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El Cerebro produce Cognición: Finalmente se entiende

By diciembre 19th, 2019No Comments4 min read
El Cerebro produce Cognición

El Cerebro produce Cognición: El misterio clave finalmente se entiende

El Cerebro produce Cognición: El comportamiento humano a menudo se explica en términos de entidades invisibles como la motivación, la curiosidad, la ansiedad y la confianza. Lo que no ha quedado claro es si estas entidades mentales están codificadas por neuronas específicas en áreas específicas del cerebro.

El profesor Adam Kepecs del Laboratorio Cold Spring Harbor ha respondido algunas de estas preguntas en una nueva investigación publicada en Nature

Los hallazgos podrían conducir al desarrollo de tratamientos más efectivos para el trastorno obsesivo compulsivo, el juego compulsivo y otros trastornos psiquiátricos.

El equipo estudió la corteza orbitofrontal

Un área crítica para la toma de decisiones en humanos y animales por igual. El daño a esta región cerebral perjudica la toma de decisiones. En un famoso ejemplo, Phineas Gage, un trabajador ferroviario, sobrevivió a daños extremos en esta área cuando una barra de hierro atravesó su cráneo en una explosión. Gage sobrevivió pero su personalidad y habilidades para tomar decisiones no.

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Kepecs y su laboratorio se propusieron aclarar cómo las neuronas en la corteza orbitofrontal codifican variables mentales como la motivación o la confianza.

«Queríamos entender cómo las neuronas codifican estas entidades misteriosas, cuál es la lógica detrás de esto, cuál es la arquitectura de la corteza orbitofrontal», dijo Kepecs

Al monitorear la actividad neuronal en los cerebros de las ratas que toman decisiones complejas, el equipo identificó una estructura novedosa e insospechada en la organización funcional de la corteza orbitofrontal.

Los investigadores buscan determinar qué mensajes representa dicha actividad neuronal

El enfoque estándar es determinar qué características del mundo le importan a una neurona (cuáles aumentan su actividad) y qué características son insensibles (sin cambios en la actividad). Por ejemplo, en la corteza visual, las neuronas están sintonizadas con los bordes de los objetos y cada neurona tiene preferencia por los bordes con orientación diferente. «Cuando se trata de variables mentales, la pregunta es:» ¿Cómo las defino? ​​», Dijo Kepecs. «¿Cómo sé realmente que esto es confianza o valor?

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La idea clave era usar modelos matemáticos de comportamiento de elección para calcular la confianza en la decisión

Este enfoque arrojó predicciones bastante específicas sobre cómo se ve una representación de confianza en términos de variables observadas, como la dificultad de la decisión o qué elección se hizo. Resultó que muchas neuronas orbitofrontales eran consistentes con estas predicciones, su actividad aumentaba o disminuía con una confianza de decisión formalmente definida.

Estudios anteriores de la corteza orbitofrontal han identificado variables mentales similares, pero a diferencia de otras regiones del cerebro, como la corteza visual, no hubo orden en sus respuestas y la complejidad de la codificación fue desconcertante. «Lo que la gente encontró fue un desastre», dijo Kepecs, quien pasó su carrera entendiendo las bases neuronales de la toma de decisiones.

Para darle sentido a este desastre, Kepecs y su equipo adoptaron un enfoque diferente al de los demás.

La becaria posdoctoral Junya Hirokawa, ahora profesora asociada en la Universidad Doshisha en Kyoto, Japón, registró grandes poblaciones de neuronas de la corteza orbitofrontal y utilizó técnicas sofisticadas de aprendizaje automático para comprender sus patrones de actividad. 

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El equipo descubrió que las neuronas se dividían en distintos grupos funcionales. Y cada grupo de neuronas codificó diferentes variables mentales, como la confianza en la decisión o el valor de recompensa, revelando una organización altamente estructurada hasta ahora insospechada.

Finalmente, Kepecs se preguntó si estos grupos funcionales están respaldados por una estructura anatómica especializada.

Para hacerlo, el equipo usó virus diseñados para atacar a un grupo específico de neuronas, aquellas que envían conexiones al cuerpo estriado, una parte del cerebro importante para actualizar o repensar el valor de una opción. 

Supervisaron la actividad de estas neuronas y descubrieron que codificaban otra variable mental

El valor de recompensa, que aumentaba la actividad cuando la recompensa esperada era baja.

«Lo que eso hace por nosotros es que dice: Mira, puede haber una lógica anatómica que es parte de esta lógica funcional», dijo Kepecs.

La deconstrucción de esta relación lógica entre cómo funcionan las neuronas durante las diferentes tareas y cómo están estructuradas físicamente en el cerebro también podría abrir posibilidades como tratamientos para trastornos psiquiátricos, como estimular con mayor precisión el cerebro de pacientes con depresión severa, Parkinson y otros. tipos de enfermedades.

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