Un consorcio internacional ha registrado la actividad de más de 650 000 neuronas en ratones y ha publicado dos estudios en Nature que concluyen que el cerebro distribuye las señales de decisión por todo su volumen. Los hallazgos cuestionan el modelo jerárquico tradicional.
“Hemos iluminado cada neurona del cerebro como si fuera un árbol de navidad”. Así describe el neurocientífico Alexandre Pouget el mapa completo de la actividad neuronal presentado este miércoles, que muestra que el cerebro actúa como un todo en la toma de decisiones y que las expectativas previas son determinantes.
Este investigador de la Universidad de Ginebra y su laboratorio han desarrollado, junto a otros once equipos de investigación europeos y estadounidenses, un mapa detallado a nivel celular de cómo se produce la toma de decisiones en todo el cerebro de un ratón. Los resultados aparecen en dos artículos publicados en Nature.
Los científicos del consorcio Laboratorio Internacional del Cerebro (IBL, en sus siglas en inglés) han registrado la actividad de más de 650 000 neuronas individuales de los roedores durante un proceso de decisión, en 279 áreas cerebrales que en conjunto representan el 95 % del volumen del cerebro del ratón, un animal ampliamente utilizado en investigación neurológica por su similitud con los humanos.
La tarea experimental consistió en colocar a los ratones frente a una pantalla donde aparecía una luz a la izquierda o a la derecha. El animal debía mover una rueda en la dirección correcta para recibir una recompensa.
En ocasiones, los investigadores proyectaban una luz muy tenue, lo que obligaba a los ratones a adivinar hacia dónde girar la rueda. En esas situaciones, los animales se guiaban por su experiencia previa sobre la frecuencia con la que la luz había aparecido en cada lado, lo que permitió estudiar cómo las expectativas influyen en la percepción y en la toma de decisiones.
El primer estudio confirma que las señales de decisión se distribuyen por todo el cerebro y no se limitan a regiones específicas, mientras que en el procesamiento de la información las áreas se encuentran más delimitadas.
El trabajo cuestiona el modelo jerárquico clásico de la función cerebral y demuestra que existe una comunicación constante entre áreas durante la toma de decisiones, el inicio de la acción y la recompensa.
En definitiva, el cerebro funciona más como un todo que de forma parcelada al generar comportamientos complejos, lo que obliga a los neurocientíficos a adoptar una visión más global en su estudio.
La segunda investigación muestra que las expectativas o creencias sobre lo que probablemente ocurra, basadas en la experiencia reciente, se codifican en todo el cerebro y no solo en áreas cognitivas, como se creía hasta ahora.
Estas expectativas se generan incluso en regiones sensoriales tempranas como el tálamo, primer filtro del cerebro para la información visual procedente del ojo.
El hallazgo confirma, según los investigadores, que el cerebro actúa como una máquina de predicción, con expectativas codificadas en distintas áreas que orientan las respuestas conductuales.
Los autores destacan que este resultado tendrá implicaciones en la comprensión de trastornos como la esquizofrenia y el autismo, que podrían estar relacionados con la forma en que el cerebro actualiza sus expectativas.
Los datos de estos estudios, junto con los protocolos empleados para obtenerlos, estarán disponibles en abierto para la comunidad científica.
El equipo del IBL prevé ampliar en el futuro su investigación sobre la toma de decisiones para avanzar en el conocimiento del cerebro.
Otro macroproyecto estadounidense, BRAIN, logró hace dos años mapear ópticamente la actividad de más de un millón de neuronas en ratones.
Uno de sus líderes, el español Rafael Yuste, director del Centro de Neurotecnología de la Universidad de Columbia en Nueva York, considera que los hallazgos conocidos hoy “son un avance importante en la aplicación a animales de una tecnología que empieza a ser utilizada en pacientes”.
“Este trabajo también ha sido realizado por un gran consorcio de laboratorios, demostrando que la neurociencia moderna, y en general toda la biología, se va pareciendo cada vez más a la física, donde los grandes experimentos se hacen en grupo”, añade en declaraciones recogidas por Science Media Centre España.
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