“Hemos iluminado cada neurona del cerebro como si fuera un árbol de Navidad”. Con estas palabras, el neurocientífico Alexandre Pouget describe el nuevo mapa de la actividad neuronal que fue presentado este miércoles. Este mapa revela que el cerebro opera como un todo en el proceso de toma de decisiones y que las expectativas previas juegan un papel crucial.
Pouget, investigador de la Universidad de Ginebra, junto a un equipo de 11 grupos de investigación de Europa y Estados Unidos, ha creado un mapa detallado a nivel celular sobre cómo se lleva a cabo la toma de decisiones en el cerebro de un ratón. Los hallazgos de este trabajo se publican en dos artículos en la revista Nature.
Un mapa de la actividad neuronal
Los científicos del consorcio Laboratorio Internacional del Cerebro (IBL) han logrado mapear la actividad de más de 650,000 neuronas individuales de roedores durante el proceso de toma de decisiones. Este estudio abarca 279 áreas del cerebro, lo que representa el 95% del volumen cerebral de estos animales, que son comúnmente utilizados en investigaciones neurológicas debido a su similitud con los humanos.
Para llevar a cabo el experimento, los investigadores colocaron a los ratones frente a una pantalla donde aparecía una luz en el lado izquierdo o derecho. El objetivo del animal era mover una pequeña rueda hacia la dirección correcta para obtener una recompensa.
En algunas ocasiones, la luz era tan tenue que el ratón casi tenía que adivinar en qué dirección girar la rueda. En esos momentos, los investigadores observaron que los roedores se guiaban por su conocimiento previo sobre la frecuencia con la que la luz había aparecido a la izquierda o a la derecha para tomar su decisión.
Expectativas y toma de decisiones
Esta capacidad de los ratones para hacer suposiciones permitió a los científicos estudiar cómo las expectativas previas influyen en la percepción y en el proceso de toma de decisiones.
El primer estudio, titulado “Un mapa de la actividad neuronal en todo el cerebro durante comportamientos complejos”, ha confirmado que las señales relacionadas con la toma de decisiones están distribuidas por todo el cerebro y no se limitan a áreas específicas. En contraste, el procesamiento de información se realiza en áreas más delimitadas.
Este estudio desafía el modelo jerárquico tradicional de la función cerebral y demuestra que hay una comunicación constante entre las diferentes áreas del cerebro durante la toma de decisiones, el inicio de la acción y la recompensa.
El cerebro como máquina de predicción
La segunda investigación, titulada “Representaciones en todo el cerebro de la información previa”, ha confirmado que las expectativas o creencias sobre lo que es probable que ocurra, basadas en experiencias recientes, se codifican en todo el cerebro y no solo en las áreas cognitivas, como se pensaba anteriormente.
De este modo, las expectativas se generan incluso en áreas sensoriales tempranas, como el tálamo, que es el primer filtro del cerebro para la información visual que proviene del ojo.
Los investigadores sostienen que este hallazgo demuestra que el cerebro funciona como una máquina de predicción, con expectativas codificadas en diversas regiones cerebrales que son fundamentales para orientar las respuestas conductuales.
Implicaciones para la salud mental
Los investigadores también indican que este descubrimiento podría tener importantes implicaciones para entender trastornos como la esquizofrenia y el autismo, que se cree que están relacionados con las diferentes maneras en que las expectativas se actualizan en el cerebro.
Colaboración en neurociencia
Los datos de estos estudios, junto con los protocolos utilizados para recopilarlos, estarán disponibles públicamente para que la comunidad científica los analice y los investigue más a fondo.
De cara al futuro, el equipo del IBL planea ampliar su enfoque inicial sobre la toma de decisiones para seguir avanzando en el campo de la neurociencia.
Un macroproyecto de investigación estadounidense, conocido como Brain, ya logró mapear ópticamente la actividad de más de 1,000,000 de neuronas en un ratón hace 2 años.
Rafael Yuste, uno de los líderes científicos de Brain y director del Centro de Neurotecnología de la Universidad de Columbia en Nueva York, ha señalado que los hallazgos presentados hoy son un avance significativo en la aplicación de una tecnología que ya se está utilizando en pacientes.
“Este trabajo también ha sido realizado por un gran consorcio de laboratorios, lo que demuestra que la neurociencia moderna, y en general toda la biología, se asemeja cada vez más a la física, donde los grandes experimentos se realizan en grupo”, agregó Yuste en una reacción recogida por Science Media Centre España.
