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Descubren la magia oculta del cerebro

El cerebro realiza una especie de juego de magia para evitar que la percepción y la memoria confundan nuestras decisiones: almacena ambos registros por separado en las dos caras de una misma neurona.

En dos investigaciones diferentes y paralelas, científicos de la Universidad de Princeton en Estados Unidos han descubierto una especie de truco de magia que hace el cerebro para combinar dos fuentes de información permanentes y simultáneas que pueden confundirnos.

Una de las fuentes de información permanente es la que procede de los sentidos, que obliga al cerebro a procesar y reaccionar en función de los estímulos.

La otra fuente de información es la que procede de nuestra memoria, que almacena recuerdos simultáneos de cada una de las experiencias.

El cerebro desenvuelve su actividad cotidiana en medio de ese cruce de informaciones y tiene que asegurarnos en cada momento que las decisiones que vamos a tomar son las más adecuadas, ya sea escoger un aparcamiento o saludar o no a un conocido.

Interacciones cruciales

Las decisiones que tomamos cotidianamente dependen de las interacciones instantáneas que se producen entre estas dos funciones cognitivas estratégicas: la percepción y la memoria.

La percepción es la primera etapa del proceso cognitivo: a través de ella aprehendemos todo lo que pasa en el entorno. La segunda etapa es la memoria, ya que recordamos a corto plazo todo lo que vamos viviendo y experimentando.

Sin embargo, la información que procede de ambas fuentes debe gestionarse en paralelo: si se mezclan, la percepción puede confundirse con recuerdos almacenados en la memoria y provocar confusiones y malas decisiones.

Un proceso espontáneo complica la tarea de gestionar por separado percepción y memoria: las regiones neuronales implicadas en ambos procesos comparten la información procedente de ambas fuentes.

Dilema informático

¿Cómo se las arregla entonces el cerebro para resolver con la brillantez que le caracteriza este dilema «informático»?

Lo han descubierto, no sin sorpresa, los dos equipos de científicos: el cerebro le da la vuelta a la información sensorial para codificarla como un recuerdo.

Es como si escribiera en una cara de una hoja de papel la información sensorial que debe analizar. Luego le da la vuelta a la hoja de papel para escribir por el otro lado la memoria asociada al recuerdo de la experiencia sensorial.

Es decir, cuando percibimos algo que el cerebro necesita procesar, como por ejemplo el aroma de una flor, esa información lleva implícita la semilla de un recuerdo que se conservará en nuestra memoria y se activará cada vez que veamos una flor.

Tema relacionado: Los recuerdos modifican nuestra percepción de la realidad

Dos caras de la misma neurona

La información que llega al cerebro tiene por tanto dos dimensiones y lo que hace el cerebro es escribir la información sensorial en una cara y la información asociada a la memoria de esa sensación, en la cara opuesta.

En una misma hoja neuronal lo archiva todo, de tal forma que, aunque separadas entre sí, percepción y memoria permanecen juntas en los recovecos neuronales formando un recuerdo.

Llegado el momento de usar esos registros, el cerebro consulta la información almacenada en ambas caras neuronales: en una cara obtiene la información de la experiencia. Luego le da la vuelta y obtiene el recuerdo asociado. A continuación, orienta nuestro comportamiento.

Ejemplo de carta cruzada, escrita en 1837, que recoge líneas horizontales y verticales para aprovechar el papel. Algo parecido a lo que hace el cerebro con la percepción y la memoria. Crédito: Biblioteca Pública de Boston.

Experimento con ratones

Para estudiar cómo se representan las entradas sensoriales y los recuerdos, los investigadores registraron la actividad de las neuronas de la corteza auditiva de ratones a medida que aprendían secuencias de sonidos.

Descubrieron una población de neuronas que registraba las entradas sensoriales y la memoria de estímulos recientes, en dos dimensiones ortogonales (perpendiculares), equivalentes a las dos caras de una misma hoja de papel.

En una de las dimensiones, una combinación de neuronas estables almacenó la información sensorial. En la otra dimensión, otras neuronas «de conmutación», codificaron la información sensorial.

Juntas, estas respuestas neuronales rotaron 90 grados la representación de la población de neuronas, transformando las entradas sensoriales en memoria, las sensaciones en recuerdos.

El modelo teórico desarrollado por los investigadores demostró que esta dinámica rotacional es un mecanismo eficiente para generar representaciones ortogonales, protegiendo así los recuerdos de la interferencia sensorial, y viceversa.

Todavía más

En otra investigación paralela, parte del mismo equipo de la Universidad de Princeton desarrolló otro estudio parecido con macacos Rhesus y llegó a la misma conclusión.

Descubrió que las neuronas centradas en los estímulos sensoriales de los monos son las mismas que se enfocan en la memoria, y que las representaciones neuronales de los recuerdos asociados a la experiencia rotan dinámicamente para codificarse como memoria en la otra cara de las células nerviosas que registran los estímulos sensoriales.

Estos hallazgos, destaca la revista Quanta, alimentan una tendencia emergente en neurociencia: que las poblaciones de neuronas, incluso en regiones sensoriales inferiores, están involucradas en una codificación dinámica más rica de lo que se pensaba anteriormente.

Referencias

Rotational dynamics reduce interference between sensory and memory representations. Alexandra Libby & Timothy J. Buschman. Nature Neuroscience (2021). DOI:https://doi.org/10.1038/s41593-021-00821-9

Shared mechanisms underlie the control of working memory and attention. Matthew F. Panichello & Timothy J. Buschman. Nature (2021). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03390-w

Foto superior: chenspec. Pixabay.

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

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