hemispheric asymmetry reduction in older adults (HAROLD)

Campos Disciplinarios Primarios: Neurociencia Cognitiva, Psicogerontología, Neuropsicología y Biología del Envejecimiento.

Proponentes Clave: Roberto Cabeza.

1. Principios Fundamentales del Modelo HAROLD

El modelo de Reducción de la Asimetría Hemisférica en Adultos Mayores, conocido habitualmente por sus siglas en inglés HAROLD (Hemispheric Asymmetry Reduction in Older Adults), es una de las teorías más influyentes en la neurociencia del envejecimiento. Propuesto originalmente por el Dr. Roberto Cabeza en el año 2002, este modelo describe un fenómeno observado mediante técnicas de neuroimagen funcional: mientras que los adultos jóvenes tienden a utilizar regiones cerebrales de forma lateralizada para realizar tareas cognitivas específicas, los adultos mayores muestran una activación más equilibrada o bilateral en ambos hemisferios cerebrales.

Este cambio en el patrón de activación se observa predominantemente en la corteza prefrontal, una región crítica para funciones ejecutivas de alto nivel, la memoria de trabajo y el control inhibitorio. En términos generales, el modelo HAROLD postula que la asimetría funcional que caracteriza el cerebro joven —donde el hemisferio izquierdo puede dominar el procesamiento del lenguaje y el derecho el procesamiento espacial— tiende a disminuir o “reducirse” a medida que el individuo envejece. Este proceso no es aleatorio, sino que responde a cambios estructurales y funcionales subyacentes en la arquitectura neuronal.

La esencia del modelo HAROLD radica en la observación de que esta bilateralidad no es necesariamente un signo de deterioro, sino que puede representar una forma de adaptación. Al reclutar recursos neuronales adicionales del hemisferio opuesto, el cerebro del adulto mayor intenta mantener un nivel de rendimiento cognitivo óptimo frente a la degradación neurobiológica. Por lo tanto, el modelo se fundamenta en la idea de que el cerebro posee una capacidad intrínseca de reorganización funcional para hacer frente a los desafíos del envejecimiento biológico.

Además, el modelo HAROLD sugiere que esta reducción de la asimetría es un fenómeno generalizable a diversas funciones cognitivas, incluyendo la memoria episódica, la memoria semántica y la percepción. Aunque inicialmente se centró en la corteza prefrontal, investigaciones posteriores han explorado si patrones similares ocurren en otras áreas corticales. La robustez del modelo ha permitido que se convierta en una piedra angular para entender cómo la plasticidad cerebral opera en las etapas tardías de la vida, ofreciendo una visión menos determinista del declive cognitivo.

2. Contexto Histórico y Desarrollo de la Teoría

El desarrollo del modelo HAROLD surgió en un momento de transformación tecnológica dentro de la psicología experimental y la medicina. A finales de la década de 1990 y principios de los 2000, la disponibilidad de la Resonancia Magnética Funcional (fMRI) y la Tomografía por Emisión de Positrones (PET) permitió a los investigadores observar el cerebro en acción con una precisión sin precedentes. Antes de estas tecnologías, las teorías sobre el envejecimiento cerebral se centraban casi exclusivamente en la pérdida de volumen neuronal y la disminución de neurotransmisores, adoptando una perspectiva mayoritariamente negativa.

Roberto Cabeza, tras revisar múltiples estudios de neuroimagen que comparaban a jóvenes y ancianos, notó una discrepancia sistemática. En tareas donde los jóvenes activaban exclusivamente la corteza prefrontal derecha o izquierda, los adultos mayores que obtenían buenos resultados en dichas tareas activaban ambas. Este hallazgo contradijo la idea de que el envejecimiento solo implicaba “menos” actividad; en cambio, sugería que el cerebro envejecido realizaba “más” actividad en términos de extensión espacial. En su artículo seminal de 2002, Cabeza formalizó estas observaciones bajo el nombre de HAROLD.

Históricamente, el modelo HAROLD ayudó a desplazar el paradigma desde un enfoque de “déficit” hacia uno de “compensación”. Durante el siglo XX, se creía que el cerebro era un órgano estático que simplemente se desgastaba con el tiempo. Sin embargo, el trabajo de Cabeza y sus colegas demostró que el cerebro es un sistema dinámico capaz de reorganización funcional. Este cambio de perspectiva fue fundamental para el nacimiento de la neurociencia cognitiva del envejecimiento como un campo independiente y vigoroso.

A lo largo de las últimas dos décadas, el modelo ha sido refinado y contrastado con otras teorías emergentes. Si bien el modelo original se basaba en datos de tareas de memoria, su aplicación se extendió rápidamente a otros dominios. El desarrollo histórico de HAROLD también estuvo marcado por el debate sobre si la bilateralidad era realmente beneficiosa o si era un síntoma de desdiferenciación neuronal, un concepto que sugiere que el cerebro pierde su capacidad de especialización con la edad. Este debate ha enriquecido la teoría, llevándola a integrar conceptos de eficiencia y reserva cognitiva.

3. Evidencia Neurofisiológica y Técnicas de Imagen

La base empírica del modelo HAROLD se sustenta en una vasta cantidad de estudios que utilizan neuroimagen funcional. En experimentos típicos de memoria episódica, se ha observado que los adultos jóvenes muestran una fuerte lateralización izquierda durante la codificación de la información y una lateralización derecha durante la recuperación (un patrón conocido como modelo HERA). No obstante, los adultos mayores muestran una activación bilateral significativa tanto en la fase de codificación como en la de recuperación, lo que valida la premisa central de HAROLD.

Los estudios de fMRI han sido cruciales para identificar las coordenadas exactas de esta activación. Por ejemplo, en tareas de memoria de trabajo verbal, donde los jóvenes suelen reclutar el hemisferio izquierdo, los adultos mayores con alto rendimiento muestran una activación adicional en la corteza prefrontal dorsolateral derecha. Esta evidencia sugiere que el reclutamiento del hemisferio contralateral no es un error del sistema, sino una estrategia deliberada del cerebro para compensar la menor eficiencia de las redes neuronales originales.

Otra técnica que ha aportado evidencia significativa es la Estimulación Magnética Transcraneal (TMS). En estudios experimentales, se ha demostrado que si se interfiere con la actividad de uno de los hemisferios en adultos mayores durante una tarea cognitiva, su rendimiento cae de manera más drástica que en los jóvenes si el cerebro estaba utilizando un patrón bilateral. Esto prueba que la actividad en el hemisferio “extra” es funcionalmente necesaria para la ejecución de la tarea y no es simplemente ruido neuronal de fondo.

Además de la neuroimagen funcional, los estudios de conectividad funcional han revelado que en los adultos mayores existe una mayor comunicación interhemisférica a través del cuerpo calloso. Aunque el cuerpo calloso suele sufrir una degradación estructural con la edad, el aumento de la comunicación entre los dos hemisferios parece ser una respuesta compensatoria. Estos hallazgos refuerzan la idea de que el modelo HAROLD es una manifestación macroscópica de cambios profundos en la dinámica de las redes neuronales a gran escala.

4. La Hipótesis de la Compensación Funcional

El núcleo explicativo del modelo HAROLD es la hipótesis de la compensación. Según esta visión, la reducción de la asimetría hemisférica es un mecanismo adaptativo que permite a los adultos mayores contrarrestar los déficits neurobiológicos relacionados con la edad. Al distribuir la carga cognitiva entre ambos hemisferios, el cerebro logra procesar la información de manera más efectiva, mitigando el impacto de la atrofia cerebral, la pérdida de sinapsis y la disminución de la velocidad de procesamiento.

Para que la activación bilateral sea considerada compensatoria, debe cumplir con ciertos criterios. El más importante es la correlación positiva con el rendimiento: los adultos mayores que muestran patrones bilaterales suelen tener un mejor desempeño en pruebas cognitivas que aquellos que mantienen una activación lateralizada o muestran una activación reducida. En este sentido, la bilateralidad actúa como un “andamiaje” que sostiene la función cognitiva cuando las estructuras primarias ya no son suficientes por sí solas.

Sin embargo, la compensación no es un proceso universal ni siempre exitoso. El modelo HAROLD reconoce que existen diferencias individuales significativas. Factores como el nivel educativo, la actividad física y la salud cardiovascular influyen en la capacidad del cerebro para implementar estas estrategias compensatorias. Aquellos individuos con una mayor reserva cognitiva parecen ser más capaces de reclutar eficazmente ambos hemisferios, lo que subraya la importancia de los estilos de vida saludables en el mantenimiento de la función cerebral.

Es importante distinguir la compensación de otros procesos como la interferencia proactiva. Mientras que la compensación ayuda al rendimiento, otros patrones de activación ineficiente pueden perjudicarlo. El modelo HAROLD se centra específicamente en aquellos casos donde el reclutamiento adicional es productivo. Esta distinción ha llevado a los investigadores a investigar cómo se puede potenciar esta capacidad compensatoria mediante el entrenamiento cognitivo y otras intervenciones neuroprotectoras, buscando maximizar la resiliencia del cerebro ante el paso del tiempo.

5. Conceptos Clave y Componentes

Lateralización Hemisférica: La tendencia de ciertas funciones cognitivas a estar localizadas principalmente en uno de los dos hemisferios cerebrales en adultos jóvenes.
Bilateralización: El proceso por el cual tareas que antes eran gestionadas por un solo hemisferio pasan a involucrar ambos hemisferios de manera simultánea en la vejez.
Corteza Prefrontal (PFC): Región del cerebro situada en la parte anterior de los lóbulos frontales, principal escenario donde se observa el fenómeno HAROLD.
Plasticidad Neuronal: La capacidad del sistema nervioso para cambiar su estructura y su funcionamiento como reacción a la diversidad del entorno y al envejecimiento.
Desdiferenciación: Teoría alternativa que sugiere que la bilateralidad es un signo de que las neuronas se vuelven menos especializadas y más “ruidosas”, perdiendo su especificidad funcional.
Reclutamiento Contralateral: La activación de áreas en el hemisferio opuesto al que normalmente se encargaría de una función específica en condiciones de juventud o salud plena.

6. Aplicaciones en Procesos Cognitivos Específicos

El modelo HAROLD se ha aplicado con éxito al estudio de la memoria de trabajo. En tareas como el paradigma N-back, se ha observado que los adultos mayores muestran una activación bilateral de la corteza prefrontal dorsolateral incluso en niveles de carga bajos, mientras que los jóvenes solo muestran esta bilateralidad cuando la tarea se vuelve extremadamente difícil. Esto sugiere que los mayores operan más cerca de su límite de capacidad y necesitan recurrir a la compensación interhemisférica de manera más temprana.

En el ámbito de la memoria episódica, el modelo explica por qué los ancianos a menudo tienen dificultades para recordar detalles específicos (codificación lateralizada) pero pueden mejorar su rendimiento si se les permite utilizar estrategias semánticas que involucren ambos hemisferios. La recuperación de información, que en jóvenes es predominantemente un proceso del hemisferio derecho, se vuelve bilateral en los mayores, permitiéndoles acceder a pistas contextuales y semánticas para reconstruir los recuerdos de manera más eficaz.

Incluso en funciones no estrictamente verbales, como la percepción visual y el procesamiento espacial, se ha documentado el patrón HAROLD. Por ejemplo, en tareas de reconocimiento de rostros o de rotación mental de objetos, los adultos mayores tienden a reclutar áreas frontales de ambos hemisferios para asistir a las áreas visuales posteriores que pueden estar procesando la información de manera más lenta. Esto demuestra que la reducción de la asimetría es una estrategia global del sistema cognitivo.

Finalmente, el modelo tiene implicaciones en el estudio de la atención sostenida y el control inhibitorio. Los adultos mayores a menudo muestran una mayor vulnerabilidad a las distracciones; el reclutamiento bilateral de la corteza prefrontal puede ser un intento de fortalecer el control “top-down” sobre las regiones sensoriales para filtrar la información irrelevante. Estas aplicaciones prácticas confirman que HAROLD no es solo una curiosidad de laboratorio, sino un reflejo de cómo los seres humanos se adaptan a los cambios cognitivos de la vida diaria.

7. Críticas, Limitaciones y Modelos Alternativos

A pesar de su amplia aceptación, el modelo HAROLD no está exento de críticas. La principal objeción proviene de la hipótesis de la desdiferenciación. Algunos investigadores argumentan que la activación bilateral no es una compensación exitosa, sino un síntoma de un cerebro que ya no puede segregar sus funciones de manera eficiente. Según esta visión, la bilateralidad sería una consecuencia pasiva del deterioro de las vainas de mielina y la reducción de la inhibición lateral, lo que provocaría que la actividad eléctrica se “derrame” hacia áreas adyacentes o contralaterales sin beneficio real.

Otra limitación señalada es que el modelo HAROLD se centra casi exclusivamente en la corteza prefrontal, ignorando en gran medida lo que sucede en las regiones posteriores del cerebro, como los lóbulos parietales y occipitales. Para abordar esta laguna, surgieron otros modelos como el PASA (Posterior-Anterior Shift in Aging), que propone que los adultos mayores compensan el declive en el procesamiento sensorial posterior aumentando la actividad en las regiones frontales anteriores. Aunque complementarios, estos modelos sugieren que la reorganización cerebral es más compleja de lo que HAROLD describe por sí solo.

Asimismo, se ha criticado que el modelo HAROLD no siempre predice con exactitud el rendimiento. Existen estudios donde la activación bilateral se asocia con un peor desempeño, lo que sugiere que en ciertos individuos o bajo ciertas condiciones, el reclutamiento adicional es ineficiente o representa un intento fallido de compensación. Esto ha llevado a la conclusión de que la bilateralidad puede ser un arma de doble filo: adaptativa en algunos contextos y maladaptativa en otros, dependiendo de la integridad estructural del cerebro.

Por último, la metodología de muchos estudios que apoyan el HAROLD ha sido cuestionada debido a la variabilidad en los criterios de selección de los participantes. El envejecimiento es un proceso altamente heterogéneo, y agrupar a todos los “adultos mayores” en una sola categoría puede ocultar diferencias fundamentales entre aquellos que envejecen de forma saludable y aquellos que se encuentran en etapas preclínicas de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer. Por ello, la investigación actual busca integrar el modelo HAROLD con biomarcadores más precisos.

8. Relación con la Reserva Cognitiva y Plasticidad

El modelo HAROLD está intrínsecamente ligado al concepto de reserva cognitiva, propuesto por Yaakov Stern. La reserva cognitiva se refiere a la capacidad del cerebro para tolerar mejor los efectos de la patología o el envejecimiento mediante el uso de redes neuronales alternativas o procesos cognitivos más eficientes. El reclutamiento bilateral descrito por HAROLD es, en esencia, una manifestación visible de esta reserva en acción. Individuos con mayores niveles de educación y estimulación intelectual a lo largo de la vida muestran una mayor facilidad para implementar el patrón HAROLD de manera efectiva.

Este fenómeno también es un testimonio de la neuroplasticidad funcional que persiste incluso en la vejez. Durante décadas, se pensó que el cerebro perdía su plasticidad después de la infancia o la adolescencia. Sin embargo, el hecho de que el cerebro pueda reorganizar sus patrones de activación en respuesta al declive biológico demuestra que el sistema nervioso sigue siendo maleable. El modelo HAROLD proporciona un marco para estudiar cómo las intervenciones, como el ejercicio físico y el aprendizaje de nuevas habilidades, pueden fomentar esta plasticidad y mejorar la capacidad compensatoria.

La relación entre HAROLD y la plasticidad también tiene implicaciones para la rehabilitación neuropsicológica. Si la bilateralidad es una estrategia natural del cerebro, los programas de entrenamiento podrían diseñarse para potenciar específicamente el uso de ambos hemisferios. Por ejemplo, se podrían utilizar técnicas de entrenamiento dual o tareas que requieran la integración de información verbal y espacial para “entrenar” al cerebro en el reclutamiento de recursos interhemisféricos, fortaleciendo así la resiliencia cognitiva del adulto mayor.

9. Direcciones Futuras en la Investigación

El futuro de la investigación sobre el modelo HAROLD se dirige hacia una integración más profunda con la conectómica cerebral. En lugar de mirar simplemente qué áreas se activan, los científicos están analizando cómo cambian las redes de comunicación entre ellas. El uso de la Imagen de Tensor de Difusión (DTI) permite examinar la integridad de la sustancia blanca y cómo los cambios en los tractos interhemisféricos facilitan o impiden la reducción de la asimetría descrita por Cabeza.

Otra línea de investigación prometedora es el estudio de las diferencias individuales a través de la genética. Se está investigando si ciertos polimorfismos genéticos, como los relacionados con el factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) o la apolipoproteína E (APOE), influyen en la probabilidad de que un individuo desarrolle patrones de activación compensatorios. Esto podría conducir a una medicina personalizada del envejecimiento, donde se identifiquen los riesgos de declive cognitivo basándose en la capacidad de reorganización cerebral de cada persona.

Finalmente, la aplicación de técnicas de estimulación cerebral no invasiva, como la estimulación por corriente continua (tDCS), busca modular activamente la asimetría hemisférica. Al estimular áreas específicas de la corteza prefrontal, los investigadores esperan inducir artificialmente el patrón HAROLD en adultos mayores para observar si esto mejora su rendimiento cognitivo en tiempo real. Estos avances prometen transformar nuestra comprensión del envejecimiento, pasando de la observación de patrones a la intervención activa para promover un envejecimiento exitoso y saludable.

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