Científicos del MIT descubren que las neuronas en el centro de la planificación del cerebro pueden hacer más de un tipo de trabajo.Por Anne Trafton, Oficina de prensa del MIT
En los seres humanos y otros primates, la corteza prefrontal es la sede de funciones de alto nivel como el aprendizaje, la toma de decisiones y la planificación. Los neurocientíficos se han preguntado si las neuronas en esa parte del cerebro se especializan en un tipo de tarea o si son "generalistas" - es decir, capaces de participar en varias tareas. Un nuevo estudio del MIT’s Picower Institute for Learning and Memory apunta a favor de la teoría generalista.
El profesor del MIT Earl Miller y otros en su laboratorio demostraron que cuando entrenaron a los monos para realizar dos tareas de categorización diferentes, cerca de la mitad de las neuronas implicadas podrían trabajar en ambas tareas. El hallazgo, publicado en la edición del 10 de junio de la revista Neuron, sugiere que las neuronas de la corteza prefrontal tienen una capacidad mucho mayor para adaptarse a diferentes demandas cognitivas que las neuronas en otras partes del cerebro. Estos resultados apoyan las ideas sobre la maleabilidad de las neuronas que Miller propuso por primera vez hace una década.
Miller, profesor de Neurociencia en el MIT, dice que no está sorprendido por los hallazgos. "Tenemos una gran flexibilidad mental", dice. "Podemos cambiar de tema de conversación, podemos cambiar lo que estamos pensando. Una parte del cerebro que tiene que tener la flexibilidad a nivel neuronal."
Escuchar a las neuronas individuales.
La mayoría de los neurocientíficos que estudian la actividad cerebral en monos entrenan a los animales en una sola tarea, por lo que hasta ahora había sido imposible revelar si las neuronas individuales en la corteza prefrontal podría estar involucradas en más de una tareaa
En estudios anteriores, Miller ha demostrado que cuando los monos son entrenados para clasificar animales para distinguir gatos de perros, algunas neuronas en la corteza prefrontal sintonizan con el concepto de "gato", mientras que otras responden a la idea de "perro".
En esta ocasión, Miller, el estudiante postdoctoral Jason Cromer, y el investigador Jefferson Roy entrenaron a los monos para llevar a cabo dos tareas de clasificación distintas - distinguir los gatos de los perros y los turismos berlina de los coches deportivos. Registraron la actividad de alrededor de 500 neuronas en la corteza prefrontal de los monos según los animales cambiaban de tarea.
Aunque encontraron que algunas neuronas eran más sensibles a las imágenes de coche y otros a las imágenes de animales, también identificaron muchas neuronas que se activan durante las dos tareas. De hecho, estas neuronas "multitarea" hacían mejores identificaciones en ambas categorías.
Los resultados sugieren que las neuronas en la corteza prefrontal tiene una capacidad única de adaptarse a diferentes tareas, dice Miller. En otras partes del cerebro, la investigación anterior ha demostrado, la mayoría de las neuronas son muy especializadas. Las neuronas de la corteza visual, por ejemplo, están programadas para responder a inputs muy específicos, tales como una línea vertical o un color determinado. Se ha demostrado incluso que algunas sólo se disparan en respuesta a una cara en particular.
"Nuestros resultados sugieren que la corteza prefrontal es diferente de la corteza sensorial y la corteza motora. Es muy plástica", dice Miller. "Eso es importante, porque significa que el cerebro humano tiene la capacidad de absorber una gran cantidad de información."
El estudio de Neuron se centró en dos tareas de categorización, pero Miller espera realizar otro estudio en el que los monos aprenden una tercera tarea que involucre otras funciones cognitivas. Eso podría dar otra pista sobre la cantidad de información nuestro cerebro puede manejar, dice David Freedman, profesor de neurobiología en la Universidad de Chicago.
"Somos muy buenos aprendiendo docenas, cientos o incluso miles de categorías", dice. "Uno se pregunta si hay algún límite, o si estas neuronas son tan flexibles como nosotros lo somos en calidad de observadores?"
Freedman dice que también está interesado en ver si las mismas neuronas de la corteza prefrontal pueden realizar múltiples tareas entre actividades que implican diferentes tipos de información sensorial - por ejemplo, una tarea visual y una tarea auditiva.
Sobreestimulación
Mientras tanto, Miller tiene un estudio en curso que cree que podría demostrar una base biológica para la alteración de la capacidad de categorización frecuente en personas con autismo. Los niños autistas suelen tener dificultades para comprender que dos objetos ligeramente diferentes - por ejemplo, un cepillo de dientes rojo y un cepillo de dientes azul - ambos pertenecen a la misma categoría.
Miller teoriza que una parte evolutivamente antigua del cerebro, conocida como los ganglios basales, recopila información acerca de nuevos objetos, y la corteza prefrontal aprende a clasificarlos. "Los ganglios basales aprenden las piezas del rompecabezas, y la corteza prefrontal pone las piezas juntas", dice.
En su estudio, Miller está monitorizando la actividad del cerebro en monos, cuando aprenden una tarea de categorización. Él espera encontrar un aumento marcado en la actividad de la corteza prefrontal en el momento en que los monos aprenden que ciertos objetos pertenecen a la misma categoría.
Con el tiempo, espera demostrar que en el autismo, el equilibrio entre esas dos regiones del cerebro está alterado: es posible que haya demasiada actividad en los ganglios basales o no lo suficiente en la corteza prefrontal.
Nota: El estudio se ha realizado implantando electrodos intracraneales para medir la actividad de neuronas específicas.
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