Cuando un bebé nos sonríe, es casi imposible resistirse a devolverle la sonrisa. Esta reacción instintiva forma parte de un complejo intercambio social que nos permite leer las emociones y los estados mentales de los demás. Los rostros son tan centrales en la comunicación humana que el cerebro ha desarrollado células especializadas exclusivamente para reconocerlos, como demostró el neurocientífico Winrich Freiwald, de la Universidad Rockefeller (Estados Unidos). Este hallazgo es solo uno de los avances que, en la última década, han revolucionado la neurociencia de la percepción facial.
Ahora, el equipo de Freiwald en el Laboratorio de Sistemas Neuronales ha dado un paso más allá y ha investigado el reverso del proceso: cómo se generan las expresiones faciales. Hasta hace poco, se sabía muy poco sobre la colaboración entre los circuitos neuronales del cerebro y los músculos del rostro para producir, por ejemplo, una sonrisa genuina. En un estudio publicado en la revista Science, los investigadores han identificado una red motora facial y los mecanismos neuronales que la mantienen operativa.
Durante años, la visión clásica dividía estrictamente estas funciones: las expresiones emocionales espontáneas, como responder con una sonrisa, se atribuían al lóbulo frontal medial (incluyendo el córtex cingulado), mientras que las acciones voluntarias —como hablar o comer— dependían del lóbulo frontal lateral. Sin embargo, el nuevo trabajo revela que esta separación no es tan tajante. “Teníamos una buena comprensión de cómo se perciben los gestos faciales, pero ahora entendemos mucho mejor cómo se generan”, explica Freiwald, cuyo trabajo cuenta con el apoyo del Price Family Center for the Social Brain de Rockefeller.
El equipo realizó el primer estudio sistemático de los mecanismos neuronales que controlan los movimientos faciales. Utilizando resonancia magnética funcional (fMRI) en macacos —especie con estructuras musculares y circuitos cerebrales similares a los humanos—, identificaron tres áreas corticales con acceso directo a la musculatura facial: el córtex motor cingulado (en la región medial), los córtex motor primario y premotor (en la zona lateral), y los córtex somatosensoriales.
A partir de este mapa, registraron la actividad neuronal mientras los animales producían diferentes gestos: expresiones de amenaza (mirada fija, mandíbula abierta y dientes visibles), chasquidos de labios (movimientos rápidos de fruncido con orejas pegadas al cráneo, un gesto social amistoso) y masticación (acción voluntaria no social). Para elicitar estas expresiones, emplearon estímulos naturales como interacciones con otros macacos, vídeos de congéneres y avatares digitales.
Los resultados fueron sorprendentes: tanto las regiones corticales “superiores” (mediales) como las “inferiores” (laterales) participan en la producción de expresiones emocionales y voluntarias. Sin embargo, no lo hacen de la misma manera. “Las regiones laterales, como el córtex motor primario, presentan dinámicas neuronales rápidas, con cambios en milisegundos, ideales para ajustes precisos y veloces”, detalla Geena Ianni, coautora principal del estudio, exmiembro del laboratorio de Freiwald y actual residente de neurología en el Hospital de la Universidad de Pensilvania. “En cambio, las regiones mediales, como el córtex cingulado, muestran dinámicas lentas y estables que se mantienen durante más tiempo”.
Este patrón sugiere que la red motora facial actúa como un sistema jerárquico y dinámico, con información que fluye desde regiones más estables (que integran contexto social y emocional) hacia áreas motoras rápidas que ejecutan los movimientos musculares. Un trabajo relacionado, publicado en PNAS, confirma que estas regiones forman una única red sensoriomotora interconectada, cuya coordinación se adapta según el tipo de movimiento.
La necesidad de expresiones faciales está tan arraigada que incluso alcanza el tronco encefálico, donde se encuentra el núcleo facial que controla directamente los músculos. Estudios en pacientes con lesiones cerebrales ya sugerían diferencias: daños en el córtex frontal lateral afectan movimientos voluntarios, mientras que lesiones mediales impiden expresiones emocionales espontáneas. “No pierden la capacidad de mover los músculos, sino de hacerlo en el contexto adecuado”, aclara Freiwald.
Estos avances abren puertas prometedoras. Freiwald planea estudiar percepción y expresión facial de forma simultánea para comprender mejor las emociones, que podrían surgir en la interacción entre ambos procesos. Además, los hallazgos podrían mejorar las interfaces cerebro-máquina. “La comunicación ha sido mucho más difícil de descifrar que el movimiento de extremidades”, señala Freiwald. Ianni añade con esperanza: “Espero que nuestro trabajo impulse, aunque sea mínimamente, el desarrollo de diseños de comunicación artificial más naturales y ricos, que mejoren la vida de pacientes tras lesiones cerebrales”.