6. des del campus

Deu anys desentrellant els misteris de la cognició humana

Un equip de cent persones ho està fent al Centre de Cognició i Cervell de la UPF

La neurociència bàsica ha permès descobrir aspectes sobre el funcionament de les neurones individuals, els mecanismes que permeten la comunicació neuronal, els processos mitjançant els quals les cèl·lules nervioses es desenvolupen i s'adapten i els processos que regulen el seu funcionament. Però, a partir de tota aquesta activitat cerebral, com és possible la cognició humana?

Aquesta és la pregunta científica fonamental que els investigadors del Centre de Cognició i Cervell (CBC) de la UPF intenten respondre des de la seva posada en marxa, ara fa deu anys. Creat el 2009, els seus investigadors treballen per esdevenir un referent internacional de gran influència científica pel que fa a la interacció entre la cognició i el cervell, tant en l'àmbit científic com en el social, avançant en la comprensió de com l'experiència influeix en la funció i l'estructura del cervell a través de la recerca computacional i experimental. 

El CBC disposa d’un laboratori de neurociències propi on els investigadors duen a terme les seves activitats de recerca. La seva excel·lència investigadora ha fet que els seus projectes hagin estat reconeguts amb diverses fonts de finançament en convocatòries altament competitives.

Els projectes finançats pel European Research Council (ERC) es consideren un indicador d’excel·lència en gestió de la recerca. El CBC ha obtingut dues Starting Grants (Salvador Soto i Juan Manuel Toro), dues Advanced Grants (Núria Sebastián i Gustavo Deco), un Proof of Concept (Salvador Soto) i tres Coordinator and Support Action (Núria Sebastián per les tasques de vicepresidència de l’ERC). Malgrat representar un 2% dels IP de la UPF, el CBC ha obtingut el 26% dels projectes ERC atorgats a la Universitat.

Comunitat CBC - 98 persones

 
 
 
 
 

Un enfocament multidisciplinari

El Centre està integrat per set grups de recerca i forma part del Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC). Gustavo Deco, director del CBC, afirma que “l’estratègia guanyadora és comptar amb un grup multidisciplinari que s’esforça a respondre aquesta pregunta primordial: com és possible la cognició humana?, des de diferents enfocaments i punts de vista”. En total, el CBC està format per un centenar de persones entre investigadors, professors, personal de suport a la recerca i administratiu. “Constel·lacions com les nostres són bastant escasses”, afegeix Núria Sebastián, cofundadora del Centre.

La seva recerca multidisciplinària ha produït 478 articles publicats en revistes d’alt impacte fins al 2018. Publicacions que han suposat avenços científics en una vintena d’especialitats diferents i que han aconseguit un total de 13.380 citacions (des de 2008); 10.695 si se n’exclouen les autocitacions dels autors. 

 
 

 

Grups de recerca del Centre de Cognició i Cervell

Computational Neuroscience (CNS), liderat per Gustavo Deco

“Som pràcticament els que vam iniciar l’estudi del cervell des d’un punt de vista holístic”

El Grup de Recerca en Neurociència Computacional investiga els mecanismes neuronals i corticals de la percepció i la cognició. Mitjançant el desenvolupament de models matemàtics neurodinàmics explícits de la funció cerebral pel que fa a l’activitat sinàptica i neuronal, el Grup ha desenvolupat un marc teòric per aprofundir en la comprensió d’una gran varietat de mecanismes i de càlculs subjacents en importants funcions cerebrals. Mitjançant la integració de les ressonàncies magnètiques funcionals (fMRI) i les troballes neuropsicològiques, molts aspectes de la funció cognitiva ara es poden modelar i entendre millor.

Les "cançons del cervell" revelen que ens fem conscients dels senyals del nostre entorn en 200 mil·lisegons

"El nou marc espaciotemporal, que poèticament hem anomenat ‘cançons del cervell’, aporta dades rellevants sobre les xarxes involucrades en la transmissió de la informació a aquesta escala de temps ràpida (200 ms) i pel que fa al cervell en el seu conjunt”, expliquen els autors. Aquests resultats donen suport al coneixement existent fins ara sobre el moment en què la informació es troba conscientment disponible en el cervell humà, i l’amplien.

Gustavo Deco, Josephine Cruzat, Morten Kringelbach (2019), "Brainsongs framework used for Discovering the relevant timescale of the human brain", 4 de febrer, Nature Communications10, núm. 583.
https://repositori.upf.edu/handle/10230/36610

 

Language and Comparative Cognition (LCC), liderat per Juan Manuel Toro

“Estudiem el llenguatge i la música des d’un punt de vista comparat”

El Grup de Recerca en Llenguatge i Cognició Comparada estudia els mecanismes responsables de la capacitat lingüística humana i si els humans comparteixen processos fonamentals amb altres animals. El Grup també estudia les restriccions lingüístiques i perceptuals que configuren aquests processos en diferents etapes del desenvolupament humà.

Un estudi estableix les bases neuronals del processament del llenguatge musical en els éssers humans

"Hem vist que els músics tenen respostes més ràpides i més fortes davant els canvis de consonància i dissonància que les persones no familiaritzades amb la música", amb la qual cosa es conclou que, l'entrenament musical prepara el cervell per detectar millor aquests canvis. "Els nostres resultats mostren les bases neuronals subjacents en els avantatges del processament de la consonància sobre la dissonància en els éssers humans", expliquen els investigadors.

Paola Crespo-Bojorque, Júlia Monte-Ordoño, Juan M. Toro (2018), "Early neural responses underlie Advantages for Consonance over Dissonance", Neuropsychologia.
https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2018.06.005

 

Multisensory Research Group (MRG), liderat per Salvador Soto

“Ens interessa tant el comportament humà com les activacions cerebrals que corresponen a aquests comportaments i a aquestes percepcions”

Els investigadors del Grup de Recerca Multisensorial tenen com a objectiu entendre les bases neuronals i cognitives de la percepció humana i dels processos d’atenció en entorns multisensorials. Estudien interaccions multisensorials en una àmplia gamma de dominis perceptius (des de la percepció de la parla fins a la representació corporal), utilitzant diversos enfocaments científics (des de la psicofísica a la neuroimatge).

Les incongruències audiovisuals indueixen a un augment de les ondes cerebrals theta

Els resultats de l’estudi mostren que la percepció de les incongruències audiovisuals indueixen a un augment en l’activitat del cervell en la banda electrofisiològica corresponent a les ondes theta. Dels resultats obtinguts es desprèn que la resolució de conflictes perceptius implica el mateix tipus de mecanismes que altres tipus de conflictes perceptius en el cervell i, per tant, els autors proposen tenir en compte aquest fenomen per estudiar la integració multisensorial de la percepció humana, cosa que no s’ha fet fins ara.

Luis Morís Fernández, Mireia Torralba, Salvador Soto-Faraco (2017), Theta oscillations reflect conflict processing in the perception of the McGurk illusion”, European Journal of Neuroscience, doi: 10.1111/ejn.13804

 

Speech Acquisition and Perception (SAP), liderat per Núria Sebastián

“Ens fixem com les característiques específiques que tenen les llengües modelen el cervell;  estudiem adults i bebès”

La investigació del Grup de Recerca en Percepció i Adquisició de la Parla se centra en l’estudi de l’aprenentatge de les llengües, la seva percepció i els problemes relacionats amb el processament del llenguatge en general (amb especial èmfasi en les poblacions bilingües). Els investigadors que treballen en aquest laboratori estudien infants i adults (i fins i tot animals per a aproximacions comparatives), amb metodologies basades en respostes de comportament, fisiologia i imatge cerebral.

Es troben evidències que el bilingüisme indueix a una especialització cerebral en infants de quatre mesos

Els resultats apunten cap a diferents estratègies de discriminació lingüística segons que els nadons siguin bilingües o monolingües. Es troben evidències d’especialització cerebral induïda pel bilingüisme.  Els autors manifesten el següent: “Els nostres estudis encaixen bé i ajuden a explicar resultats anteriors, els quals mostraven que, els bilingues, ans al contrari que els monolingües, requereixen un processament addicional de les propietats prosòdiques del llenguatge que els és familiar”.

Loreto Nacar Garcia, Carlos Guerrero-Mosquera, Marc Colomer, Núria Sebastián Gallés (2018), “Evoked and oscillatory EEG activity diferentiates language discrimination in young monolingual and bilingual infants”, Scientific Reports9 de febrer, accés obert.
DOI: 10.1038/s41598-018-20824-0

 

Speech Production and Bilingualism (SPB), liderat per Albert Costa

“Estudiem el bilingüisme perquè a dia d’avui és més una regla que no pas una excepció”

La investigació del Grup de Recerca en Producció de la Parla i Bilingüisme, liderat per Albert Costa, traspassat el mes de desembre de 2018, se centra en la base cognitiva i cerebral del procés de producció de la parla, amb un èmfasi especial en la producció de veu bilingüe. Alguns dels seus àmbits d’interès són els següents: el control del llenguatge en parlants bilingües; els costos i els beneficis associats al bilingüisme; la comprensió de frases en una segona llengua; la producció de parla; el control del llenguatge en bilingües amb malalties neurodegeneratives o el paper de la memòria en el reconeixement de cares i noms en pacients amb malaltia d'Alzheimer.

Amb independència ​de l'idioma, els oients es fan una idea de la personalitat del parlant a través de la seva veu

L'estudi demostra que en tots els idiomes, la veu permet que els oients es facin una idea molt ràpida de la personalitat del parlant, independentment de l'idioma de l'oient, ja sigui nadiu o estranger. El treball revela que la percepció de la veu social conté certs elements invariants entre les llengües/cultures, mentre que altres elements estan modulats pel fons cultural/lingüístic dels oients.

Cristina Baus, Phil McAleer, Katherine Marcoux, Pascal Belin, Albert Costa (2019), "Forming social impressions from voices in native and foreign languages", Scientific Reports9: 414.
https://doi.org/10.1038/s41598-018-36518-6

 

Theoretical and Cognitive Neuroscience (TCN), liderat per Rubén Moreno

“Ens trobem en un moment històric idoni per descobrir els mecanismes neuronals que es defineixen i ens limiten com a éssers humans”

En el Grup de Recerca en Neurociència Teorètica i Cognitiva els investigadors combinen la neurociència computacional i cognitiva per teoritzar i estudiar els mecanismes neuronals que sustenten les funcions cognitives. La física, l'aprenentatge automàtic, la psicologia i la neurociència serveixen per entendre els principis computacionals del cervell.

Fluctuacions neuronals actuen com a semàfors en el complex estímul-resposta

Es mostra que l'activitat neuronal en l'escorça visual de primats es modula amb fluctuacions de l'activitat de tota la població de neurones. “El resultat més important ha estat mostrar a quin tipus de neurones transmissores de més informació afecta aquesta modulació, és a dir, 'qui porta la veu cantant', però sense alterar la informació total disponible a la xarxa. D'aquesta manera, l'activitat de la població neuronal actua com un 'semàfor' que regula el trànsit d'informació al cervell”, expliquen els autors.

Iñigo Arandia-Romero, Seiji Tanabe, Jan Drugowitsch, Adam Kohn, Rubén Moreno-Bote (2016), “Multiplicative and additive modulation of neuronal tuning with population activity affects encoded information”, Neuron, edició avançada en línia de 25 de febrer. 
https://doi.org/10.1016/j.neuron.2016.01.044

 

Reasoning and Infant Cognition (RICO), liderat per Luca Bonatti

“Estic molt content de pertànyer al CBC que, segons la meva opinió, és un dels centres més importants en neurociència cognitiva d’Europa”

L’interès principal del Grup de Recerca en Raonament i Cognició Infantil és revelar la manera com els humans es fan representacions del món i quines són les capacitats subjacents per arribar a conclusions, formar expectatives i esbrinar què passa després, tant quan es tracta del món físic que ens envolta com del nostre propi món psicològic interior.

Un estudi obre una finestra sobre els processos de raonament dels nadons

Els autors van trobar evidència científica que les estratègies que ens permeten als éssers humans combinar informació per raonar sobre els fets que ens envolten estan ja presents en edats molt primerenques. Els resultats suggereixen que alguns processos mentals dels nadons, fins i tot abans que aquests comencin a parlar, ja són semblants als dels adults, i més complexos del que s'havia pensat fins ara. Discover Magazine va incloure aquest estudi entre les 100 descobertes científiques de més impacte.

Nicoló Cesana-Arlotti, Ana Martín, Ernö Teglas, Liza Vorobyova, Ryszard Cetnarski, Luca Bonatti (2018), "Precursors of logical reasoning in preverbal human infants", Science16 de març. 359:6381, pàg. 1263-1266. DOI: 10.1126/science.aao3539

 

Màster universitari en Cervell i Cognició, una titulació amb gran projecció internacional

La recerca juga un paper fonamental en el Centre de Cognició i Cervell, però la docència no es deixa de banda, específicament la de postgrau. El màster universitari en Cervell i Cognició, liderat pels investigadors principals del Centre, es va crear el 2014 i ha tingut una molt bona acollida en cadascuna de les quatre edicions fetes fins ara.

Un dels reptes més grans de la ciència és el d'explicar el funcionament de la ment humana. El màster instrueix els estudiants a través dels descobriments més recents sobre la interacció entre cervell i recerca cognitiva, des del punt de vista teòric i pràctic, per arribar a participar activament en aquest àmbit del coneixement.

El nucli central del màster està compost pels grups de recerca del Centre de Cognició i Cervell, els quals estan dirigits per científics de reconegut prestigi en àrees com ara la neurociència computacional, la neurociència cognitiva, la psicolingüística, la visió, la percepció multisensorial, el desenvolupament humà i la cognició comparativa.

Els estudiants accedeixen directament als projectes de recerca del CBC, i s'integren en una de les seves línies de recerca principals per desenvolupar una recerca original per al seu projecte final. L’alt percentatge en nombre d’alumnes internacionals denota la gran projecció internacional d’aquests estudis en neurociència.

Aquests són alguns dels seus protagonistes

Gizem Senel

Gizem Senel

(Turquia)

Vaig decidir matricular-me al màster en Cervell i Cognició perquè m'interessava principalment entendre més àmpliament la neurociència cognitiva des d'una perspectiva interdisciplinària. Volia continuar els meus estudis en el camp de la recerca en neurociència, i la UPF em va donar una oportunitat increïble no només per aprendre dels millors especialistes en aquest àmbit, sinó també per fer recerca al seu costat.

Actualment, sóc membre del Grup de Recerca en Neurociència Teorètica i Cognitiva del Rubén Moreno. L'objectiu de la meva tesi és entendre el funcionament neuronal i els predictors de comportament en la presa de decisions. També vaig presentar un pòster sobre "Xarxes artificials i informació integrada" a la conferència sobre consciència del Human Brain Project.

 

Alice Albertini Drew

Alice Albertini Drew

(França)

Després d’interessar-me per la filosofia de la ment, la consciència i la percepció, vaig decidir seguir estudis en neurociència cognitiva. Tenint en compte el meu interès en la neurociència aplicada i la intersecció entre la neurociència, les arts, la tecnologia i la filosofia, em va atraure l’aspecte interdisciplinari del Centre de Cognició i Cervell, que abasta moltes de les àrees centrals de la investigació en neurociència i ofereix unes fortes bases teòriques i pràctiques.

Vaig fer recerca per a la meva tesi de màster al Grup de Recerca Multisensorial, sota la supervisió de Salvador Soto-Faraco. Vam analitzar un fenomen que ha fascinat l’estudi de la percepció durant anys: l’anomenada rivalitat binocular. Hem investigat les oscil·lacions neuronals (ondes cerebrals) que hi participen, registrant dades neuronals amb electroencefalografia.

 

Maria Roser Cañigueral

Maria Roser Cañigueral

(Espanya)

Vaig matricular-me al màster en Cervell i Cognició on vaig tenir l'oportunitat de treballar amb la professora Núria Sebastián Gallés en un projecte sobre els efectes de la posició social en l'aprenentatge de llengües. Després, em vaig traslladar a Londres per completar un MRes en Neurociència Cognitiva (Institut de Neurociència Cognitiva, University College de Londres, 2016). Durant el projecte MRes, supervisat per la professora Antonia Hamilton, vaig investigar la relació entre la mentalització perceptiva i la motivació social de l’autisme. Després del MRes, em vaig quedar al laboratori de la professora Antonia Hamilton i vaig començar un doctorat en Neurociència Cognitiva.

En la meva tesi doctoral estic investigant els mecanismes cognitius i neuronals que sustenten el processament de la mirada ocular durant les interaccions socials en viu, tant en individus neurotípics com en autistes. Per estudiar això combino les tasques de comportament amb espectroscòpia de seguiment i de fNIRS.

 

Pedro Tiago Martins

Pedro Tiago Martins

(Portugal)

Abans de matricular-se al programa de màster en Cervell i Cognició vaig obtenir un BA en Ciències del Llenguatge per la Universitat de Porto i un màster en Ciències Cognitives i Llengua per la Universitat de Barcelona.

Ara sóc a les últimes etapes del meu doctorat en Ciències Cognitives i Llengua a la Universitat de Barcelona, com a part de Biologia Cognitiva del Grup de Llengua. Estudio l'evolució de l'aprenentatge vocal a través de les espècies i del seu paper en l'aparició del llenguatge humà.

 

Josefina Cruzat

Josefina Cruzat

(Xile)

Em vaig incorporar al Grup de Neurociència Teòrica i Computacional, a la Universitat Pompeu Fabra, com a estudiant de doctorat.  Estic explorant dinàmiques de xarxes globals al cervell humà. Concretament, estic explorant la integració, la segregació i alguns altres senyals d’EEG intracorticals, durant el repòs i en diverses tasques cognitives. Estic abordant aquest objectiu mesurant respostes intracorticals utilitzant elèctrodes estereotàctics implantats al cervell en pacients epilèptics.

 

Carlota Pagès

Carlota Pagès

(Espanya)

Després d’anys d’estudiar disciplines separades, vaig descobrir que la manera d’aplegar-les era estudiant el cervell. Vaig fer el màster en Cervell i Cognició amb la idea d'estudiar música a través de la ciència.

Actualment, estic en el meu segon any de doctorat en llengua i cognició comparada. Estic estudiant com l’experiència com ara la formació musical pot canviar la percepció i el processament de la música. Per fer-ho, comparo les respostes neuronals entre músics i no músics. Més específicament, estic centrant-me en els esdeveniments musicals inesperats que trenquen el context musical sintàctic o harmònic.

 

Mar Gimeno

Marc Gimeno

(Espanya)

Em vaig matricular al màster en Cervell i Cognició perquè buscava un títol de màster que m’oferís l'oportunitat d'aprendre sobre temes de la llengua en relació amb el cervell, alhora que em permetés participar en tots els passos del procés de recerca científica.

Em vaig convertir en un bimodal bilingüe gràcies a la llengua de signes catalana i actualment treballo com a professor de nens sords en una escola pública de Barcelona. A més, estic al programa de doctorat en Biomedicina (UPF). La meva recerca se centra a explorar el procés d’aprenentatge de la llengua de signes i les interaccions entre llengües parlades i de signes, combinant mesures electrofisiològiques i de comportament. El principal objectiu és millorar la pràctica docent dels nens sords.