domingo, 5 de septiembre de 2010

Nueva visión sobre cómo el cerebro toma decisiones

La reproducción de acontecimientos recientes en el área del cerebro llamada hipocampo puede tener menos que ver con la creación de recuerdos a largo plazo, como los científicos sospechaban, que con un proceso activo de toma de decisiones, según sugiere un nuevo estudio de investigadores de la Carnegie Mellon University y la University of Minnesota Medical School.

En un estudio con ratas navegando en un laberinto, los investigadores encontraron que las repeticiones que ocurren en el hipocampo no son necesariamente los caminos dentro del laberinto que se han recorrido más reciente o más frecuentemente, como sería de esperar si el evento se estuviera memorizando. Más bien, las repeticiones eran a menudo caminos que las ratas habían tomado en pocas ocasiones o, en algunos casos, nunca habían tomado, como si las ratas estuvieran tratando de construir mapas para ayudar a tomar mejores decisiones de navegación.

En un informe publicado 11 de marzo en la revista Neuron, Gupta Anoopum, un estudiante de doctorado de Robótica de Carnegie Mellon Institute y el Center for the Neural Basis of Cognition, y sus colegas dicen que sus hallazgos sugieren que las repeticiones en el hipocampo no son meramente ecos pasivos de acontecimientos pasados, sino parte de un proceso complejo y activo de toma de decisiones .

"Nuestro trabajo proporciona pistas sobre cómo los animales construyen una representación total, completamente navegable de su entorno, aun cuando sólo lo hayan explorado parcialmente". "Los mapas cognitivos creados de esta manera puede permitir a los animales planificar nuevas rutas o atajos. A medida que aprendemos más sobre los mecanismos neuronales que permiten a los animales navegar de forma flexible a través del mundo, esperamos poder aplicar esos hallazgos a la investigación en robótica para mejorar los sistemas de navegación autónoma."

El equipo utilizó electrodos para registrar la actividad cerebral de las ratas cuando navegaban en un laberinto. En particular, monitorizaron ciertas neuronas, las células llamadas "place cells", "células de posicionamiento", que se disparan en respuesta a las ubicaciones físicas. Eso permitió a los investigadores identificar donde se localizaba un evento que se estaba reproduciendo basandose en qué células de lugar se estaban disparando . Durante un experimento, una rata podría estar en una parte del laberinto, mientras que el disparo de las células de lugar en el hipocampo indicaba que la rata estaba reproduciendo información sobre un lugar diferente.

En una tarea con dos secuencias de comportamiento, A y B, los investigadores hallaron que los animales reproducían más a menudo la secuencia B a pesar de que pasaban la mayor parte de su tiempo ejecutando la secuencia A. En otras palabras, los investigadores encontraron que las ratas tenían más probabilidades de repetir el camino que habían experimentado con menos frecuencia. Esto sugiere que la repetición no es sólo una función para ayudar a un animal a recordar lo que ha experimentado con más frecuencia o más recientemente, sino una función importante para ayudar a trazar un mapa de su entorno.

Durante el proceso de reproducción, el equipo de investigación también pudo observar las conexiones que los animales estaban haciendo entre caminos que nunca había viajado físicamente antes. Por ejemplo, si el animal había viajado físicamente desde el punto A al punto B, y también desde el punto A al punto C, pero nunca desde el punto B al punto C, observaron la secuencia de la B a la A y de la A a la C durante el proceso de reproducción, lo que implica que el cerebro de la rata fue capaz de hacer la conexión entre los puntos B y C en su mapa interno. Esto indica además que la reproducción juega un papel en ayudar a un animal a aprender y mantener todo el mapa de su entorno y hacer conexiones dentro de él. Las ratas no estaban simplemte repasando experiencias recientes para pasarlas a la memoria a largo plazo.

"Con base en estas observaciones, tenemos que repensar cuál es el papel de la repetición para la memoria", escriben los neurocientíficos Dori Derdikman y May-Britt Moser de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología en un comentario publicado también en el 11 de marzo de la revista Neuron . Sugirieron que la reproducción en el hipocampo puede tener un doble papel - tanto para la consolidación de la memoria como para hacer mapas cognitivos del medio ambiente.

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