: activación auditiva por estímulo sonoro en relación con los gradientes del equipo de RM, estímulos visuales al abrir los ojos dentro del equipo, o, por ejemplo, si realiza una actividad cognitiva como reflexión o ideación; todas estas activaciones pueden producir efecto BOLD y por lo tanto registrarse en el ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 72 estudio de RMf); y variabilidad cognitiva y del comportamiento a la hora de realizar una tarea (cada sujeto responde de cierta forma ante una tarea lo cual tiene importantes efectos en la amplitud y duración de la respuesta BOLD: a mayor dificultad de la tarea, mayor variabilidad de respuesta. Esta variabilidad se puede estudiar mediante el tiempo de reacción, que es el tiempo que se tarda en generar una respuesta tras producirse un estímulo, y la variabilidad inter e intrasujeto del tiempo de reacción). (7) Preprocesado Cada una de las fuentes de ruido descritas anteriormente precisan una serie de acciones o de algoritmos para corregir la señal no útil; algunos de estos procesos son complejos y su descripción minuciosa excede el propósito de este trabajo (se suelen emplear sistemas de software automatizados, así como métodos físicos, de sujeción para evitar movimientos, etc). Estas correcciones de la señal obtenida se incluyen en la etapa de preprocesado de los estudios de RMf. (7) El preprocesado consiste en una serie de procedimientos por ordenador sobre los datos obtenidos en los estudios de RMf, que se realizan posteriormente a la reconstrucción de la imagen de RM y previo al análisis estadístico. Habitualmente se emplean siempre los mismos algoritmos, independientemente del diseño experimental empleado en el estudio. Mediante el preprocesado es posible eliminar los datos debidos a variabilidad no útil y preparar los datos finales para realizar el análisis estadístico mejorando la resolución funcional en estudios de RMf. (3) Es fundamental emplear test que aseguren la calidad del preprocesado, a fin de identificar datos no útiles en los estudios de RMf que sea necesario corregir. Para ello se ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 73 realizan calibrados del sistema empleando phantomas y otros métodos de valoración del ruido y del ratio señal/ruido. (7) Procesado Una vez corregidas las fuentes de ruido, se obtiene una imagen con datos útiles pero que es preciso tratar para poder obtener la información funcional. Esta etapa es conocida como procesado y requiere de diversos pasos. (7) Básicamente, es necesario realizar un proceso de corregistro y normalización funcional y estructural. (7) Las imágenes funcionales habitualmente presentan una escasa resolución espacial y un bajo contraste anatómico; por este motivo, para realizar una buena localización anatómica de las áreas de activación registradas en el estudio funcional, es preciso realizar algoritmos de corregistro que permitan fusionar el estudio funcional con el estudio anatómico de alta resolución (secuencia T1). Mediante este procedimiento se mejora la localización topográfica de la activación cerebral secundaria a la realización de una tarea. (7) Si se requiere realizar un estudio comparativo entre sujetos, como suele ocurrir en ensayos experimentales de RMf, es preciso además realizar un proceso de normalización que permita comparar cerebros de individuos diferentes. Cada persona presenta un tamaño y volumen cerebral, una disposición de la arquitectura y de la orientación y morfología de los giros; por este motivo es necesario realizar la normalización que consiste en transformar las imágenes de tal forma que todos los estudios realizados a una serie de pacientes presenten una forma y tamaño similar. Así ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 74 se suprime la variabilidad debida a la anatomía de cada sujeto y las áreas de activación son comparables entre los diferentes estudios. (7) La normalización además permite realizar una localización estereotáxica por coordenadas de las zonas de activación, ya que se realiza sobre una serie de ejes y plantillas estandarizadas. Esto mejora la comparación entre diferentes estudios de las zonas de activación, ya que permite identificar de forma más exacta un área en el espacio. Los modelos de localización estereotáxica más empleados son: el espacio de Talairach (marco estereotáxico creado a partir de medidas obtenidas en un único cerebro de una mujer de edad avanzada; el origen de coordenadas se encuentra a nivel de la comisura anterior y los ejes X e Y quedan descritos por un plano que une comisura anterior y posterior; el atlas de Talairach ha sido muy usado en neurociencia, aunque el hecho de estar basado en un único cerebro para su elaboración hace que sea un modelo escasamente representativo de la población general y por lo tanto su utilidad es limitada) y el espacio del Montreal Neurological Institute (también conocido como plantilla del MNI, elaborada con RM de 300 sujetos, y que emplea un sistema de coordenadas ajustado al atlas de Talairach; el uso de esta plantilla está muy extendido actualmente). (7) Cuando se procesa un estudio para normalizarlo a una plantilla, es necesario emplear diversos algoritmos que permitan conocer el tamaño y los rasgos anatómicos más evidentes del cerebro para posteriormente deformarlo y adaptarlo a la plantilla base. Además existen algoritmos que requieren la identificación de ciertas marcas anatómicas cerebrales ya sea de forma automática o por el operador, lo que permite centrar correctamente las imágenes. (7) ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 75 Análisis de los datos Es importante distinguir entre análisis de un voxel y análisis de una región anatómica de interés (ROI). En el análisis del voxel, se procede a valorar mediante test estadísticos si los datos obtenidos tienen significación estadística para la hipótesis planteada en el diseño; este análisis se realiza en la mayoría de estudios de RMf. En los análisis de ROI se pretende realizar una subdivisión de regiones cerebrales para analizar su significación estadística de forma individual, pudiendo de esta forma estudiar la función de regiones cerebrales bien definidas; esto conlleva de forma inevitable a la pérdida de especificidad espacial. (7) 2.4.5. Evolución y desarrollo de la RMf. El desarrollo de la técnica de RMf fue el resultado progresivo de una serie de investigaciones independientes que permitieron disponer del conocimiento, equipo y sistemas necesarios para su aplicación. (7) Los hallazgos de Pauling y Coryell respecto a la naturaleza paramagnética de la DHb fueron fundamentales como base física para desarrollar la técnica de RMf empleada actualmente. Anteriormente, en 1845, Michael Faraday había constatado las propiedades paramagnéticas de la sangre seca tras lo cual anotó en una de sus libretas que debía estudiar el comportamiento con sangre fresca, experimento que nunca realizó; fueron Pauling y Coryell los que constataron las diferentes propiedades magnéticas de la hemoglobina en función de si estaba o no ligada a oxígeno. (7) A comienzos de la década de los 80s, George Radda realizó un estudio en la Universidad de Oxford en el que pudo analizar cambios en la oxigenación sanguínea con un equipo de RM y, de forma secundaria, cambios en la actividad neuronal. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 76 Posteriormente, un trabajo publicado en 1982 por Thulborn y sus colaboradores demostraba la alteración en el vector de magnetización en función del grado de oxigenación de una muestra de sangre. Tuvieron que pasar otros diez años tras este descubrimiento para que se comenzaran a publicar estudios sobre RMf. (7, 45) A comienzos de los años 90s, varios laboratorios y centros de investigación comenzaron a realizar estudios funcionales con RM. Algunos proyectos se basaron en la administración de contraste exógeno (Gadolinio-DTPA) con el objetivo de valorar cambios en el volumen sanguíneo cerebral asociados a determinada actividad neuronal; de hecho, la primera RMf fue realizada en 1991 por Belliveau en el Massachussets General Hospital usando contraste exógeno. Como se describió en apartados anteriores, Seiji Ogawa (AT&T Bell Laboratories) realizó estudios con animales demostrando las alteraciones del campo magnético producidas en torno a vasos sanguíneos con alta concentración de DHb, siendo el primero en demostrar la sensibilidad de la RMf para detectar cambios en el nivel de oxigenación de la sangre en vivo. Ogawa fue el primer investigador en postular la utilidad del efecto BOLD en el análisis de la función cerebral tras la activación producida por un estímulo neuronal. Actualmente la RMf convencional más extendida se realiza sin contraste, basándose en el efecto BOLD. (7, 45) El crecimiento posterior de la RMf fue rápido, gracias a la mejora en el hardware que permitía reducir los tiempos de estudio y a la innovación en las secuencias empleadas. Además, la ampliación de las aplicaciones clínicas de la RM facilitó la instalación de equipos con software específico para estudios funcionales. (7) ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 77 El primer estudio de RMf en humanos basado en efecto BOLD fue publicado por Kwong et al. empleando secuencias EPI en una resonancia de 1.5 T; el propósito del mismo fue evaluar la activación del córtex visual. (7) Las primeras RMf empleaban estímulos de larga duración, hasta que en 1992 Blamire et al. publicaron un estudio basado en la respuesta a un estímulo visual individual empleando secuencias EPI en una resonancia de 2.1 T. En este trabajo se evidenció el retraso existente entre el comienzo del estímulo y los cambios registrados en RM debidos al efecto BOLD, siendo la primera vez que se estudiaba el proceso de respuesta hemodinámica BOLD por estímulo único. (7) Actualmente, los equipos que se emplean en estudios de RMf tienen campos magnéticos similares a los empleados hace 15 años y las secuencias empleadas también son muy similares. Lo que ha supuesto una mejora significativa es el acortamiento del tiempo de exploración y la utilización de métodos de procesado de imagen que permiten corregir pequeños movimientos, diferencias fisiológicas entre individuos y la presencia de ciertos artefactos. (7) 2.4.6. Aplicaciones de la RMf. Desde que se publicaron los primeros estudios de RMf basados en el efecto BOLD, la técnica de resonancia funcional ha mejorado drásticamente permitiendo ampliar las aplicaciones de esta técnica tanto en la investigación como en la práctica clínica. - Planificación prequirúrgica: se emplea en estudios prequirúrgicos de lesiones neoplásicas, malformaciones vasculares o en cirugía de epilepsia ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 78 con objeto de estudiar la funcionalidad del área que se pretende resecar. Es una de las principales aplicaciones clínicas. - Estudio de áreas lesionadas en pacientes con lesiones isquémicas y traumáticas: permite predecir la funcionalidad residual y por lo tanto la posibilidad de rehabilitación. - Mapeo de las funciones cerebrales: junto con ciertas técnicas de neurofisiología, es fundamental en la neurociencia moderna como instrumento de análisis directo de la función cerebral y de su localización topográfica en la corteza hemisférica. - Estudios de correlación: son estudios que pretenden comparar funciones entre diferentes sujetos con el objeto de sacar conclusiones basadas en correlación. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 79 2.5. Técnicas de volumetría: principios básicos. Las técnicas de volumetría en neuroimagen han permitido la obtención de datos precisos sobre morfometría cerebral, aportando información valiosa en estudios sobre enfermedades degenerativas y desmielinizantes. También se ha empleado la volumetría en el análisis de la influencia genética en el desarrollo de estructuras cerebrales. (46) Existen multitud de softwares que permiten la obtención de volúmenes cerebrales mediante técnicas manuales, automáticas y semiautomáticas. Los métodos de estereología han supuesto una revolución en el cálculo volumétrico de áreas cerebrales, ya que los métodos manuales clásicos consumen mayor tiempo del operador. A este respecto cabe destacar los trabajos de la Universidad de Aarhus, en Dinamarca, del Centro de Investigación de Análisis de Imagen de la Universidad de Liverpool, Reino Unido, o de la Unidad de Estereología de la Universidad de Santander. Los estudios de estereología se basan en algoritmos matemáticos para el cálculo de áreas de interés, existiendo un gran abanico de técnicas con diferente aplicación. (46) En la cuantificación del volumen de una región cerebral la estructura de interés puede estar bien definida, como es el caso de la amígdala, o bien puede ser una región cerebral sin límites claramente establecidos, en cuyo caso es preciso definir las fronteras más adecuadas para realizar un cálculo fiable. El área de Broca concretamente se considera una estructura de límites relativamente mal definidos. (46, 47) Las imágenes empleadas para realizar volumetrías deben ser de alta resolución, permitiendo así una correcta delimitación de las áreas anatómicas. Normalmente se obtienen en equipos de 1.5T o 3T; los equipos de mayor campo proporcionan una mejor ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 86 5. Valorar la existencia de correlaciones entre las diferencias de volumen, morfología y activación funcional en gemelos monocigóticos respecto al grupo control. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 87 4. MATERIAL Y MÉTODOS ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 88 ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 89 Para analizar la anatomía y la función del área de Broca en gemelos monocigóticos fue necesario realizar primero una selección adecuada de participantes. Posteriormente se sometió a cada sujeto a una batería de test neuropsicológicos y a una resonancia magnética cerebral con secuencias anatómicas y funcionales. Las diferentes fases del estudio, su desarrollo y los métodos empleados en cada etapa se detallan en este apartado. 4.1. Diseño del estudio. El diseño del estudio se resume en varias fases: 1. Selección de participantes, existiendo un grupo de gemelos monocigóticos y un grupo control. 2. Realización de un estudio de RM para la valoración morfológica y morfométrica del área de Broca, una RMf para la valoración funcional del área de Broca y un test neuropsicológico a cada uno de los sujetos. Además se realizó un test genético a cada pareja de gemelos que participaron en el estudio para confirmar que se trataban de gemelos monocigóticos. 3. Análisis e interpretación de forma separada e independiente de los diferentes test y pruebas de imagen practicados a cada sujeto. 4. Realización de un estudio estadístico de los resultados obtenidos con objeto de establecer la existencia de similitudes o diferencias estadísticamente significativas de los datos obtenidos en grupo de gemelos monocigóticos respecto a los resultados del grupo control. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 90 ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 91 4.2. Selección de participantes. Para la realización de este proyecto se escogieron 15 parejas de gemelos monocigóticos sanos (8 parejas de mujeres, 7 parejas de varones) de edades comprendidas entre los 18 y los 33 años. Como grupo control se escogieron 16 varones y 14 mujeres sanos de edades comprendidas entre los 18 y los 34 años. Se establecieron parejas de controles basadas en género y edad similares a las parejas de gemelos. Tanto los participantes del grupo de gemelos como los del grupo control pertenecían a estratos socioeconómicos similares, habían cursado o estaban realizando estudios superiores y tenían una adecuada adaptación social. Como criterio de inclusión debían presentar un desarrollo psicomotor normal y no padecer enfermedades neurológicas conocidas ni otras patologías que pudiesen interferir en los resultados del estudio o en la realización de las diferentes pruebas que se practicaron. Ninguno de los sujetos que participó en el estudio recibió compensación económica por ello. Previamente a la inclusión en el ensayo se explicó cuál era el objetivo del estudio, qué procedimientos se iban a realizar, las etapas y la duración de cada una de ellas y se solicitó a todos los participantes un consentimiento informado para autorizar a la Universidad de Málaga a emplear la información y los datos obtenidos durante los diferentes procedimientos. Todos los sujetos participaron de forma voluntaria en el estudio, explicándoles que podían revocar su consentimiento de participación en cualquier etapa del mismo. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 92 ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 93 4.3. Análisis genético. El grupo de gemelos se sometió a un estudio genético para confirmar que todos los casos incluidos correspondían a gemelos monocigóticos. Todos los participantes afirmaban por su historial obstétrico que se trataban de gemelos univitelinos. El estudio se realizó en el Departamento de Genética de la Universidad de Málaga, siendo el responsable del mismo el Dr. Armando Reyes. Todos los gemelos participantes firmaron un documento de consentimiento informado para proceder al análisis genético. Se tomaron muestras de la mucosa oral realizando una extracción del ADN mediante el método de “Salting Out” (descrita por Martinez et al.). Tras la purificación del ADN en cada muestra se realizaron dos reacciones genotípicas múltiples empleando el reactivo “Snapshot” (Applied Biosystems®, AB). (53) Según los resultados obtenidos en cada caso, la probabilidad de homocigosis en todas las parejas fue del 99,9% por lo que no se excluyó a ninguna de ellas de nuestro estudio. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 94 ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 95 4.4. Test neuropsicológicos. En este estudio se emplearon diferentes test neuropsicológicos para analizar los siguientes parámetros: o Dominancia manual (inventario de Edimburgo). o Inteligencia global e inteligencia verbal y ejecutiva (test WAIS III). o Fluencia fonológica y semántica (subapartado del Programa Integrado de Evaluación Neuropsicológica (PIEN), test Barcelona). o Atención visual y capacidad para cambio de tarea (Trail Making Test). o Test de Beck de depresión y test de STAI de ansiedad. En el apéndice 1 se adjunta una copia del test utilizado en este trabajo (incluyendo los diferentes apartados que se describen a continuación). El tiempo de realización de cada test fue aproximadamente de 1 hora y 30 minutos, sin considerar el tiempo necesario para la corrección del mismo. Todas las pruebas fueron realizadas y corregidas por un único examinador para evitar variabilidad en su ejecución. Los resultados de cada test se copiaban en una tabla de Excel para facilitar el manejo de los mismos y su exportación a SPSS previo al análisis estadístico. A continuación se expone la utilidad y significado de cada uno de los test realizados. 4.4.1. Inventario de Edimburgo. El objetivo de este test era determinar la dominancia manual y valorar su posible efecto sobre la actividad funcional del lenguaje en resonancia funcional. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 102 264/512 r. El tiempo de adquisición fue de 2 min y 56 segundos. El objetivo de esta secuencia fue valorar la presencia de lesiones incidentales y de patología subyacente que pudiese descartar a posibles participantes.  Secuencia funcional con paradigma para fluencia verbal, FFE/EPI con 80 dinámicos en proyección axial adquiriendo un total de 24 cortes (espesor de corte de 4 mm con separación entre cortes de 1 mm). El FOV empleado fue de 230 mm, el TR de 3000 ms y el TE de 35 ms con un epi factor de 79. La matriz de adquisición fue de 80/128 r. El tiempo de adquisición fue de 4 minutos y 7 segundos. El paradigma de fluencia consistió en hacer pensar en palabras que comenzaban por determinada letra (concretamente las letras A, F, M y S, que son aquellas que demuestran mayor respuesta hemodinámica). Con cada letra se realizaba un bloque de 20 dinámicos (10 en activación, 10 en reposo). La duración de cada dinámico fue de 3000 ms. Se realizó una primera visualización de cada estudio en un visor de imágenes DICOM, Onis 2.5 (ONIS™, Digitalcore ©2009-2011). Se realizó un análisis visual de la secuencia T1W 3D y T2W FLAIR para comprobar que el estudio fuese de calidad suficiente y que no existía ninguna patología que comprometiera la participación de los sujetos. Posteriormente se realizó el estudio morfológico, morfométrico y funcional del área de Broca mediante diferentes técnicas de imagen y de procesado. Este análisis fue ciego e independiente de los datos obtenidos en el resto del estudio. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 103 4.5.1. Análisis morfológico del área de Broca. Para la valoración de la anatomía del área de Broca se tomó como base la secuencia T1W 3D. La morfología de los surcos y circunvoluciones de la pars opercularis y triangularis de ambos hemisferios cerebrales se valoró mediante imágenes ortogonales visualizadas con FSLView v. 3.1 (aplicación del software FSL, creado por Analysis Group, FMRIB, Oxford, UK). Es fundamental realizar este análisis en imágenes ortogonales para estudiar la morfología sulcal incluyendo la anatomía del interior del surco, que no se consigue mediante visualización únicamente de la superficie cortical. (19, 31, 62) El análisis morfológico incluyó las siguientes estructuras considerando las variantes anatómicas descritas en el trabajo de Keller et al de 2007, tal como se describió en el capítulo sobre el área de Broca (19):  Surco frontal inferior: puede ser continuo (un segmento), o discontinuo (dos segmentos como mínimo). Puede estar conectado con el surco precentral inferior mediante una conexión larga (de forma ininterrumpida), una conexión corta (con una discontinuidad en su trayecto), una conexión superficial (parece existir conexión entre ambos surcos a nivel superficial, aunque a nivel profundo se encuentran separados) o no presentar conexión. Estas variantes se analizaron como variables dicotómicas.  Surco precentral inferior: puede ser único o doble.  Rama ascendente anterior de la cisura de Silvio: presente o ausente. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 104  Rama horizontal anterior de la cisura de Silvio: presente o ausente, con origen común o separado de la rama ascendente de la cisura de Silvio.  Surco diagonal: presente o ausente. Los resultados obtenidos se introducían en una tabla de Excel y posteriormente se exportaban a SPSS para su análisis. Cada estudio requirió una media de 15 minutos para su valoración, analizando de forma independiente el área de Broca izquierda y derecha. Figura 4.2. Imagen lateral de un hemisferio izquierdo obtenido en una disección anatómica en la que se representan los surcos analizados en el estudio morfológico: surco frontal inferior (SFI, azul), rama horizontal anterior de la cisura de Silvio (RHS, verde), rama ascendente anterior de la cisura de Silvio (RAS, naranja), surco precentral (SPC, amarillo). El surco central (SC, rojo) se empleó como referencia anatómica para la localización del SPC y la detección del surco diagonal cuando estaba presente, no visible en esta representación. Fuente: hemisferio izquierdo del cerebro de J. Piłsudski, imagen lateral. Imagen de dominio público. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 105 Figura 4.3. Imagen lateral de un hemisferio izquierdo obtenido en una disección anatómica en la que se representan la pars orbitalis (verde), la pars triangularis (azul), la pars opercularis (amarillo) y el giro precentral (rojo). Fuente: hemisferio izquierdo del cerebro de J. Piłsudski, imagen lateral. Imagen de dominio público. 4.5.2. Análisis morfométrico del área de Broca. Se determinaron los volúmenes corticales del área de Broca clásica (pars opercularis y pars triangularis) de forma bilateral mediante segmentación manual en las imágenes volumétricas (T1WI 3D). Previo al análisis de las imágenes, todos los estudios anatómicos se transformaron desde formato DICOM a NiFTI para su manipulación empleando el software "dcm2nii" (http://www. mccauslandcenter.sc.edu/mricro/mricron/dcm2nii.html). Los pasos que se siguieron en el estudio volumétrico fueron los siguientes: ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 106 1. Reorientación al espacio estándar de las imágenes T1WI 3D mediante la introducción de un comando específico del software FSL en la Terminal de UNIX. 2. Segmentación mediante trazado manual de la corteza de la pars opercularis y de la pars triangularis para la creación de una imagen máscara binaria. La segmentación se realizó en el visor FSLView, utilizando imágenes ortogonales que facilitan la delimitación de estructuras (más adelante se describen las fronteras anatómicas empleadas). Las imágenes máscara obtenidas al final de la segmentación manual fueron guardadas como archivos NifTI. 3. Determinación del volumen de la imagen segmentada de la corteza insertando en la Terminal de UNIX un comando del software FSL específico para este cálculo. Los datos del volumen final obtenido mediante este comando se proporcionan en número de vóxeles y en milímetros cúbicos, considerando que cada vóxel presenta un volumen de 1 mm3. Sólo se utilizó para nuestro estudio el valor el volumen medido en milímetros cúbicos. Figura 4.4. Captura de pantalla del visor FSLView durante un proceso de segmentación del área de Broca izquierda. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 107 Cada valor volumétrico fue insertado en una tabla de Excel para su posterior exportación a un archivo de SPSS. Límites anatómicos considerados en la segmentación manual Es importante una valoración precisa de los límites anatómicos del área de Broca para conseguir una segmentación correcta, reproducible y comparable entre sujetos. En este trabajo nos basamos en datos de la literatura para definir los límites empleados en la segmentación manual (19):  El límite caudal de la pars opercularis es la porción ventral del surco precentral inferior. Su límite dorsal respecto al giro frontal medio es el surco frontal inferior y el límite rostral con la pars triangularis queda establecido por la rama ascendente de la cisura de Silvio.  La pars triangularis se separa caudalmente de la pars opercularis mediante la rama ascendente de la cisura de Silvio, dorsalmente del giro frontal medio por el surco frontal inferior y rostro-ventralmente de la pars orbitalis por la rama horizontal de la cisura de Silvio. Este estudio no incluye subdivisiones entre la pars opercularis y triangularis, realizando una segmentación única de ambas áreas delimitadas por:  Surco frontal inferior.  Rama horizontal de la cisura de Silvio.  Porción ventral del surco precentral inferior. Se consideró la presencia de ciertas variantes anatómicas (descritas en el apartado de análisis morfológico y en el capítulo sobre el área de Broca dentro del ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 108 marco teórico de esta tesis) para valorar correctamente los límites del área de Broca en los casos complejos con presencia de surcos inconstantes. 4.5.3. Análisis de RMf con paradigma de fluencia verbal. El análisis del paradigma de fluencia verbal se realizó en varias etapas empleando la aplicación FEAT v. 6.00 ( parte del software FSL, creado por Analysis Group, FMRIB's Software Library, Oxford, UK, www.fmrib.ox.ac.uk/fsl). (63, 64) Análisis de primer nivel El análisis de primer nivel ("first-level analysis") de cada sujeto se realizó empleando siempre el mismo método para que fuese un procedimiento constante, aplicable al conjunto y reproducible. Dado que se estudiaba un paradigma de fluencia verbal configurado con bloques de tarea y reposo, se realizó un análisis basado en el modelo general lineal (GLM) con objeto de identificar áreas de activación cerebral que siguiesen un esquema temporal similar al teórico establecido por los bloques de tarea y reposo. De los 80 volúmenes de cada estudio funcional se descartaron los 3 primeros (se consideran imágenes de baja calidad en los que no se ha alcanzado el estado estacionario). Los volúmenes de la secuencia funcional se registraron con una imagen estructural. Para ello, se escogió la secuencia T1WI 3D obtenida en cada participante, tras aplicarle el protocolo BET (Brain Extraction Tool, FSL, FMRIB's Software Library, Oxford, UK, www.fmrib.ox.ac.uk/fsl) de extracción de tejido blando y cráneo y ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 109 reorientar la secuencia al espacio del cerebro estándar MNI 152 (en secuencia T1 reconstruido en cortes de 2 mm). (65) Dado que se obtuvieron volúmenes parciales en el estudio funcional, el registro se realizó con 6 grados de libertad (permitiendo traslaciones y rotaciones pero sin distorsión del cerebro para adaptar las imágenes EPI). Tras el registro con la imagen estructural, se realizó una normalización con el cerebro estándar del MNI 152 en secuencia T1 reconstruido en cortes de 2 mm. Este registro se realizó con métodos no lineales y con 6 grados de libertad (nuevamente debido a que el estudio funcional era un volumen parcial). La herramienta de registro utilizada fue FLIRT (FMRIB's Linear Image Registration Tool, FSL, Oxford, UK), que aplica un protocolo automatizado dentro del software FSL; requiere previamente el registro con imagen estructural. (66-68) Estas etapas de registro permiten extraer los datos paramétricos para su representación sobre la secuencia anatómica y sobre el cerebro estándar una vez terminado el análisis (aportando así una referencia espacial que no puede conseguirse con la secuencia EPI por la escasa resolución de la misma). Tras realizar el registro, existe una etapa previa al análisis estadístico en la que se procesan las imágenes funcionales para prepararlas y adecuarlas a los estándares necesarios del análisis, reduciendo artefactos y ruido. Este "pre-procesado" incluyó: 1. Procedimiento BET estándar de extracción de tejidos blandos y cráneo de las imágenes funcionales. 2. Procedimiento de corrección de movimiento MCFLIRT que incorpora el software FSL de forma automatizada (en ningún caso se obtuvo una ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 110 corrección mayor de 1 mm en traslación y mayor de 0.01 radianes de rotación, por lo que se consideró que los estudios eran válidos para su análisis). 3. Filtro gausiano de suavizado espacial de FWHM 6 mm para normalizar la distribución de la señal. 4. Filtro temporal de los datos de la secuencia funcional ("highpass temporal filtering", con técnica Gaussian-weighted least-squares straight line fitting, sigma=30 s) considerando un filtro de 60 segundos; este filtro intenta suprimir todas aquellas señales artefactuales que tengan una oscilación diferente a 60 segundos, que corresponde a la suma de la duración del bloque de tarea y de reposo. Tras realizar estos pasos, las imágenes del estudio funcional estaban preparadas para su análisis estadístico. El diseño de la matriz del estudio configuraba bloques de 30 segundos alternando tarea y reposo, con una convolución gamma para adaptar la señal a la respuesta hemodinámica esperada y al cambio de intensidad correspondiente. El análisis estadístico por serie temporal se realizó con la aplicación FILM de FSL, con corrección local autocorrelada. No se añadió ninguna variable explanatoria, ya que sólo se pretendía analizar la señal de forma primaria sin realizar correlaciones con otras variables ni otros contrastes para F-tests. El análisis de primer nivel se realizó por voxel. El umbral empleado fue de Z=2.3, con corrección para comparaciones múltiples y nivel de significación p=0.05. La corrección para comparaciones múltiples empleada en el análisis por voxel fue "GRF- ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 111 theory-based maximum height thresholding", un tipo de corrección menos conservadora que el método de Bonferroni. El análisis estadístico se representaba en un mapa paramétrico filtrado con el umbral descrito. Todos los análisis de primer nivel fueron revisados para comprobar que el registro era adecuado, que la señal obtenida era congruente y que el nivel de artefacto era aceptable. Análisis por área de interés (ROI) Una vez realizado el análisis de primer nivel, y puesto que no era posible crear en FSL un modelo estadístico válido para realizar un análisis de segundo nivel en nuestro estudio (al no contar con parejas de gemelos dicigóticos no era posible realizar un análisis de T de Student por datos apareados de forma automatizada), se procedió a realizar una extracción de los vóxeles activados en el área de Broca izquierda y derecha para su posterior análisis estadístico por parejas (realizando contrastes entre las parejas de gemelos y entre las parejas de controles (emparejados por edad y género), a fin de estudiar si las diferencias en el análisis por ROI entre parejas de gemelos eran semejantes o diferentes a las diferencias entre controles). Para ello se utilizó la aplicación FEATQuery de FSL (FMRIB's Software Library, Oxford, UK). Fue primero necesario diseñar una imagen máscara con el ROI requerido (en nuestro caso, el área de Broca izquierda y derecha de forma independiente) con objeto de realizar una extracción de la información de activación funcional en el área de Broca a partir de los análisis de primer nivel realizados previamente. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 118 ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 119 5.1. Datos demográficos. El número total de participantes en este estudio fue de 60 individuos (30 gemelos y 30 controles). La edad media fue de 25,85 ± 6,01 años en el grupo de gemelos y de 25,53 ± 4,41 en los controles. El ratio mujer-varón en el grupo de gemelos fue de 1,42 y 1,0 en el grupo de control (Tabla 5.1). Las diferencias existentes en la distribución de género y edad entre el grupo de gemelos y el grupo control no eran estadísticamente significativas, por lo que ambos grupos se consideraron similares y por lo tanto comparables. 5.2. Test neuropsicológicos. Inventario de Edimburgo La media de la puntuación del test de Edimburgo fue de 10.4 en el grupo de control, y de 10.6 en el grupo de gemelos (en ambos grupos, dominancia derecha muy preferente); las diferencias entre los grupos no eran estadísticamente significativas. No existían casos discordantes de dominancia manual entre las parejas de gemelos y parejas de controles. Tabla 5.1: Datos demográficos de los grupos de gemelos y de controles Características Gemelos (n=30 ) Controles (n=30) Valor P Edad 25,85 (DE 6,01) 25,53 (DE 4,41) 0,55 Mujeres 16 (53.3) 14 (46.7) 0,765 Hombres 14 (46.7) 16 (53.3) Los datos de número de mujeres y hombres se presentan en porcentaje. (%) Abreviaturas: DE, desviación estándar ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 120 Test de Beck y STAI Los resultados de los test de Beck y STAI no se incluyen en este epígrafe, únicamente se emplearon para descartar estados de ansiedad y depresión que hubiesen anulado la participación del sujeto en cuestión en este estudio. En ningún caso se hallaron datos significativos de depresión o ansiedad en la muestra del grupo control ni en la muestra del grupo de gemelos. Test de WAIS III Los resultados medios globales del test de WAIS III por grupo y por parejas de gemelos y de controles se pueden apreciar en la tabla 5.2 y 5.3. El cociente intelectual global medio por grupo fue de 109,9 ± 8.6 en el grupo de gemelos y 115,7 ± 8,1 en el grupo de controles; esta diferencia fue significativa (p= 0,008). El cociente intelectual verbal medio fue de 106,8 ± 11,25 en el grupo de gemelos y 111,1 ± 7,7 en el grupo de controles (p= 0,128), mientras que el cociente intelectual ejecutivo medio en el grupo de gemelos fue de 111,4 ± 13.1 y de 118,7 ± 13.2 en el grupo de controles (p=0,05). (Tabla 5.2) En cuanto a las diferencias entre las distintas parejas de gemelos y las parejas de controles, se aprecia una diferencia media de 8,53 ± 7.1 puntos en las parejas de gemelos y de 9,50 ± 8,8 en las parejas de controles en el cociente intelectual verbal (p=0.68), de 8,94 ±8,2 en parejas de gemelos y 14,2 ± 8,9 en parejas de controles en el cociente intelectual ejecutivo (p=0.11), y una diferencia de cociente intelectual global de 5,88 ±4,7 en parejas de gemelos y 10,50 ±6,39 en parejas de controles (p=0.041). (Tabla 5.3) ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 121 Tabla 5.2: Resultados de los test neuropsicológicos en los grupos de gemelos y controles Test cognitivo Gemelos (n= 30) Controles (n= 30) Valor P Test de WAIS III: CI verbal 106,8 (DE 11,25) 111,1 (DE 7,7) 0,128 CI ejecutivo 111,4 (DE 13,1) 118, 7 (DE 13,2) 0,05* CI global 109,9 (DE 8,6) 115,7 (DE 8,1) 0,008* Test de Barcelona: Fluencia fonológica 0-15 seg 6,8 (DE 2,1) 8,8 (DE 2,0) 0,046* Fluencia fonológica 15-30 seg 4,4 (DE 2,1) 4,9 (DE 1,2) 0,564 Fluencia fonológica 30-45 seg 3,7 (DE 1,8) 4,8 (DE 1,9) 0,472 Fluencia fonológica 45-60 seg 2,2 (DE 1,6) 3,0 (DE 1,9) 0,985 Fluencia fonológica 1 min 16,9 (DE 5,5) 21,5 (DE 5,7) 0,121 Fluencia fonológica 2 min 8,9 (DE 4,3) 12,0 (DE 3,7) 0,022* Fluencia fonológica 3 min 6,8 (DE 3,1) 10,5 (DE 4,4) 0,16 Fluencia fonológica global 32,2 (DE 11,4) 43,5 (DE 10,1) 0,004* Fluencia fonológica ponderada 9,97 (DE 3,5) 12,9 (DE 2,9) 0,001* Fluencia semántica 0-15 seg 10,1 (DE 3,1) 11,9 (DE 2,0) 0,110 Fluencia semántica 15-30 seg 4,8 (DE 2,1) 6,8 (DE 2,5) 0,213 Fluencia semántica 30-45 seg 4,1 (DE 2,1) 5,9 (DE 2,2) 0,926 Fluencia semántica 45-60 seg 2,9 (DE 2,6) 4,0 (DE 2,0) 0,811 Fluencia semántica global 22,5 (DE 6,1) 27,9 (DE 7,6) 0,248 Fluencia semántica ponderada 9,19 (DE 3,5) 12.8 (DE 3.5) 0,000* Abreviaturas: CI, cociente intelectual; DE, desviación estándar. *Diferencias estadísticamente significativas ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 122 Tabla 5.3: Diferencias en los test neuropsicológicos entre parejas de gemelos y parejas de controles Test cognitivo Diferencias entre parejas de gemelos (n= 15) Diferencias entre parejas de controles (n=15) Valor P Test de WAIS III: CI verbal 8,53 (DE 7,1) 9,50 (DE 8,8) 0,683 CI ejecutivo 8,94 (DE 8,2) 14,2 (DE 8,9) 0,118 CI global 5,88 (DE 4,7) 10,50 (DE 6,39) 0,041* Test de Barcelona: Fluencia fonológica 0-15 seg 1,35 (DE 1,5) 2,69 (DE 2,4) 0,049* Fluencia fonológica 15-30 seg 2,06 (DE 1,7) 1,56 (DE 1,5) 0,402 Fluencia fonológica 30-45 seg 1,94 (DE 1,89) 2,31 (DE 1,5) 0,488 Fluencia fonológica 45-60 seg 1,76 (DE 1,1) 1,88 (DE 1,7) 0,986 Fluencia fonológica 1 min 3,29 (DE 3,1) 5,69 (DE 4,2) 0,127 Fluencia fonológica 2 min 2,29 (DE 2,3) 4,69 (DE 3,1) 0,023* Fluencia fonológica 3 min 2,35 (DE 2,1) 5,06 (DE 4,6) 0,168 Fluencia fonológica global 5,82 (DE 6,9) 9,63 (DE 12,2) 0,047* Fluencia verbal ponderada 2,06 (DE 2,01) 3,41 (DE 2,6) 0,019* Fluencia semántica 0-15 seg 2,47 (DE 2,9) 3,25 (DE 2,4) 0,127 Fluencia semántica 15-30 seg 1,88 (DE 2,8) 2,81 (DE 2,1) 0,231 Fluencia semántica 30-45 seg 2,47 (DE 2,2) 2,38 (DE 1,9) 0,929 Fluencia semántica 45-60 seg 2,12 (DE 1,4) 2,31 (DE 1,4) 0,581 Fluencia semántica global 5,47 (DE 4,4) 7,50 (DE 5,4) 0,204 Fluencia semántica ponderada 3,12 (DE 2,3) 3,5 (DE 2,1) 0,790 Abreviaturas: CI, cociente intelectual; DE, desviación estándar. *Diferencias estadísticamente significativas ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 123 Test Barcelona: fluencia fonológica y fluencia semántica Los resultados globales de fluencia fonológica y fluencia semántica en los grupos de gemelos y de controles se encuentran reflejados en la tabla 5.2. Las diferencias medias entre las parejas de gemelos y las parejas de controles en la prueba de fluencia fonológica del test Barcelona (número de palabras/ tiempo) fueron las siguientes considerando los cuartos del primer minuto del test (Tabla 5.3):  Primeros 15 segundos, diferencia media de 1,35 ± 1,5 palabras en parejas de gemelos y diferencia media de 2,69 ±2,4 palabras en parejas de controles (p=0,049 ).  15 a 30 segundos, diferencia de 2,06 ±1,7 palabras en parejas de gemelos, y diferencia de 1,56 ±1,5 palabras en parejas de controles (p= 0.402).  30 a 45 segundos, diferencia de 1,94 ± 1,89 palabras en parejas de gemelos, diferencia de 2,31 ±1,5 palabras en parejas de controles (p=0,448).  45 a 60 segundos, diferencia de 1,76 ±1,1 palabras en parejas de gemelos, diferencia de 1,88 ± 1,7 palabras en parejas de controles (p= 0,986). Las diferencias de fluencia fonológica entre parejas de gemelos y parejas de controles por minuto fueron:  Primer minuto, diferencia de 3,29 ± 3,1 palabras en parejas de gemelos, diferencia de 5,69 ± 4,2 palabras en parejas de controles ( p= 0,127).  Segundo minuto, diferencia de 2,29 ± 2,3 palabras en parejas de gemelos, diferencia de 4,69 ± 3,1 palabras en parejas de controles (p= 0,023). ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 124  Tercer minuto, diferencia de 2,35 ± 2,1 palabras en parejas de gemelos, diferencia de 5,06 ±4,6 palabras en parejas de controles (p= 0,168).  En cuanto a resultados globales ponderados por edad, la diferencia era de 2.06 ± 2.01 palabras en parejas de gemelos y de 3,41 ± 2,6 palabras en parejas de controles (p=0,019). El resultado global del test de fluencia fonológica en los tres minutos que dura el test reveló una diferencia de 5,82 ± 6,9 palabras en parejas de gemelos, mientras que esta diferencia fue de 9,63± 12,2 palabras en las parejas de controles (p=0,047) (Tabla 5.3). Las diferencias medias entre las parejas de gemelos y parejas de controles en la prueba de fluencia semántica del test Barcelona (número de palabras/ tiempo) durante el primer minuto dividido por cuartos fueron las siguientes:  Primeros 15 segundos, diferencia media de 2,47±2,9 palabras en parejas de gemelos, diferencia media de 3,25± 2,4 palabras en parejas de controles (p=0,127).  15 a 30 segundos, diferencia de 1,88 ±2,8 palabras en parejas de gemelos, diferencia de 2,81 ±2,1 palabras en parejas de controles (p= 0,231).  30 a 45 segundos, diferencia de 2,47 ± 2,2 palabras en parejas de gemelos, diferencia de 2,38 ±1,9 palabras en parejas de controles (p=0,929).  45 a 60 segundos, diferencia de 2,12 ± 1,4 palabras en parejas de gemelos, diferencia de 2,31 ± 1,4 palabras en parejas de controles (p= 0,581). Las diferencias globales de fluencia semántica en un minuto fueron de 5,47 ±4,4 palabras en parejas de gemelos, y de 7,5±5,4 palabras en parejas de controles ( p= ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 125 0,204). El resultado global ponderado por edad fue de 3,12 ± 2,3 en parejas de gemelos, y de 3,5 ± 2,1 en parejas de controles (p= 0,790) (Tabla 5.3). Trail Making Test Los resultados de ambos subtest del Trail Making Test fueron normales en todos los sujetos, no identificando resultados anómalos. Las medias obtenidas en el grupo de gemelos y en el grupo control fueron similares; así mismo las diferencias de tiempo de tarea entre las parejas de gemelos y las parejas de controles no fueron significativas. 5.3. Análisis morfológico del área de Broca. No se apreciaron diferencias significativas en las diferentes estructuras anatómicas analizadas en el área de Broca de forma global entre el grupo de gemelos y el grupo de control [presencia del surco frontal inferior izquierdo continuo OR 1,0 (0,36-2,75); conexión larga con surco frontal inferior izquierdo OR 1,9 (0,61-5,86); conexión corta izquierda OR 0,7 (0,22-2,24); conexión superficial izquierda OR 1,35 (0,45-3,96); ausencia de conexión izquierda OR 0,17 (0,01-1,57); presencia del surco frontal inferior derecho continuo OR 0,58 (0,21-1,62); conexión larga derecha con surco frontal inferior OR 1,0 (0,30-3,3); conexión corta derecha OR 1,0 (0,28-3,5); conexión superficial derecha OR 1,5 (0,53-4,17); ausencia de conexión derecha OR 0,35 (0,06-2); único surco precentral izquierdo OR 0,64 (0,09-4,15); único surco precenteral derecho OR 1,8 (0,38-8,32); presencia de la rama ascendente de la cisura de Silvio izquierda OR 1,0 (0,01-52); presencia de la rama ascendente de la cisura de Silvio derecha OR 1,0 (0,01-52); presencia de la rama horizontal de la cisura de Silvio izquierda OR 3,1 (0,12-79); presencia de la rama horizontal de la cisura de Silvio ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 126 derecha OR 1,0 (0,01-52); conexión horizontal izquierda entre ambas ramas OR 0,65 (0,22-1,86); conexión horizontal derecha entre ambas ramas OR 1,5 (0,53-4,17); presencia del surco diagonal izquierdo OR 0,85 (0,28-2,54); surco diagonal derecho OR1,0 (0,34-2,85)] (Tabla 5.4). En el análisis comparativo entre parejas de gemelos y parejas de controles tampoco se observaron diferencias estructurales significativas en el área de Broca [surco frontal inferior izquierdo continuo OR 2 (0,38-10,5); conexión larga con el surco precentral izquierdo OR 12 (0,59-248); conexión corta izquierda OR 2,15 (0,17-26); conexión superficial izquierda OR 3,5 (0,32-38); ausencia de conexión izquierda OR 1 (0,01-53); surco frontal inferior derecho continuo OR 0,68 (0,12-3,7); conexión larga con el surco precentral derecho OR 1 (0,05-17); conexión corta derecha OR 3,2 (0,1285); conexión superficial derecha OR 0,61 (0,08-4,3); ausencia de conexión derecha OR 1 (0,01-53); único surco precentral izquierdo OR 0,6 (0,08-4,34); único surco precenteral derecho OR 1,45 (0,26-8); presencia de la rama ascendente de la cisura de Silvio izquierda OR 1,0 (0,01-53); presencia de la rama ascendente de la cisura de Silvio derecha OR 1,0 (0,01-53); presencia de la rama horizontal de la cisura de Silvio izquierda OR 3,2 (0,12-85); conexión horizontal entre ambas ramas en lado izquierdo OR 1,6 (0,23-11); presencia de la rama horizontal de la cisura de Silvio derecha OR 1,0 (0,01-53); conexión horizontal entre ambas ramas en el lado derecho OR 12 (0,59248); presencia del surco diagonal izquierdo OR 1 (0,23-4,3); presencia del surco diagonal derecho OR 1 (0,21-4,56)] (Tabla 5.5). ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 127 Tabla 5.4 : Características anatómicas de los grupos de gemelos y de controles y diferencias grupales globales Región anatómica Gemelos (n= 30) Controles (n= 30) OR ( 95% CI) Valor P Surco frontal inferior izquierdo continuo 15 15 1,0 (0,36-2,75) 1 Conexión larga izquierda 11 7 1,9 (0,61-5,86) 0,262 Conexión corta izquierda 7 9 0,7 (0,22-2,24) 0,56 Conexión superficial izquierda 11 9 1,35 (0,45-3,96) 0,58 No conexión izquierda 1 5 0,17 (0,01-1,57) 0,119 Surco frontal inferior derecho continuo 13 17 0,58 (0,21-1,62) 0,303 Conexión larga derecha 7 7 1,0 (0,30-3,3) 1 Conexión corta derecha 6 6 1,0 (0,28-3,5) 1 Conexión superficial derecha 15 12 1,5 (0,53-4,17) 0,437 No conexión derecha 2 5 0,35 (0,06-2) 0,24 Único surco precentral izquierdo 27 28 0,64 (0,09-4,15) 0,64 Único surco precenteral derecho 27 25 1,8 (0,38-8,32) 0,45 Rama ascendente C. Silvio izquierda 30 30 1,0 (0,01-52) 1 Rama ascendente C. Silvio derecha 30 30 1,0 (0,01-52) 1 Rama horizontal C.Silvio izquierda 30 29 3,1 (0,12-79) 0,49 Conexión horizontal izquierda 10 13 0,65 (0,22-1,86) 0,426 Rama horizontal C.Silvio derecha 30 30 1,0 (0,01-52) 1 Conexión horizontal derecha 15 12 1,5 (0,53-4,17) 0,437 Surco diagonal izquierdo 20 21 0,85 (0,28-2,54) 0,78 Surco diagonal derecho 19 19 1,0 (0,34-2,85) 1 Abreviaturas: CI, Intervalo de confianza; OR, odds ratio. *Diferencias estadísticamente significativas ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 134 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 10 20 30 40 50 60 70 80 Fluencia fonologica (n؛ palabras / 3 minutos) Volumen area de Broca izquierda (mm3) Figura 5. 5: Correlación entre el volumen del área de Broca izquierda y la fluencia fonológica en 3 minutos (R=0,310; p=0,015). 6000 8000 10000 12000 14000 16000 10 20 30 40 50 60 70 80 Fluencia fonologica (n؛ palabras / 3 minutos) Volumen area de Broca derecha (mm3) Figura 5.6 : Correlación entre el volumen del área de Broca derecha y la fluencia fonológica en 3 minutos (R=0,181; p=0,163). ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 135 6000 8000 10000 12000 14000 16000 0 10 20 30 40 Fluencia semantca (n؛ palabras/ minuto) Volumen area de Broca derecha (mm3) Figura 5.7: Correlación entre el volumen del área de Broca derecha y la fluencia semántica (R=0,204; p=0,115). 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 0 10 20 30 40 Fluencia semantica (palabras/ minuto) Volumen area de Broca izquierda (mm3) Figura 5.8: Correlación entre el volumen del área de Broca izquierda y la fluencia semántica (R=0,199; p=0,123). ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 136 No se demostró ningún tipo de correlación entre el volumen del área de Broca y la morfología sulcal. Tampoco se demostró la existencia de una correlación entre la fluencia fonológica ni semántica con los datos de morfología sulcal. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 137 5.5. Análisis funcional del área de Broca Todos los análisis de primer nivel se visualizaron de forma individual para asegurar que el procesado realizado era correcto, comprobando el proceso de registro y el mapa paramétrico obtenido al final del análisis (Fig. 5.9). Figura 5.9. Ejemplo de mapa paramétrico sobre secuencia funcional tras la realización de un análisis de primer nivel (umbral Z>2.3, p>0.05), demostrando activación en el área de Broca izquierda, en la corteza motora suplementaria y en el hemisferio cerebeloso contralateral al área dominante del lenguaje. Este patrón es típico en tareas de fluencia verbal. ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 138 Posteriormente se analizaron los datos obtenidos en el análisis por ROI del área de Broca realizado con la aplicación FEATQuery. Los datos brutos del análisis se reflejan en la tabla 5.7 (área de Broca izquierda) y en la tabla 5.9 (área de Broca derecha). Las diferencias entre el grupo de gemelos y el grupo de controles en el análisis del área de Broca izquierda fueron las siguientes: diferencia del número de vóxeles, 300,33 ± 293,8 vóxeles en parejas gemelos, 304,27 ± 212,2 en parejas de controles (p=0,615); diferencia de activación media en el ROI de Z=1,19±0,89 en parejas de gemelos, y 1,09 ±1,1 en parejas de controles (p= 0.723); diferencia de activación máxima en el ROI de Z=2,02 ± 1,6 en parejas de gemelos, 1,53 ±1,2 en parejas de controles (p=0,339). Los resultados en cuanto a diferencia de localización de activación máxima fueron: eje ¨x¨ 8,00 ± 5,5 en parejas de gemelos, 8,91 ± 5,8 en parejas de controles (p= 0,840); eje ¨y¨ 9,33 ± 9,6 en parejas de gemelos, 8,18 ± 6,1 en parejas de controles (p= 0,920); eje ¨z¨ 5,67 ± 3,6 en parejas de gemelos, 10,06 ± 7,7 en parejas de controles (p= 0,250). Estos resultados se resumen en la tabla 5.8. Abreviaturas: DE, desviación estándar. *Diferencias estadísticamente significativas Tabla 5.7: Características radiológicas en resonancia funcional de los grupos de gemelos y controles (área de Broca izquierda) Gemelos (n= 30) Controles (n=30) Valor P Número de vóxeles 424,50 (DE 319,8) 531,56 (DE 278,33) 0,154 Activación media 1,31 (DE 1,1) 1,71 (DE 1,2) 0,230 Activación máxima 8,38 (DE 1,6) 9,18 (DE 1,7) 0,181 Eje X -49,00 (DE 9,1) -48,91 (DE 7,3) 0,848 Eje Y 6,67 (DE 7,6) 9,69 (DE 6,7) 0,087 Eje Z 24,67 (DE 14,4) 16,52 (DE 12,6) 0,079 ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 139 Las diferencias entre el grupo de gemelos y el grupo de controles con respecto al área de Broca derecha se reflejan en la tabla 5.10. Estas diferencias fueron: número de vóxeles, 64,14 ± 112,2 en parejas de gemelos, 125,1 ± 215,3 en parejas de controles (p=0,856); activación media Z= 0,28 ± 0,37 en parejas de gemelos, 0,37 ± 0,7 en parejas de controles (p= 0.554); activación máxima Z=4,02 ± 2,8 en parejas de gemelos, 3,52 ± 3,3 en parejas de controles (p=0,649). Las diferencias de localización de activación máxima fueron: eje ¨x¨ 30,14 ± 23,2 en parejas de gemelos, 25,3 ± 22,8 en parejas de controles (p= 0,440); eje ¨y¨ 13,14 ± 11,3 en parejas de gemelos, 8,72 ± 9,3 en parejas de controles (p= 0,339); eje ¨z¨ 13,57 ± 13,7 en parejas de gemelos, 11,36 ± 12,1 en parejas de controles (p= 0,464). Tabla 5.8: Diferencias radiológicas en resonancia funcional entre parejas de gemelos y controles (área de Broca izquierda) Diferencias entre parejas de gemelos (n= 15) Diferencias entre parejas de controles (n=15) Valor P Número de vóxeles 300,33 (DE 293,8) 304,27 (DE 212,2) 0,615 Activación media 1,19 (DE 0,89) 1,09 (DE 1,1) 0,723 Activación máxima 2,02 (DE 1,6) 1,53 (DE 1,2) 0,339 Eje X 8,00 (DE 5,5) 8,91 (DE 5,8) 0,840 Eje Y 9,33 (DE 9,6) 8,18 (DE 6,1) 0,920 Eje Z 5,67 (DE 3,6) 10,06 (DE 7,7) 0,205 Abreviaturas: DE, desviación estándar. *Diferencias estadísticamente significativas ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 140 No se demostraron correlaciones entre el volumen del área de Broca y los resultados del análisis de RMf, ni entre los resultados del análisis morfológico y del análisis funcional. Tampoco se demostró correlación entre la fluencia verbal con los resultados de RMf, ni con los datos de cociente intelectual global ni verbal. Tabla 5.9: Características radiológicas en resonancia funcional de los grupos de gemelos y controles (área de Broca derecha) Gemelos (n= 30) Controles (n=30) Valor P Numero de vóxeles 110,58 (DE 191,6) 50,6 (DE 51,6) 1,00 Activación media 0,37 (DE 0,6) 0,14 (DE 0,1) 0,638 Activación máxima 6,12 (DE 1,9) 6,16 (DE 1,2) 0,937 Eje X 45,82 (DE 14,4) 41,4 (DE 1,8) 0,126 Eje Y 12,23 (DE 9,8) 14,4 (DE 10,1) 0,666 Eje Z 12,11 (DE 13,2) 14,8 (DE 11,8) 0,610 Abreviaturas: DE, desviación estándar. *Diferencias estadísticamente significativas Tabla 5.10: Diferencias radiológicas en resonancia funcional entre parejas de gemelos y controles (área de Broca derecha) Diferencias entre parejas de gemelos (n= 15) Diferencias entre parejas de controles (n=15) Valor P Número de vóxeles 64,14 (DE 112,2) 125,1 (DE 215,3) 0,856 Activación media 0,28 (DE 0,37) 0,37 (DE 0,7) 0,554 Activación máxima 4,02 (DE 2,8) 3,52 (DE 3,3) 0,649 Eje X 30,14 (DE 23,2) 25,3 (DE 22,8) 0,440 Eje Y 13,14 (DE 11,3) 8,72 (DE 9,3) 0,339 Eje Z 13,57 (DE 13,7) 11,36 (DE 12,1) 0,464 Abreviaturas: DE, desviación estándar. *Diferencias estadísticamente significativas ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 141 6. DISCUSIÓN ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 142 ESTUDIO MORFOLÓGICO Y FUNCIONAL DEL ÁREA DE BROCA EN GEMELOS MONOCIGÓTICOS Almudena E. Pérez Lara 143 En los albores del siglo XXI, la genética ha sufrido un imparable crecimiento teórico y práctico paralelo a la evolución tecnológica, con el consiguiente impacto social y científico ligado a todo conocimiento que aumenta de forma desbordada y por encima de los límites previstos. Actualmente, la investigación genética se encuentra en un auge que era impensable años atrás, abriendo nuevos niveles de conciencia médica y filosófica al plantear la delicada frontera entre lo que somos, lo que queremos ser y lo que podemos llegar a ser. Esto a su vez genera dilemas éticos considerables, al fijar límites que quizás no estamos preparados para conocer o aceptar o que bien resultan excesivamente deterministas en algunas suposiciones. Porque al final no sólo somos materia, no todo está escrito en el manual del núcleo de una célula. Los resultados de este trabajo aportan algunos datos de trascendencia en cuanto al papel de los factores genéticos en la estructura y función del área de Broca, tal como se discute a continuación.