Un estudio revela cómo tu cerebro predice el futuro

Un nuevo estudio de la Universidad de Columbia (Estados Unidos), publicado en la revista 'Neuron', da un gran paso hacia la confirmación la hipótesis que sugiere que la función principal de la corteza cerebral es predecir lo que sucederá en el futuro identificando y codificando la nueva información que recibe del mundo exterior y comparándola con lo que se esperaba que ocurriera. 

El autor principal del artículo es Yuriy Shymkiv, investigador postdoctoral en el laboratorio del profesor Rafael Yuste. "Descubrimos que la corteza actúa como una máquina de memoria, codificando nuevas experiencias y prediciendo el futuro muy cercano", señala. 

Rafael Yuste agrega que "este estudio nos aporta una gran información sobre el papel de la corteza cerebral y sobre enfermedades como la esquizofrenia, en las que la corteza parece funcionar mal", señalando que también ayuda a aclarar procesos importantes del cerebro normal. 

"La novedad es la diferencia entre lo que se predijo que sucedería y lo que realmente ocurrió. Esta investigación demuestra que la corteza cerebral detecta continuamente estímulos novedosos para cambiar y mejorar sus predicciones del futuro. La detección de novedades es una función fundamental para los seres humanos y otros animales", explica. 

El equipo comenzó su investigación diseñando un estudio para identificar cómo respondían los ratones a una mezcla de estímulos sensoriales familiares y nuevos. Los estímulos del experimento eran sonidos reproducidos en diferentes tonos. Después de obtener imágenes de la corteza auditiva de los ratones, una parte de la corteza cerebral que procesa el sonido, descubrieron que grupos de neuronas respondían no solo al sonido reproducido, sino también a lo novedoso que era. 

Curiosamente, descubrieron que cada sonido dejaba un rastro de actividad neuronal, al que denominan 'eco', que rastreaba las entradas sensoriales a lo largo del tiempo y formaba recuerdos a corto plazo de las entradas recientes. Estos ecos de actividad no solo garantizaban que cada estímulo entrante condujera a una respuesta única, sino que también servían para seleccionar estímulos nuevos, lo que hacía que esas respuestas se volvieran mucho más fuertes. 

Para profundizar en la comprensión de estos hallazgos, el equipo construyó un modelo de red neuronal de la corteza auditiva y lo entrenó para detectar estímulos nuevos. Replicó lo que habían visto en ratones, demostrando que las redes de neuronas también utilizaban "ecos" de actividad para almacenar un modelo del entorno y lo utilizaban para detectar cambios. Llegaron a la conclusión de que la forma en que está conectada la corteza, con bucles de neuronas conectadas, hace que la detección de novedades sea una propiedad emergente automática de la red. 

"Este es un gran avance en la comprensión de cómo el cerebro hace un buen trabajo al detectar novedades", incide Yuste, señalando que el modelo que Shymkiv creó se basa en las ideas de John Hopfield, quien ganó el Premio Nobel el año pasado por construir modelos de redes neuronales y ser pionero en inteligencia artificial. 

La investigación también ofrece nuevos conocimientos sobre el papel fundamental que desempeña la corteza cerebral en la esquizofrenia. Los médicos saben desde hace muchos años que las personas con esquizofrenia no son capaces de distinguir la información nueva de la antigua. Los científicos intentaron explicar esos hallazgos interpretando el comportamiento de neuronas individuales, pero acabaron encontrando dificultades. Una de las principales conclusiones de este artículo es el descubrimiento de que la detección de novedades no es obra de neuronas individuales, sino de redes neuronales. 

"Estamos muy entusiasmados de que estos hallazgos puedan profundizar nuestra comprensión de esta parte crucial del cerebro y también potencialmente ofrecer información importante sobre los casos en que esas funciones fallan y las formas de solucionarlo", concluyen los investigadores.