Estudio muestra cómo nuestros cerebros permanecen activos durante tareas familiares y repetitivas
Crédito: Pixabay/CC0 Dominio público
Una nueva investigación, basada en resultados anteriores en ratones, sugiere que nuestros cerebros nunca descansan, incluso cuando no estamos aprendiendo cualquier cosa sobre el mundo que nos rodea.
Nuestros cerebros a menudo se comparan con computadoras, con habilidades aprendidas y recuerdos almacenados en los patrones de actividad de miles de millones de células nerviosas. Sin embargo, una nueva investigación muestra que es posible que los recuerdos de eventos y experiencias específicos nunca se asienten. En cambio, los patrones de actividad que almacenan información pueden cambiar continuamente, incluso cuando no estamos aprendiendo nada nuevo.
¿Por qué esto no hace que el cerebro olvide lo que ha aprendido? El estudio, de la Universidad de Cambridge, la Escuela de Medicina de Harvard y la Universidad de Stanford, revela cómo el cerebro puede acceder de manera confiable a la información almacenada a pesar de los cambios drásticos en las señales cerebrales que la representan.
La investigación, dirigida por el Dr. Timothy O’Leary del Departamento de Ingeniería de Cambridge, muestra que diferentes partes de nuestro cerebro pueden necesitar volver a aprender y realizar un seguimiento de la información en otras partes del cerebro a medida que se mueve. Su estudio, publicado en la revista de acceso abierto eLife, proporciona algunas de las primeras pruebas de que los cambios constantes en la actividad neuronal son compatibles con los recuerdos a largo plazo de las habilidades aprendidas.
Los investigadores llegaron a esta conclusión a través de modelos y análisis. de datos tomados de un experimento en el que se entrenó a ratones para asociar una señal visual al comienzo de un laberinto de realidad virtual de 4,5 metros de largo con girar a la izquierda o a la derecha en un cruce en T, antes de navegar hacia una recompensa. Los resultados del estudio de 2017 mostraron que las células nerviosas individuales en el cerebro cambiaban continuamente la información que codificaban sobre esta tarea aprendida, aunque el comportamiento de los ratones se mantuvo estable con el tiempo.
Los datos experimentales consistieron en actividad patrones de cientos de células nerviosas registrados simultáneamente en una parte del cerebro que controla y planifica el movimiento, registrados a una resolución que aún no es posible en humanos.
«Encontrar patrones coherentes en este gran conjunto de células es desafiante, como tratar de determinar el comportamiento de un enjambre de insectos observando una muestra aleatoria de individuos», dijo O’Leary. «Sin embargo, en algunos aspectos, el propio cerebro necesita resolver una tarea similar, porque otras áreas del cerebro necesitan extraer y procesar información de esta misma población».
Las células nerviosas se conectan con cientos o incluso miles de sus vecinas. y extraer información ponderándola y combinándola. Esto tiene una analogía directa con los métodos utilizados por los encuestadores en el período previo a una elección: los resultados de las encuestas de múltiples fuentes se recopilan y se ‘ponderan’ de acuerdo con su consistencia. De esta forma, puede surgir un patrón constante incluso cuando las mediciones individuales varían mucho.
El grupo de Cambridge usó este principio para construir un algoritmo de decodificación que extrajo patrones ocultos consistentes dentro de la actividad compleja de cientos de células. Encontraron dos cosas. Primero, que efectivamente había un patrón oculto consistente que podía predecir con precisión el comportamiento del animal. En segundo lugar, este patrón constante en sí mismo cambia gradualmente con el tiempo, pero no tan drásticamente como para que el algoritmo de decodificación no pueda seguir el ritmo. Esto sugiere que el cerebro modifica continuamente el código interno que transmite información entre diferentes circuitos internos.
La ciencia ficción explora la posibilidad de transferir nuestros recuerdos y experiencias a dispositivos de hardware directamente desde nuestro cerebro. Si la tecnología del futuro finalmente nos permite cargar y descargar nuestros pensamientos y recuerdos, es posible que nuestro cerebro no pueda interpretar sus propios patrones de actividad si se repiten muchos años después. El concepto de color, sabor, sabor y los recuerdos asociados con una manzana puede permanecer consistente, pero los patrones de actividad que evoca en el cerebro pueden cambiar completamente con el tiempo.
Tal enigma probablemente seguirá siendo especulativo para el futuro inmediato, pero la tecnología experimental que logra una versión limitada de tal lectura de la mente ya es una realidad, como muestra este estudio. Las interfaces cerebro-máquina son una tecnología que está madurando rápidamente, y las interfaces neuronales humanas que pueden controlar prótesis y hardware externo han estado en uso clínico durante más de una década. El trabajo del grupo de Cambridge destaca un gran desafío abierto en la extracción de información confiable del cerebro.
«Aunque ahora podemos monitorear la actividad cerebral y relacionarla directamente con recuerdos y experiencias, los patrones de actividad en sí mismos cambian continuamente durante un período de varios días», dijo O’Leary, profesor de ingeniería de la información y neurociencia médica. «Nuestro estudio muestra que, a pesar de este cambio, podemos construir y mantener un ‘diccionario’ relativamente estable para leer lo que piensa un animal mientras navega por un entorno familiar.
«El trabajo sugiere que nuestro el cerebro nunca está en reposo, incluso cuando no estamos aprendiendo nada sobre el mundo exterior. Esto tiene implicaciones importantes para nuestra comprensión del cerebro y para las interfaces cerebro-máquina y las prótesis neuronales».
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Un estudio sugiere que nuestros cerebros utilizan distintos patrones de activación para almacenar y reproducir recuerdos. Más información: Michael E Rule et al, Información de tareas estables de una población neuronal inestable, eLife (2020). DOI: 10.7554/eLife.51121 Información de la revista: eLife
Proporcionado por la Universidad de Cambridge Cita: El estudio muestra cómo nuestros cerebros permanecen activos durante tareas familiares y repetitivas (2020, 14 de julio) consultado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-brains-familiar- repetitive-tasks.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.