MADRID, 26 Jun. (EUROPA PRESS) -
Nuevos hallazgos de la Universidad de Princeton, en colaboración con investigadores del Laboratorio Cold Spring Harbor, la Universidad de Stanford y la Universidad de Boston (Estados Unidos), arrojan luz sobre cómo diversas neuronas se unen para guiar una decisión unificada.
Los investigadores descubrieron que, si bien las neuronas individuales tienen respuestas sorprendentemente complejas, su actividad está determinada por una estructura compartida que, en última instancia, guía al cerebro hacia una decisión unificada. Los hallazgos se publican en la revista 'Nature'.
Experimentos clásicos en neurociencia han demostrado que el cerebro mapea información sensorial simple, como formas o sonidos básicos, de forma predecible. Un rectángulo negro girado 45 grados activa un grupo específico de células en la corteza visual. Sin embargo, al cambiar ligeramente el ángulo, se ilumina un grupo diferente.
LAS DECISIONES VINCULADAS A LA ACCIÓN, SON MÁS COMPLEJAS
Sin embargo, las decisiones, especialmente las que están vinculadas a la acción, son más complejas que distinguir tonos o formas ligeramente diferentes, lo que dificulta a los investigadores identificar el código neuronal que guía la toma de decisiones.
Para superar este desafío, el equipo de investigación entrenó a macacos rhesus para determinar qué color (rojo o verde) predominaba en una pantalla a cuadros. Los ensayos fáciles eran claros, pero los ambiguos requerían una cuidadosa deliberación.
Mientras los monos consideraban su elección, los investigadores registraron la actividad de las neuronas en la corteza premotora dorsal, una región cerebral implicada en la traducción de decisiones a acciones.
Descubrieron que las neuronas respondían de manera muy diferente, incluso dentro del mismo ensayo, lo que sugiere un alto grado de "heterogeneidad" o variabilidad en el código neuronal para las decisiones.
"La creencia generalizada es que esta heterogeneidad refleja la compleja dinámica de la cognición", desarrolla la doctora Tatiana Engel, profesora asociada del Instituto de Neurociencia de Princeton y autora principal del estudio. "Sin embargo, sorprendentemente, descubrimos que esta aparente complejidad surge de un principio de codificación neuronal muy diferente".
Para explicar esta diversidad, el equipo desarrolló un modelo computacional flexible que reveló dos características críticas que impulsan el comportamiento de cada neurona: primero, el ajuste: cuándo y a qué tipo de decisión tiende a responder una neurona; y segundo la dinámica neuronal: representada por un "paisaje potencial" que guía la actividad.
En este modelo, los valles en el paisaje representan decisiones estables tomadas. A medida que la actividad neuronal se desarrolla, es como una pelota rodando por el terreno: las pendientes más pronunciadas impulsan la actividad con mayor decisión hacia una elección.
Al ajustarlo a datos reales, el modelo mostró que el ajuste se mantuvo constante en pruebas fáciles y difíciles, pero la forma del terreno potencial cambió. En las tareas más fáciles, el terreno era escarpado, lo que permitió tomar decisiones más rápidas y seguras.
¿QUÉ PASO CÓN LAS TAREAS DIFÍCILES?
En las tareas más difíciles, el terreno era más llano y más susceptible al ruido, lo que aumentaba la probabilidad de errores. Aunque cada neurona tenía una respuesta individual diferente, todas parecían compartir el mismo paisaje potencial subyacente.
"Imagínenselo como un grupo de esquiadores descendiendo una montaña", ejemplifica Engel. "Cada uno prefiere un camino ligeramente diferente, pero todos están moldeados por la misma pendiente. De igual manera, cada neurona tiene sus propias preferencias y actividad, pero el grupo de células en la corteza premotora emprende un viaje coordinado y gradualmente se asienta en un estado estable que representa la decisión".
Comprender cómo colaboran las neuronas para tomar decisiones podría ofrecer una visión más profunda del funcionamiento fundamental del cerebro y de cómo éste falla en trastornos como la esquizofrenia o el trastorno bipolar, en los que se alteran los procesos de toma de decisiones.
Con un nuevo modelo en la mano, Engel y sus colaboradores ahora planean explorar cómo los diferentes tipos de neuronas y las formas en que se conectan contribuyen a la sintonización diversa y las distintas fases de la toma de decisiones que observaron.
