Estudio propone cómo los cambios en el código neuronal desbloquean el ‘aprendizaje interno’ del cerebro
Crédito: Michael E. Rule
Nuestros cerebros están altamente capacitados para aprender patrones en el mundo y darles sentido. El cerebro aprende y se adapta continuamente a lo largo de nuestras vidas, e incluso las neuronas que respaldan los comportamientos aprendidos, como la caminata diaria al trabajo, cambian constantemente.
Esta «desviación de la representación» se produce sin ningún cambio evidente en el comportamiento o el desempeño de la tarea. Todo parece rutinario y estable, es decir, sigues el mismo camino al trabajo, haces el mismo plan y sigues los mismos pasos, pero mientras tanto, los patrones de actividad neuronal en ciertas partes del cerebro están cambiando. Un nuevo estudio, publicado en la revista PNAS, propone cómo el cerebro se mantiene estable a pesar de los cambios en el código neuronal.
Los neurocientíficos de Cambridge y los coautores del estudio, el Dr. Michael E. Rule y el Dr. Timothy O’Leary, argumentan que las neuronas (las células que hacen que su cerebro funcione) pueden detectar cuándo cambian algunas de sus entradas y ajustar la fuerza de influencia que una neurona tiene sobre otra, para compensar, apoyando así una forma de aprendizaje interno.
«Estos cambios en el código neuronal tienen similitudes con la forma en que los idiomas cambian gradualmente con el tiempo, al tiempo que comunican fielmente ideas y conceptos comunes», dice el Dr. Rule, miembro de Leverhulme Early Career en el Departamento de Ingeniería.
Mientras que algunas partes del cerebro son plásticas y cambian rápidamente, otras muestran estabilidad a largo plazo. Entonces, ¿cómo se comunican entre sí los circuitos neuronales sin tener que volver a aprender continuamente las cosas que ya han aprendido? Incluso las interfaces cerebro-máquina, que se utilizan cada vez más como dispositivos de vida asistida para personas con discapacidades cognitivas o físicas, deben lidiar con la «deriva».
Los investigadores argumentan que los procesos homeostáticos dentro de las células individuales pueden ayudar al cerebro a «observarse a sí mismo». a medida que cambia, y que las señales generadas internamente ayudan a las poblaciones neuronales estables a «aprender» a rastrear a las inestables. Los investigadores hicieron esta conjetura basándose en modelos y en datos/observaciones de la actividad cerebral viva.
Así como los ingenieros están desarrollando actualmente algoritmos de aprendizaje automático para rastrear las representaciones neuronales a medida que cambian automáticamente, los investigadores proponen que algo similar a estos algoritmos podría también estar trabajando en el cerebro, emergiendo de reglas de aprendizaje bien conocidas y procesos homeostáticos.
«Esto podría explicar cómo las poblaciones neuronales plásticas y estables pueden coexistir en el cerebro», dijo el Dr. Rule. «Ya sabemos que la ‘deriva representacional’ ocurre en el hipocampo, la parte del cerebro que tiene un papel importante en el aprendizaje y la memoria, y parece ocurrir en la corteza parietal, el área responsable de la percepción e integración sensorial. Lo que proponemos son varios mecanismos específicos que podrían ayudar a que esta plasticidad sea compatible con la estabilidad a largo plazo a través del cerebro».
Dr. O’Leary, Profesor Asociado en el Departamento de Ingeniería, dijo que el estudio enfatiza la idea de que la «deriva» puede surgir del aprendizaje continuo.
«Hay un gran desafío sin respuesta en la inteligencia artificial, a saber, el problema de construir algoritmos que puedan aprender continuamente sin corromper la información previamente aprendida», dijo. «El cerebro manifiestamente logra esto, y este trabajo es un paso en la dirección de encontrar algoritmos que puedan hacer lo mismo».
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Las neuronas en la corteza visual del cerebro «se desplazan» con el tiempo Más información: Michael E. Rule et al, Códigos de autocuración: cómo las poblaciones neuronales estables pueden rastrear continuamente reconfiguración de representaciones neuronales, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2022). DOI: 10.1073/pnas.2106692119 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad de Cambridge Cita: Estudio propone cómo los cambios en el código neuronal desbloquear el ‘aprendizaje interno’ del cerebro (10 de marzo de 2022) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-neural-code-brain.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.