Pie de foto: El tálamo mediodorsal forma una encrucijada de conexiones que integran señales de áreas corticales prefrontales y ayuda a coordinar su actividad para generar decisiones óptimas. Crédito: Arghya Mukherjee
A medida que interactuamos con el mundo, constantemente se nos presenta información que no es confiable o está incompleta, desde voces entremezcladas en una habitación llena de gente hasta extraños solícitos con motivaciones desconocidas. Afortunadamente, nuestros cerebros están bien equipados para evaluar la calidad de la evidencia que usamos para tomar decisiones, lo que generalmente nos permite actuar deliberadamente, sin sacar conclusiones precipitadas.
Ahora, los neurocientíficos del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro del MIT se han concentrado en los circuitos cerebrales clave que ayudan a guiar la toma de decisiones en condiciones de incertidumbre. Al estudiar cómo los ratones interpretan las señales sensoriales ambiguas, encontraron neuronas que evitan que el cerebro use información no confiable.
Los hallazgos, publicados el 6 de octubre en la revista Nature, podrían ayudar a los investigadores a desarrollar tratamientos para la esquizofrenia y condiciones relacionadas, cuyos síntomas pueden deberse, al menos en parte, a la incapacidad de las personas afectadas para medir la incertidumbre de manera efectiva.
Descifrar la ambigüedad
«Gran parte de la cognición se trata realmente de manejar diferentes tipos de incertidumbre «, dice el profesor asociado de ciencias del cerebro y cognitivas del MIT Michael Halassa, explicando que todos debemos usar información ambigua para hacer inferencias sobre lo que está sucediendo en el mundo. Parte de lidiar con esta ambigüedad implica reconocer cuán confiados podemos estar en nuestras conclusiones. Y cuando este proceso falla, puede sesgar dramáticamente nuestra interpretación del mundo que nos rodea.
«En mi opinión, los trastornos del espectro de la esquizofrenia son realmente trastornos de inferir apropiadamente las causas de los eventos en el mundo y lo que otras personas pensar», dice Halassa, quien es psiquiatra en ejercicio. Los pacientes con estos trastornos a menudo desarrollan fuertes creencias basadas en eventos o señales que la mayoría de las personas descartarían como sin sentido o irrelevantes, dice. Pueden asumir que los mensajes ocultos están incrustados en una grabación de audio distorsionada, o preocuparse de que extraños que se ríen estén conspirando contra ellos. Estas cosas no son imposibles, pero los delirios surgen cuando los pacientes no reconocen que son muy poco probables.
Halassa y el postdoctorado Arghya Mukherjee querían saber cómo los cerebros sanos manejan la incertidumbre, y la investigación reciente de otros laboratorios proporcionó algunas pistas. Las imágenes cerebrales funcionales han demostrado que cuando se les pide a las personas que estudien una escena pero no están seguras de a qué prestar atención, una parte del cerebro llamada tálamo mediodorsal se activa. Cuanta menos orientación se da a las personas para esta tarea, más trabaja el tálamo mediodorsal.
El tálamo es una especie de cruce de caminos dentro del cerebro, formado por células que conectan regiones cerebrales distantes entre sí. Su región mediodorsal envía señales a la corteza prefrontal, donde la información sensorial se integra con nuestras metas, deseos y conocimientos para guiar el comportamiento. El trabajo anterior en el laboratorio de Halassa mostró que el tálamo mediodorsal ayuda a la corteza prefrontal a sintonizar las señales correctas durante la toma de decisiones, ajustando las señales según sea necesario cuando cambien las circunstancias. Curiosamente, se ha descubierto que esta región del cerebro es menos activa en las personas con esquizofrenia que en otras.
Trabajando con el posdoctorado Norman Lam y el científico investigador Ralf Wimmer, Halassa y Mukherjee diseñaron un conjunto de experimentos con animales para examinar el papel del tálamo mediodorsal en el manejo de la incertidumbre. Los ratones fueron entrenados para responder a las señales sensoriales de acuerdo con las señales de audio que les alertaban si debían concentrarse en la luz o el sonido. Cuando a los animales se les dieron señales contradictorias, dependía de ellos averiguar cuál estaba representado de manera más prominente y actuar en consecuencia. Los experimentadores variaron la incertidumbre de esta tarea manipulando los números y la proporción de las señales.
División del trabajo
Al manipular y registrar la actividad en los cerebros de los animales, los investigadores descubrieron que la corteza prefrontal se involucraba cada vez que los ratones completaban esta tarea, pero el tálamo mediodorsal solo era necesario cuando los animales recibían señales que los dejaban sin saber cómo comportarse. Había una simple división del trabajo dentro del cerebro, dice Halassa. «Un área se preocupa por el contenido del mensaje, que es la corteza prefrontal, y el tálamo parece preocuparse por la certeza de la entrada».
Dentro del tálamo mediodorsal, Halassa y Mukherjee encontraron un subconjunto de células que eran especialmente activas cuando a los animales se les presentaron señales sonoras contradictorias. Estas neuronas, que se conectan directamente a la corteza prefrontal, son neuronas inhibitorias, capaces de amortiguar la señalización posterior. Entonces, cuando disparan, dice Halassa, evitan que el cerebro actúe sobre información poco confiable. Las células de un tipo diferente se centraron en la incertidumbre que surge cuando la señalización es escasa. «Hay un circuito dedicado para integrar evidencia a lo largo del tiempo para extraer significado de este tipo de evaluación», explica Mukherjee.
A medida que Halassa y Mukherjee investigan estos circuitos más profundamente, una prioridad será determinar si están interrumpidos. en personas con esquizofrenia. Con ese fin, ahora están explorando los circuitos en modelos animales del trastorno. La esperanza, dice Mukherjee, es eventualmente apuntar a los circuitos disfuncionales en los pacientes, utilizando métodos de administración de fármacos enfocados y no invasivos que se encuentran actualmente en desarrollo. «Tenemos la identidad genética de estos circuitos. Sabemos que expresan tipos específicos de receptores, por lo que podemos encontrar medicamentos que se dirijan a estos receptores», dice. «Entonces puedes liberar específicamente estos medicamentos en el tálamo mediodorsal para modular los circuitos como una posible estrategia terapéutica».
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Cómo cambia el cerebro entre diferentes conjuntos de reglas Más información: Arghya Mukherjee et al, Circuitos talámicos para el control independiente de la señal y el ruido prefrontal, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04056-3 Información de la revista: Nature
Proporcionado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/ newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre investigación, innovación y enseñanza del MIT.
Cita: Cómo el cerebro trata con la incertidumbre (15 de octubre de 2021) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-10-brain-uncertainty.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.