Capítulo 6: Atención

William James definió atención como la posesión de la mente, de forma clara y vívida, de lo que parece ser simultáneamente un objeto o pensamiento. La focalización, concentración, de la consciencia son parte de su esencia. Además implica la retiración de algunas cosas para funcionar eficientemente con otras. En nuestros días está definición sigue siendo válida con sus atributos críticos de enfocar, seleccionar y exclusividad. El único atributo que no es necesario en el procesamiento de información controlado por la atención es la consciencia. El rol de la atención es mantener ciertas redes al mismo tiempo y activarlas hasta el momento que sirvan como función cognitiva.

Rutas biológicas de la atención

La retroalimentación interna es una implicación biológica enorme. Por ejemplo un estímulo significativo aparece en el campo visual. La imagen retinar del estimulo causa el movimiento del ojo en orientación a él. El efecto de esto será traer al estímulo al centro de la retina, donde será mejor analizado. Entre más refinada sea la imagen se activaran (por asociación) posteriores cognitivos corticales en la corteza temporal inferior. Aquí el estímulo se analizara más profundamente para el significado del comportamiento en el contexto de experiencias pasadas. Al mismo tiempo características espaciales del objeto serán analizadas en la corteza parietal posterior. Ambas cortezas alcanzaran redes executivas del lóbulo frontal, incluyendo los campos prefrontales del ojo, que en cambio generarán señales de arriba debajo de la jerarquía del procesamiento visual (Incluyendo regiones como: lóbulos parietal y temporal, amígdala, ganglios basales, tálamo, cerebelo etc.). La retroalimentación hace que el análisis del objeto sea mejorado a todos los niveles y por todas las perspectivas relevantes.

La esencia de la atención es la asignación selectiva de recursos neurales que están disponibles y son necesarios para el análisis discreto del estímulo. La atención no genera nuevas entradas sensoriales. En cambio, coloca receptores moduladores y análisis neuronales atrás de ellos para que las nuevas entradas sean mejor analizadas.

El control retroalimentativo junto con el control “feedforward”, último componente esencial del mecanismo de la atención. Mientras que la retroalimentación modula procesamientos sensoriales, “feedforward” modula el procesamiento de motores proactivos. Lo que hace “feedforward” es lo que en el próximo capítulo se llamara atención motora o set preparatorio.

Los mecanismos que la atención controla son sensibles y motores, ambos tienen componentes excitatorios e inhibitorios. Ambos operan también en todos los niveles del sistema nervioso. La excitación mejora el rol de la inhibición y en algunas estructuras los efectos de la excitación no pueden tener lugar sin la inhibición de otras estructuras. Es de esta cooperación dual de los sistemas motores y sensoriales de donde emergen dos operaciones básicas de la atención:

1.Mejorando el procesamiento dentro de sectores discretos sensoriales o cognición.
2.Reduciendo o suprimiendo otras competencias.

En la corteza cerebral por la masiva interconectividad y traslapo de redes cognitivas, ambas operaciones se vuelven críticas. En algún momento, el control de la atención en la corteza implica la selección y el mejoramiento de una red, mientras otras son suprimidas. En los niveles corticales las dos operaciones básicas soportan mecanismos de inervación reciproca, similares a los presentes en nivele más bajos del sistema nervioso. En la corteza, el control de la atención es generado y sostenido en la corteza por la inervación por redes altas de la jerarquía.

Todo lo anterior nos lleva a la perspectiva biológica, los dos procesos fundamentales de la atención. El primero es el proceso selectivo que se entiende como el foco de la atención. Este proceso se define como un sector limitado y consciente de percepción sensorial en un momento determinado (atención selectiva). El segundo proceso consiste en la supresión de contenido motor o sensorial, que es incompatible con el contenido que está siendo enfocado en ese momento. Este proceso es la esencia del control de la distracción y complementa al primer proceso.

En conclusión, la atención es ingerida en el proceso neuronal de información sensorial y motora con el propósito de adaptación. El sistema nervioso existen grupos de estructuras dedicadas a la atención como una función separada.


Atención perceptual

Para poder actuar adaptativamente y selectivamente la corteza necesita la integridad funcional de sistemas sensoriales y motores. Además también necesita la influencia activada de otras estructuras del cerebro. Este tipo de activación es la base neuronal del despertar y el estado de vigilancia (indispensables para la atención en cualquier medio ambiente).

El despertar y la vigilancia dependen en gran medida de la activación de la neocorteza, especialmente de la formación reticular del mesencéfalo que genera influencias colinérgicas. En el despertar cuando uno duerme y se despierta, esa activación aumenta más o menos abruptamente. Con respecto a la vigilancia y alertas generales, la activación es tónica y sostenida.

El mejoramiento de la atención también viene del sistema límbico. Estas influencias son mediadas por el núcleo anterior del tálamo. Las entradas del carácter y el afecto, como las del hipotálamo y la amígdala, modulan la efectividad dinámica de la neocorteza en el procesamiento selectivo de estímulos sensoriales y actos motores. En ese procesamiento, estructuras límbicas interactúan con ambas áreas motoras y sensoriales de la corteza; y también con cognitivos perceptual y executivos. Partes límbicas y estructuras de proyecciones subcorticales sirven a la atención modulando el sistema sensorial. Las mismas redes corticales que sirven a la memoria perceptual son las mismas que se dedican al procesamiento de información sensorial. Ambos cognitivos de arriba y abajo son seleccionados y unidos en el procesamiento de la atención.

En cualquier nivel del procesamiento cortical de la jerarquía de la percepción, la atención selectiva de la información procesada es sujeto del control de arriba y abajo, uno siempre predominando en el otro en el mismo momento. El rápido procesamiento paralelo (abajo – arriba) nos lleva a la pareja y al reconocimiento, que nos lleva a la retroalimentación, que nos lleva a la concentración y más allá del análisis. En la corteza la atención es esencial y no diferente, es el proceso adaptativo que acomoda la experiencia nueva en la base de la antigua experiencia.

El rol de la experiencia y el control arriba – abajo en el proceso de la atención está expuesto en la corteza inferotemporal (dedicada al análisis de la información visual). La inclusión y la exclusión toman lugar en el campo de la misma neurona. El efecto del foco de atención en las cualidades sensoriales son observadas en células inferotemporales. La larga latencia de la atención responde también a estas células.

En los humanos el foco de atención en la localización o la cualidad del estímulo mejora la respuesta eléctrica del estímulo en la corteza posterior. También La atención facilita la activación perceptual de cognitivos en está corteza. Se asume entonces que se facilita la modulación en la corteza más alta, que está en las redes cognitivas de la memoria a largo plazo establecidas en la memoria. Está contiene asociación con el estímulo.

La facilitación de la respuesta eléctrica a un estímulo resulta de la retroalimentación executiva prefrontal. Experimentos han demostrado que la corteza prefrontal es la que origina la retroalimentación. Pacientes que se han lastimado la corteza prefrontal tienen dificultades en cuanto a la atención de los cambios de ambientales. También se ha demostrado la función interactiva entre la corteza prefrontal y la posterior en la atención perceptual (Ej. Atención visual).

En conclusión, la atención perceptual es el procesamiento selectivo de estímulos sensoriales, como una función de contexto físico e histórico. La selectividad toma lugar en todos los procesamientos sensoriales y en el mejoramiento de influencias neurales que corren en dos direcciones de la jerarquía sensorial: fondo – arriba y tope – abajo. El fondo – arriba controla la atención derivada de propiedades físicas del estímulo y las propiedades fisiologías del sistema sensorial. El tope – abajo controla la modulación que ejercen las partes altas de la corteza sobre las respuestas de redes cognitivas perceptuales a los estímulos sensoriales.

Memoria de trabajo

La memoria de trabajo es la atención enfocada en la representación interna de un evento reciente de una acción pendiente. Esta memoria de trabajo es una memoria activa de la memoria de corto plazo. Sus propiedades no son las de una memoria nueva en la formación, en cambio es aquella del cognitivo (vieja o nueva), que queda activa en el foco de la atención requerida en el proceso de información para la acción prospectiva. El contenido consiste de memoria de largo plazo que ha sido activa por acciones procesadas. Ese contenido puede incluir nuevos ítems que pueden ser incorporados en una red antigua para el procesamiento de nuevas acciones. La atención en esta memoria es inseparable del proceso neuronal selectivo.

La memoria de trabajo ha sido la primera función cognitiva substanciada en el nivel neuronal. Los periodos de demora de la activación de las células de la memoria tienen características importantes:

1.Son estrictamente dependientes en la necesidad de hacer actos contingentes en la señal de la memoria.
2.No estaba inducido por la recompensa.
3.Era correlativa con la habilidad de los monos para recordar las señales.
4.Pudo ser afectado por la distracción.

Se ha encontrado que las células prefrontales de la memoria sirven para la posición del estímulo, color, tono acústico, el tacto. Otras células que no son parte del foco de atención están en las partes de las redes activas que asocian las propiedades de los estímulos. Las células de la memoria visual de encuentran en la corteza inferior temporal, células de memoria espacial se encuentran en la corteza parietal posterior y la táctil en la corteza somatosensorial. Entonces la ejecución de la memoria activa largas redes corticales.

Cuando la tarea demanda la retención de un pedazo de información sensorial en la memoria de trabajo se activa al máximo el foco de atención debe quedarse en los componentes de las redes que representan esa información hasta que sea necesario. La información suele ser de naturaleza sensorial y es parte de la memoria perceptual, neuronas posteriores del net cortical permanecen activas. Dos inferencias se hacen con base a esto:

1.La memoria de trabajo consiste de la activación de componentes neurales de largas redes cognitivas de memoria perceptual y executiva.
2.La atención selectiva en el memorándum de la memoria de trabajo consiste en activación selectiva de la red.

Se han hecho experimentos con monos y se ha llegado a la conclusión. Que el enfriamiento deprime los componentes de las redes corticales o las cogniciones de la memoria. Que en este caso del experimento era el color del contexto ejecutivo para realizar una tarea de memoria. El enfriamiento de la superficie cortical, parece obstaculizar la activación de la red que es la encargada de la memoria visual y al mismo tiempo la habilidad de las neuronas en otras partes de la red para discriminar la memoria visual. La corteza prefrontal e infratemporal pertenecen a la misma red. En la memoria visual están son activadas por la excitación reverberante.

Algunos métodos computacionales han demostrado que la reentrada de la excitación entre redes corticales es el mecanismo primario de la memoria de trabajo. Esta memoria es sustentada por la actividad reentrada dentro de las redes recurrentes. La oscilación eléctrica es una de las características de la actividad en las redes neurales. En la memoria de trabajo que el enfoque de la atención cambia de una parte de la red a la otra, cada una representa características diferentes de la cognición y diferente atractor de frecuencia.

La memoria de trabajo es la atención centrada en la representación interna de una cognición activada para función ejecutiva. Esta cognición consiste en memoria de largo plazo en una red de la corteza asociativa. El proceso de atención que está basado en la excitación reentrante es completada por la inhibición de la exclusión de las redes que son ajenos a la cognición temporal y a la tarea en sí.

Atención ejecutiva

En la neurociencia cognitiva la atención ejecutiva y sus correlatos neurales no han sido tratados de la mejor manera. Las personas la mayoría de veces asocian la atención con la elección entre alternativas sensoriales y no se enfocan en las motoras. La atención sensorial depende de una gran manera sobre la asignación de recursos motores importantes, como el aparato neural de la motilidad que controla la dirección de la mirada y la orientación de la cabeza.

La memoria ejecutiva tiene sus raíces en la adaptación del organismo a su ambiente. La atención en el ámbito ejecutivo, como cualquier otra atención es generada y guiada dentro de sistemas de procesamiento, es una parte importante de su operación. Ninguna estructura neural separada de estos sistemas es necesaria para el control de la memoria ejecutiva.

La corteza prefrontal que es el nivel más alto de la jerarquía de las redes corticales dedicadas a la acción, tienen que constituir el nivel más alto del control de la memoria ejecutiva. Los investigadores le han atribuido a la corteza prefrontal la función de control ejecutivo que es otro término para referirnos a atención ejecutiva. En la base de la jerarquía ejecutiva cortical encontramos la corteza motor primaria que representa movimientos elementales. Debajo en la corteza premotora encontramos acciones definidas por trayectoria y objetivos. En la cumbre de la jerarquía en la corteza prefrontal las acciones son más abstractas que en niveles inferiores.

La atención ejecutiva consiste en el proceso de selección de alternativas entre las redes ejecutivas y sus entradas y salidas. Este es un proceso autogenerado sin la necesidad de un ejecutivo central o un agente independiente. Esta atención está distribuida en la corteza prefrontal como las redes involucradas en el proceso de selección de las entradas y salidas de las acciones ejecutivas. Si las entradas son simples y el objetivo de las acciones también, las cogniciones ejecutivas seleccionadas pueden ser representadas en niveles bajos o intermedios de la jerarquía como la corteza premotora. Por el otro lado si las entradas sensoriales son complejas, la atención ejecutiva y el proceso selectivo que lo sustenta, utiliza niveles más altos.

Conjunto y la esperanza

La función de la corteza prefrontal lateral es la organización temporal del comportamiento. Comportamientos rutinarios, instintivos o ensayados, están integrados en niveles neurales bajos. En esta clase de comportamiento un acto nos lleva a otro, como en forma de cadena, para formar secuencias de integración motor sensorial mediada en los niveles bajos de el ciclo de la percepción acción. Es solo cuando este comportamiento requiere de la mediación de un suceso a través del tiempo y la resolución de ambigüedades, en este momento el rol de la corteza lateral prefrontal es esencial.

La función crucial de la corteza prefrontal es la integración temporal. Esta consiste en la estructura del comportamiento basándose en la información que es temporalmente discontinua. La esencia de este proceso es la mediación de los elementos de información separados por el tiempo. La mediación de las contingencias temporales es el rol que la corteza prefrontal lateral tiene en el ciclo de percepción acción. Este rol es soportado por dos funciones de la corteza: una es la memoria de trabajo y la otra el set de preparación. Este set es atención ejecutiva dirigida al futuro, es la atención centrada en sucesos que se esperan y de las consecuencias anticipadas de acciones presentes.

La preparación de la acción ya sea que la acción sea interpretada como una señal perceptual o el motor hecho por sí mismo provoca la activación de las redes frontales. Los elementos neuronales que pertenecen a las redes de la memoria ejecutiva son activadas para convertirse en operantes. El set de preparación complementa la memoria de trabajo en la integración temporal.

Ejecución y seguimiento

En el rendimiento de las actividades motoras, la atención ejecutiva esta conceptualmente ligada al proceso de las acciones. La atención motora y la ejecución del motor consisten en la selección de sistemas motores que son indispensables para la ejecución de una acción. Algunas regiones de la corteza ejecutiva del lóbulo frontal tienen un papel en tareas de comportamiento que requieren un alto grado de atención espacial. El control ejecutivo de las acciones, no se origina en la corteza frontal pero en el ambiente y las cogniciones perceptuales que procesan información de ella.

Las representaciones frontales de la acción están organizadas jerárquicamente. De la corteza motora a la corteza prefrontal las cogniciones ejecutivas se vuelven más abstractas. En los niveles más bajos de la jerarquía existe gran cantidad de representación, además la realización de cualquier clase de programa necesariamente necesita a todos los niveles de la jerarquía. Cuando las acciones tienen una determinada meta, las tendencias del proceso neuronal van desde la corteza prefrontal a la motora. Estas tendencias hacen la estructura ejecutiva más selectiva. Este proceso selectivo tiene procesos inhibitorios como la filtración.

El procesamiento en serie es un requisito para la asignación oportuna y selectiva de los recursos neurales para un orden en la ejecución de las acciones. En los sistemas motores y perceptuales debe ocurrir un proceso paralelo debe hacerse en una gran escala para completar el procesamiento en serie. Las acciones que necesitan gran atención ejecutiva requieren procesos serios y la integración temporal de la corteza prefrontal.

Para que la memoria ejecutiva pueda llevar a cabo sus acciones, la corteza prefrontal necesita de la retroalimentación de los receptores y de áreas posteriores de la corteza asociativa para que pueda cerrar el ciclo de percepción acción. Esta retroalimentación puede ser generada internamente o externamente y vienen a través de la corteza superior de los sentidos. Esta retroalimentación es la base de lo que llamamos seguimiento.

En todos los niveles del ciclo de percepción acción, la retroalimentación de los sistemas sensoriales en los sistemas motores es correspondida por retroalimentación inhibitoria en la dirección opuesta. Esta retroalimentación es un apoyo esencial del control inhibitorio sobre los sistemas sensoriales que constituyen el componente de la atención. En lo más alto del ciclo la corteza prefrontal protege las acciones de influencias extrañas. Dentro de estas influencias podemos encontrar estímulos que nos distraen y esquemas y modelos de acción que son incompatibles con la acción en curso y su objetivo.