Cómo el cerebro arma oraciones antes de hablar, según un estudio de Harvard

Hay grupos de neuronas especializadas en el cerebro humano que trabajan de manera coordinada para construir oraciones antes de hablar, según un estudio de la Universidad de Harvard y el Hospital General de Massachusetts.

Por primera vez se demuestra que distintas neuronas ensamblan frases, cada una dedicada a diferentes “bloques lingüísticos” como sustantivos, verbos o finales de oración.

El estudio publicado en Nature detalla que, antes de pronunciar una palabra, conjuntos de neuronas en la corteza frontotemporal se especializan en distinguir elementos como sustantivos, verbos o cierres de frase.

Cuando una persona se prepara para hablar, se activan combinaciones de estas neuronas según la estructura y el contexto, lo que permite organizar las palabras en oraciones coherentes.

¿Cómo arma el cerebro humano las oraciones?

El cerebro organiza la construcción de oraciones a través de diferentes grupos de neuronas en la corteza frontotemporal, donde cada grupo es responsable de identificar aspectos como la categoría de una palabra, por ejemplo, si es un sustantivo o un verbo, y su posición en la frase. Antes de hablar, se combinan estas especializaciones para planificar y construir la estructura completa de la oración.

Los hallazgos publicados en Nature evidencian que la producción del lenguaje obedece a reglas gramaticales codificadas por tipos específicos de neuronas, denominadas “bloques de construcción” neuronales.

Unos grupos identifican categorías como sustantivos o verbos, mientras que otros se encargan del orden o el final de la oración. Esta organización permite anticipar la estructura y contribuye a la flexibilidad del lenguaje humano.

El neurocirujano y coautor del estudio, Ziv Williams, explica: “Hay neuronas específicas que solo reaccionan si una palabra es un sustantivo, y otras que solo se activan si una frase termina”, citado en el artículo de Nature.

Cómo estudiaron el cerebro en acción

Para obtener estos resultados, el equipo implantó temporalmente electrodos en la corteza frontotemporal de personas con epilepsia sometidas a monitoreo médico. Gracias a que los participantes estaban completamente despiertos y podían hablar con normalidad, fue posible registrar la actividad eléctrica de 579 neuronas durante la producción espontánea de casi 1.900 frases.

Los pacientes participaron en situaciones de conversación real, respondiendo preguntas abiertas y elaborando oraciones sin guion ni lectura previa. Este enfoque permitió analizar cómo cada neurona respondía ante distintos bloques lingüísticos en condiciones de habla natural.

Los científicos emplearon técnicas de procesamiento de lenguaje natural y herramientas de inteligencia artificial para comparar los patrones cerebrales con la estructura interna de las oraciones. De este modo, establecieron correspondencias directas entre la actividad neuronal y elementos gramaticales precisos de cada segmento del discurso.

Qué descubrieron sobre el lenguaje y las neuronas

Según Nature, distintas clases de neuronas codifican categorías gramaticales y funciones: algunas diferencian entre sustantivos y verbos, mientras otras se activan en función del significado de cada palabra o de su papel estructural en la oración. Esto permite que el cerebro separe y procese simultáneamente información semántica y sintáctica.

El equipo descubrió que estas neuronas también pueden identificar la posición de una palabra en la frase, el nivel jerárquico dentro de su estructura y el instante en que una oración se aproxima a su final. El trabajo evidenció que la codificación lingüística se distribuye en toda la corteza frontotemporal, aunque predomina en el hemisferio izquierdo del cerebro, conocido por su importancia en el procesamiento lingüístico.

Utilizando modelos de inteligencia artificial, los investigadores observaron que el cerebro mantiene un “registro mental” de hasta cinco palabras previas para planificar la frase siguiente. Esta capacidad es clave para que el habla sea fluida y coherente.

Por qué importa este mapa neuronal del lenguaje

De acuerdo con los autores en Nature, estos hallazgos representan un avance en la neurociencia del lenguaje, ya que permiten observar con detalle cómo el cerebro ensambla oraciones en tiempo real.

El estudio puede sentar bases para el desarrollo de tecnologías de recuperación del habla tras lesiones, aplicaciones en interfaces cerebro-computadora y mejoras en modelos de inteligencia artificial para el procesamiento del lenguaje.

El hallazgo central es que las neuronas trabajan anticipando no solo el tipo y la función de cada palabra, sino también el contexto específico en el que aparecerán. Así, el cerebro puede planificar y crear frases nuevas antes de que sean pronunciadas, una habilidad que caracteriza la comunicación humana.

Además, el estudio constató que estas propiedades son constantes entre personas y en diferentes contextos de habla natural, descifrando combinaciones únicas de rasgos lingüísticos a nivel neuronal.

También se identificó que las neuronas integran información secuencial y contextual en una ventana de al menos un segundo antes de hablar, una característica relevante para el desarrollo de sistemas automáticos de traducción, la rehabilitación del habla y el abordaje de trastornos del lenguaje.

La investigación encabezada por Jing Cai y Ziv Williams permite trazar un mapa de alta resolución sobre cómo el cerebro organiza el lenguaje. Estos resultados inauguran nuevas líneas para entender cómo expresamos y comprendemos el lenguaje en múltiples modalidades y situaciones.