tiempo de reaccion a estimulacion visual dicotica y su relacion con

tiempo de reaccion a estimulacion visual dicotica y su relacion con

NEUROFISIOLOGIA
Acta Científica Venezolana, 50: 29–33, 1999
TIEMPO DE REACCION A ESTIMULACION VISUAL DICOTICA Y
SU RELACION CON LA ESPECIALIZACION HEMISFERICA
CEREBRAL
Marta Coronel, Diolanda De Abreu y Antonio Eblen-Zajjur
Lab. de Neurofisiología, Dpto. Ciencias Fisiológicas Facultad Ciencias Salud, Universidad de Carabobo
Apdo. Postal 3798, El Trigal, Valencia, Venezuela [email protected]
Recibido: 30/06/98 ; Revisado: 22/09/98 ; Aceptado: 03/11/98
RESUMEN: Existe un renovado interés en el estudio de la especialización hemisférica cerebral dada la relevancia fisiológica, fisiopatológica, clínica y educativa que posee. Según esto, un estímulo es procesado predominantemente en uno
de los hemisferios cerebrales. La estimulación visual dicótica permite presentar un estímulo selectivamente a uno de los
hemisferios, propiedad que fue utilizada en el presente estudio para la medición del tiempo de reacción (TR) y establecer
su correlación con una medida objetiva y validada de la especialización hemisférica cerebral. Se estudiaron 98 personas
con edad promedio de 22,2 0,7 (X EE) años a los cuales se les aplicó el protocolo de Oldfield para la determinación
del índice de lateralización hemisférica cerebral (IL), registrándose adicionalmente, la edad, el sexo y la fecha de última
menstruación para el caso del sexo femenino. La estimulación dicótica y la determinación del TR visual fueron realizados
por computadora con una resolución temporal de 100 s. La estimulación consistió en la presentación aleatoria de un cuadrado blanco sobre un fondo negro en el monitor de computadora, a lo cual el sujeto respondía oprimiendo una tecla con
su mano hábil. El tiempo de reacción fue registrado en 10 ocasiones para cada campo visual para un total de 20 registros
por cada ojo. El IL general de la muestra fue predominantemente derecho (66,32 4,64), y significativamente menor en el
sexo masculino que en el femenino (p < 0,05). El TR ante estímulos del campo visual izquierdo fue significativamente mayor (p<0,05) que en el campo derecho en ambos ojos. Al analizar los resultados globales de cada hemisferio cerebral se
observan TR significativamente menores para el hemisferio izquierdo (304,33 4,1 ms) que para el derecho (312,35 4,5
ms, p < 0,05). Estos resultados sugieren que la especialización hemisférica cerebral, expresada en un menor tiempo de
respuesta, puede no sólo ser producto de un mejor procesamiento hemisférico intrínseco de la información, sino además
ser producto de las relaciones anatómicas de cercanía entre el hemisferio que recibe el estímulo y el centro o área que
generará la respuesta, como es el caso del centro motor localizado en el hemisferio izquierdo en la inmensa mayoría de los
derechos de la muestra y de la población general. Palabras clave: Especialización hemisférica cerebral, visión dicótica.
REACTION TIME TO DICHOTIC VISUAL STIMULATION AND ITS RELATIONSHIP TO CEREBRAL HEMISPHERIC
SPECIALIZATION
ABSTRACT: There is a renewed interest in the study of the cerebral hemispheric specialization given its physiological,
physiopathological, clinical and educational relevancy. According to this, a stimulus is better processed in one of the
cerebral hemispheres. The visual dichotic stimulation allows to present a stimulus selectively to one of the hemispheres,
and this was used in the present study for the measurement of the reaction time (TR) and for the establishment of its
correlation with an objective and validated measure of the cerebral hemispheric specialization. Ninety eight persons with
an average age of 22,2
0,7 (X
EE) years were studied by means of the Oldfield protocol for the determination of
the Cerebral Hemispheric Lateralization Index (IL). Additionally, the age, the sex and the date of last menstruation in the
case of females, were registered. The dichotic stimulation and the determination of the visual TR was accomplished by
computer with a time resolution of 100 s. The stimulus consisted of the random presentation of a white square on a black
background in a computer monitor, to which the subject had to respond by pressing a key with his best hand. The reaction
time was registered 10 times in each visual field for a total of 20 records per eye. The IL of the sample was predominantly
right (66,32 4,64), and significantly smaller in males than in females (p < 0,05). The TR to stimuli in the left visual field
was significantly greater (p < 0,05) than in the right visual field for both eyes. When analyzing the global results of each
cerebral hemisphere, a TR significantly smaller for the left hemisphere (304,33 4,1 ms) than for the right (312,35 4,5
ms, p < 0,05) was observed. These results suggest that the cerebral hemispheric specialization, expressed as a smaller
response time, cannot alone be only the product of a better intrinsic hemispheric processing of the information, but also of
the anatomical relationships of the proximity of the hemisphere that receives the stimulus and the center or area that will
generate the response, as is the case of the motor center located in the left hemisphere in the immense majority of the
right-handed subjects in the sample and in the general population. Key Words: Cerebral hemisferic specialization, dichotic
vision.
30
INTRODUCCION
Estudios fisiológicos y clínicos apoyan la representación asimétrica de una gran cantidad de funciones
en el cerebro normal4;7;14 , describiéndose el predominio del hemisferio izquierdo en el procesamiento del
lenguaje10;15 , en especial las consonantes, tanto en los
sujetos diestros como en la mayoría de los zurdos19 ,
el cálculo10 , el ritmo musical3 y la destreza motora11 ,
mientras que el hemisferio derecho procesa relaciones
espaciales18 , estereognosis2;16;17;20 , música10 , en especial la melodía3;22 , vocales, sonidos humanos no verbales,
sonidos animales y mecánicos10 . La visión es una modalidad sensorial a través de la cual podemos enviar información sobre estímulos específicos a la corteza visual de uno
u otro hemisferio cerebral de acuerdo al campo visual estimulado. Esta técnica recibe el nombre de visión dicótica.
Un modelo de procesamiento de la información visual13;23
propone una ventaja del hemisferio izquierdo para el cálculo de relaciones espaciales entre objetos y una ventaja
del hemisferio derecho para la coordinación de relaciones
espaciales; otras investigaciones han dado apoyo a esta
hipótesis9;12;13;20 . En este sentido las características físicas de un estímulo visual van a determinar que este sea
integrado en el centro de procesamiento de relaciones espaciales, localizadas en el hemisferio derecho3;16;17 o integrado en las áreas de procesamiento del lenguaje localizadas en el hemisferio izquierdo5;10;15 . A pesar de la
contribución de estos estudios, aún no es clara la relación
entre la habilidad motora, una de las características más
analizadas de la lateralización cerebral8 , y los tiempos de
respuesta de cada hemisferio cerebral a la estimulación
visual dicótica. El presente estudio analiza esta relación
en una muestra de sujetos sanos.
MATERIAL Y METODOS
Fueron estudiados 98 sujetos aparentemente sanos, de
diversas ocupaciones con edades comprendidas entre 16
y 54 años. A cada uno se le aplicó, bajo supervisión, un
cuestionario contentivo del inventario de Edimburgo21 , para determinar el Indice de Lateralización Hemisférica Cerebral (IL), así como preguntas como edad, sexo y fecha
de última regla en el caso del sexo femenino. El inventario
de Edimburgo consta de 10 ítems en relación a la mano
usada en determinadas actividades motoras. El cuestionario es de fácil respuesta ya que el sujeto debe responder con dos "X" en el caso de usar solamente una de sus
manos o una "X" en la mano de uso preferente pero no
exclusivo. A partir del número de "X" correspondientes a
cada mano se calcula el (IL), según la siguiente fórmula:
IL = ((D-I) / (D + 1)) . 100, Donde: D: numero de "X" sumadas de la mano derecha, I: numero de "X" sumadas de
la mano izquierda. Los valores del IL se categorizaron en
3 grupos: Derechos: +30 IL +100, ambidiestros -29 IL +29 y zurdos -30 IL -100. Para medir el tiempo de
reacción ante la estimulación visual, cada sujeto fue sen-
Coronel, De Abreu y Eblen-Zajjur
tado de frente y a 30 cm del monitor de un computador.
El sujeto realizó la prueba con visión monocular gracias
a un marco de lentes que permite ocluir selectivamente la
visión de uno u otro ojo sin ejercer presión sobre el mismo.
En el monitor se generó un fondo de color negro en el cual
se presentaba constantemente un recuadro central de color blanco de 77mm donde el sujeto fija la mirada. Un
generador de doble reiniciación, presentaba de manera
aleatoria en tiempo y posición, a 10 cm a la derecha o a la
izquierda del centro, un segundo cuadrado blanco de igual
tamaño al central, al cual el sujeto respondía oprimiendo
una tecla con su mano hábil. El programa fue elaborado
de manera que aparecieran 10 estímulos como mínimo a
cada lado del punto central hasta un total de 20 estímulos
por cada ojo. El sujeto mantuvo el dedo índice de la mano derecha sobre la tecla "Introducir" la cual oprimiría si
apareciera el recuadro periférico. El TR fue registrado en
milésimas de segundo (100s) desde la aparición del punto de estimulación hasta que el sujeto oprimiera la tecla.
Se verificó que el cronómetro del programa no presentara diferencias intrínsecas entre las mediciones del TR a
estímulos en el campo izquierdo y derecho. El ambiente
era totalmente obscuro y se evitó cualquier reflejo sobre la
pantalla de la computadora. Antes de realizar las pruebas,
se explicó el procedimiento a los sujetos, luego contestaron el cuestionario con el protocolo de Oldfield, al final del
cual se realizó una prueba de adiestramiento en el computador con la luz encendida para luego aplicar la prueba
definitiva. Para nombrar el campo visual estimulado, solo
se usó el calificativo derecho o izquierdo ya que los términos nasal o temporal cambian según el ojo estudiado.
Estadística
El programa de medición determinó la media aritmética,
la desviación estándard y el error estándard de los TR
de cada campo visual y la presencia de diferencias significativas entre ellos en cada experimento. La distribución gaussiana de los datos fue verificada mediante el test
de Kolmogorov-Smirnov. Las diferencias entre los valores
de los grupos fueron evaluados mediante la prueba t de
Student, asumiendo como significativas aquellas con p <
0,05. El análisis de regresión se realizó con ajuste lineal
de curvas, evaluando la significación del coeficiente r mediante la prueba t de Student con el nivel de significación
antes mencionado.
RESULTADOS
Indice de Lateralización Cerebral (IL)
El estudio se realizó en 98 sujetos, 53 de sexo masculino
(54,08%) y 45 de sexo femenino (45,91%). El promedio
de edad de la muestra fue 22,19 0,7 (X Es), siendo
la edad promedio para el sexo masculino 22,75 1,16
y para el sexo femenino 21,53 0,69. El IL promedio
para la muestra general fue 66,32 4,6 con 88 sujetos
Especialización hemisférica cerebral
31
Figura 2. Análisis de regresión entre el índice de lateralización
hemisférica cerebral y tiempo de reacción ante la estimulación
dicótica de ambos campos visuales derechos. Las líneas de
dispersión corresponden al intervalo de confianza del 95%.
Figura 1. Esquema sumario de resultados de los tiempos de
reacción (ms) ante estimulación visual dicótica (media
aritmética error estándar). La localización de los valores
corresponde a los campos visuales estimulados mediante visión
monocular, mientras que los valores de la parte inferior del
esquema corresponden a los tiempos de reacción hemisféricos.
derechos (89,79 %), 7 sujetos zurdos (7,14%) y 3 sujetos
ambidiestros (3,06%).
El promedio de IL para el sexo masculino fue de 58,02 6,47 con 46 sujetos derechos (86,79%), 5 zurdos (9,43%)
y 2 ambidiestros (3,77%), y para el sexo femenino el
IL promedio fue 76,10 6,28 con 42 sujetos derechos
(93,33%), 2 zurdos (4,44%) y 1 ambidiestro. Los valores
de IL en el sexo masculino fueron estadísticamente menores (p < 0,05) a los del sexo femenino. Complementariamente, la prevalencia de individuos derechos fue estadísticamente mayor en el grupo femenino (p < 0,05) que
en el sexo masculino, mientras que los individuos zurdos
fueron mas frecuentes en el grupo masculino (p < 0,05).
La prevalencia de los sujetos ambidiestros, fue similar en
ambos sexos.
Los individuos de sexo femenino fueron clasificados según la fecha de su última menstruación en dos grupos;
preovulatorio y postovulatorio. En el grupo de mujeres en
la etapa preovulatoria el IL promedio fue 81,23 4,55 y en
aquellas en la etapa postovulatoria se obtuvo un promedio
de 87,24 3,94 no mostrando diferencias estadísticamente significativas (p > 0,05).
Para evaluar la influencia de la edad sobre el IL, se dividió la muestra en 2 grupos; sujetos menores de 20 años
(n = 52) y sujetos mayores de 20 años (n = 46). El IL promedio para los sujetos menores de 20 años fue de 63,39
7,14 y para los sujetos mayores de 20 años de 71,36
5,75 estas diferencias no fueron estadísticamente significativas (p > 0,05). Al realizar el análisis de regresión
no se evidenció asociación estadísticamente significativa
entre ambas variables.
Tiempos de reacción a estimulación visual dicótica
El TR ante estímulos visuales dicóticos fue sistemática y
estadísticamente menor en la estimulación del campo visual derecho que en la del izquierdo en ambos ojos (Figura 1). Si se comparan los TR de cada hemisferio cerebral,
es decir, los TR de la estimulación en los campos visuales
izquierdos de ambos ojos (correspondientes al hemisferio
derecho) y los de los campos visuales derechos de ambos
ojos (correspondientes al hemisferio izquierdo), se evidencian valores estadísticamente menores (p < 0,001) en los
TR del hemisferio derecho (Figura 1).
El análisis de regresión lineal entre las variables IL y la
edad, tanto en la muestra general (r = 0,017; p > 0,05), como en los grupos de sexo masculino (r = 0,048; p > 0,05)
y femenino (r = 0,239; p > 0,05) no reveló asociaciones
estadísticamente significativas.
En la Figura 2 se presenta la relación entre el IL y el
TR del hemisferio derecho, la cual no fue estadísticamente significativa (r = 0,163; p > 0,05), al igual (Figura 3)
que la correspondiente al hemisferio izquierdo (r = 0,059;
p > 0,05). Los coeficientes de regresión se mantienen sin
significación estadística a pesar de restringir el análisis al
grupo de derechos o al de los zurdos. Esto se realizó con
la finalidad de evitar el efecto que sobre la regresión tiene
una variable con predominio de frecuencias en uno de sus
extremos, como es el caso de la alta prevalencia de IL con
valores positivos.
DISCUSION
En el presente estudio se analiza en una muestra de sujetos jóvenes sanos las relaciones entre el tiempo de reacción ante un estímulo visual dicótico y la especialización
32
hemisférica cerebral. La muestra estuvo homogéneamente conformada por sujetos jóvenes con una edad promedio
de 22,2 años. El valor de IL obtenido para toda la muestra y para los grupos de sexo masculino y femenino, así
como la prevalencia de sujetos derechos, zurdos y ambidiestros concuerdan con los reportados con anterioridad
para otra muestra de la misma población6 . Los valores de
IL significativamente menores en el grupo del sexo masculino unido al hecho de una prevalencia significativamente
mayor de sujetos derechos en el grupo de sexo femenino,
sugieren fuertemente el predominio del procesamiento del
hemisferio izquierdo en el sexo femenino. Desde el punto
de vista estricto, el Protocolo de Oldfield evalúa items eminentemente motores orientados a la habilidad manual en
tareas cotidianas como el lanzar objetos, uso de utensilios
como el cepillo de dientes y la escoba entre otros. Dadas estas características, el análisis del presente estudio
hace énfasis en una lateralización hemisférica cerebral de
carácter motor, por lo cual el predominio del hemisferio derecho en el grupo del sexo femenino debe entenderse en
términos de motricidad. Estos datos coinciden con reportes previos tanto locales6 como de otros países7 , lo que
sugiere el papel hormonal sobre el desarrollo evolutivo de
la especialización hemisférica7 . Si bien la especialización
hemisférica cerebral es de aparición más temprana en el
sexo masculino que en el femenino24 , en el presente estudio, la edad promedio de los sujetos corresponde a etapas
mucho más tardías en las que el proceso se encuentre ya
consolidado. Sin embargo, y en referencia a su desarrollo
en el sexo femenino, luego de producirse el efecto hormonal de largo plazo sobre la especialización, los cambios
hormonales del ciclo menstrual no son capaces de modificar adicionalmente los valores de lateralización como lo
demuestra la similitud de valores de IL entre los grupos
pre y postovulatorio. Es necesario puntualizar la restricción de este planteamiento a la habilidad motora manual
debido a que en ella se focaliza el protocolo de Oldfield.
Datos locales, reportan variabilidad del índice de lateralización hemisférica entre los grupos etarios, con una
tendencia a incrementar sus valores con la edad1 . En el
presente estudio, a pesar de que el valor promedio de IL
en el grupo de menos de 20 años de edad fue menor que
el del grupo de mayor edad, no presentó significación estadística, lo cual se debe probablemente a la homogeneidad en las edades de los sujetos estudiados evidenciada
por la escasa dispersión en torno a la media de la edad,
lo cual hace a los miembros de la muestra pertenecientes relativamente al mismo grupo etario, reduciendo así la
probabilidad de identificar analíticamente la relación.
La estimulación visual dicótica evidenció tiempos de reacción estadísticamente menores para estímulos presentados en los campos visuales derechos que para aquellos
presentados en los campos visuales izquierdos. Es decir,
los tiempos de reacción del hemisferio cerebral izquierdo,
fueron significativamente menores que los del hemisferio
izquierdo. El tiempo de reacción es la suma de los
Coronel, De Abreu y Eblen-Zajjur
Figura 3. Análisis de regresión entre el índice de lateralización
hemisférica cerebral y tiempo de reacción ante la estimulación
dicótica de ambos campos visuales izquierdos. Las líneas de
dispersión corresponden al intervalo de confianza del 95%.
tiempos de procesamiento y conducción y respuesta de
y ante la información por las diferentes estructuras que
conforman la vía visual y la vía motora, además de la interconexión entre ambas. Esta cadena de latencias se
evaluó en el presente estudio al medir el tiempo de respuesta para oprimir una tecla con la mano hábil ante la
estimulación visual. El predominio de sujetos derechos en
la muestra, fiel expresión de lo que ocurre en la población
general5 , es un punto importante a considerar por cuanto
el centro motor cortical en la vasta mayoría de los sujetos
estudiados estuvo localizado en el hemisferio izquierdo y
por tanto muy probablemente este último se encuentra en
ventaja anatomo-funcional para responder en menor tiempo. Por el contrario, el hemisferio derecho, una vez detectado el estímulo, debe en algún momento conectarse
con el centro motor contralateral para emitir su respuesta a través de la mano hábil. Esta conexión adicional se
expresa en un incremento del tiempo de reacción, lo que
explicaría los tiempos de reacción mayores en la estimulación de los campos visuales izquierdos de cada ojo y
en todos los procesados por el hemisferio derecho (Figura
1). Este planteamiento es sustentado indirectamente por
los resultados del análisis de regresión entre el índice de
lateralización cerebral y el tiempo de reacción a la estimulación visual dicótica al revelar la ausencia de correlación
entre ambas variables para toda la muestra y para sujetos del mismo grupo de derechos o de zurdos con valores
de IL no polarizados. Los resultados del presente estudio
sugieren fuertemente que además de considerar la especialización hemisférica cerebral en términos de un mejor
procesamiento intrínseco de la información, se hace necesario incorporar la posibilidad de que el mismo, expresado
en un menor tiempo de respuesta, sea debido a las rela-
Especialización hemisférica cerebral
33
ciones anatómicas de cercanía entre el hemisferio que recibe el estímulo y el centro o área que generará la respuesta.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen el financiamiento parcial del presente estudio por parte de la Dra. Virginia Vivas O’Connor.
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