Tendencias21
El cerebro usa dos relojes internos para anticipar el futuro

El cerebro usa dos relojes internos para anticipar el futuro

Descubren cómo calculamos cuándo hacer un movimiento: el cerebro usa dos relojes internos para anticipar el futuro. Uno se basa en el ritmo y otro en la experiencia previa. Ambos nos permiten navegar y disfrutar del mundo cotidiano.

El cerebro usa dos relojes internos para anticipar el futuro

El cerebro utiliza dos mecanismos neuronales diferentes para predecir el futuro inmediato, ha descubierto una investigación de la Universidad de Berkeley en California, cuyos resultados se publican en  la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Uno de los mecanismos neuronales es una especie de reloj interno que se basa en el ritmo. Está relacionado con los ganglios basales del cerebro, que se ocupan de los movimientos voluntarios realizados de forma inconsciente, para  tareas rutinarias. El otro reloj interno se basa en la experiencia previa. Está asociado al cerebelo, una región del encéfalo cuya función principal es integrar las vías sensitivas y las vías motoras.

Los dos relojes son críticos para nuestra capacidad de navegar y disfrutar del mundo. «Juntos, estos sistemas cerebrales nos permiten no solo existir en el presente, sino también anticipar activamente el futuro», explica el autor principal del estudio, Richard Ivry, en un comunicado.

Aprovechar el semáforo

Se refiere a procesos cotidianos de la vida, como por ejemplo, apretar el acelerador del coche una fracción de segundo antes de que el semáforo se ponga en verde, o empezar a mover los pies antes de que empiece a sonar la música que estamos esperando. El estudio ofrece una nueva perspectiva sobre cómo los humanos calculamos cuándo hacer un movimiento.

“Esta sincronización no es un proceso unificado, sino que hay dos formas distintas en las que hacemos predicciones temporales y éstas dependen de diferentes partes del cerebro», añade Assaf Breska, otro de los investigadores.

Los resultados de este trabajo confirman que el cerebro utiliza dos mecanismos diferentes para el tiempo de anticipación, desafiando las teorías de que un solo sistema cerebral maneja todas nuestras necesidades de tiempo, dijeron los investigadores.

«Nuestros resultados sugieren al menos dos formas diferentes en las que el cerebro ha evolucionado para anticipar el futuro», explica Breska. «Un sistema basado en el ritmo es sensible a los eventos periódicos del mundo, como lo es inherente al habla y la música», agregó. «Y un sistema de intervalos proporciona una capacidad de anticipación más general, sensible a las regularidades temporales, incluso en ausencia de una señal rítmica».

Metodología

Breska e Ivry estudiaron las fortalezas y los déficits de anticipación a través de personas con enfermedad de Parkinson (un tipo de trastorno del movimiento) y de personas con degeneración cerebelosa, una enfermedad en la cual las neuronas del cerebelo (la zona del cerebro que controla la coordinación muscular y el equilibrio) se deterioran y mueren.

A través de diversas pruebas, compararon cómo se comportaban los pacientes de ambas enfermedades en ejercicios de ordenador utilizando señales de tiempo. Ambos grupos vieron en una pantalla de ordenador secuencias de cuadrados rojos, blancos y verdes mientras pasaban a diferentes velocidades: debían pulsar una tecla en el momento en el que vieran pasar el cuadrado verde. Al igual que la luz ámbar de los semáforos, los cuadrados blancos les alertan de que el cuadrado verde va a pasar.

Los investigadores observaron que mientras el ritmo de paso de los diferentes cuadrados era constante, los pacientes con degeneración cerebelosa respondían bien a estas señales rítmicas. Sin embargo, cuando los cuadrados de colores siguieron un patrón más complejo, con diferentes intervalos entre los cuadrados rojo y verde, esta secuencia era más fácil de seguir por los pacientes de Parkinson.

Nuevos tratamientos

«Demostramos que los pacientes con degeneración del cerebelo tienen problemas para usar señales temporales no rítmicas, mientras que los pacientes con degeneración de los ganglios basales asociada con la enfermedad de Parkinson tienen problemas para usar las señales rítmicas», dijo Ivry.

El estudio permitió a los investigadores establecer una conexión entre la sincronización rítmica y los ganglios basales, así como entre la sincronización a intervalos, un temporizador interno basado en nuestra memoria de experiencias anteriores, y el cerebelo. Ambas son regiones cerebrales primarias asociadas con el movimiento y la cognición.

Además, sus resultados sugieren que si uno de estos relojes neuronales falla, el otro podría intervenir teóricamente. «Nuestro estudio identifica no solo los contextos anticipatorios en los que están afectados estos pacientes neurológicos, sino también los contextos en los que no tienen dificultades, lo que sugiere que podríamos modificar sus entornos para facilitarles la interacción con el mundo,» añade  Breska.

A partir de estos resultados, se abren nuevas vías para tratamientos no farmacéuticos de personas con déficits de temporalización neurológica: juegos de ordenador, aplicaciones móviles, estimulación cerebral profunda y modificaciones del sueño ambiental, podrían ayudarles a superar estas deficiencias.

Referencia

Double dissociation of single-interval and rhythmic temporal prediction in cerebellar degeneration and Parkinson’s disease. Assaf Breska and Richard B. Ivry, PNAS, November 13, 2018. DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.1810596115

RedacciónT21

1 comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Descubren la mayor radiogalaxia del universo a 3.000 millones de años luz de nosotros 17 febrero, 2022
    Los astrónomos han descubierto a solo 3.000 millones de años luz de nosotros la mayor galaxia del universo, con 16 millones de años luz de largo. Seguramente se originó por un colosal agujero negro supermasivo. Su existencia suscita muchos interrogantes.
    Redacción T21
  • Observan por primera vez el efecto búmeran cuántico 17 febrero, 2022
    Investigadores de la Universidad de California han comprobado por primera vez el efecto búmeran cuántico, que se produce en materiales desordenados condicionando su conductividad. El resultado potencia su aplicación en sistemas multidimensionales.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La Tierra nació con el agua que hoy tenemos 16 febrero, 2022
    Los cuerpos que al colisionar en el llamado “Gran Impacto” dieron lugar a la Tierra actual y a la Luna, ya disponían de la mayoría del agua y otros elementos volátiles que hoy pueden encontrarse en nuestro planeta. Al mismo tiempo, el aporte desde fuentes externas como meteoritos o asteroides parece ser mínimo.
    Pablo Javier Piacente
  • Ni rastro de vida inteligente en el centro de la Vía Láctea 16 febrero, 2022
    Los astrónomos escanearon el centro de la Vía Láctea en busca de signos de civilizaciones inteligentes y no encontraron nada más que silencio, según un nuevo estudio. La búsqueda estuvo dirigida a 144 sistemas de exoplanetas, pero también completó una requisa más amplia de más de 3 millones de estrellas hacia el centro galáctico y […]
    Pablo Javier Piacente
  • Usan pequeños remolinos magnéticos para generar verdaderos números aleatorios 16 febrero, 2022
    Una nueva investigación ha utilizado las propiedades magnéticas de una partícula hipotética para generar eficientemente 10 millones de números verdaderamente aleatorios por segundo, útiles en criptografía y computación probabilística.
    Brown University/T21
  • Una nueva fórmula podría demostrar que vivimos en un universo holográfico 16 febrero, 2022
    Una nueva investigación propone una fórmula para penetrar en el interior de un agujero negro, conciliar física cuántica y relatividad y confirmar la vieja suposición de que el universo es un enorme holograma.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Los hombres dicen "te amo" antes que las mujeres 15 febrero, 2022
    Un estudio pionero en comparar las actitudes hacia las confesiones de amor en tres continentes diferentes concluye que los hombres dicen “te amo” con una semana de anticipación a las mujeres, cuando una relación sentimental se está iniciando. 
    Pablo Javier Piacente
  • Confirman que pueden existir galaxias despojadas de materia oscura 15 febrero, 2022
    La materia oscura no es un componente común a todas las galaxias: algunas de ellas pueden perderla luego de una violento interacción con galaxias de mayor tamaño, según una nueva investigación. En una simulación, los científicos identificaron siete galaxias que podrían existir sin la mayor parte de su materia oscura.
    Pablo Javier Piacente
  • La Inteligencia Artificial puede impedir que los satélites colisionen con los desechos espaciales 15 febrero, 2022
    Una nueva metodología desarrollada en la UPM utiliza la Inteligencia Artificial para predecir con exactitud el flujo solar y el tránsito de los desechos espaciales, con la finalidad de impedir colisiones que alteren la constelación de satélites de la industria espacial.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Récord mundial en la física de altas energías 15 febrero, 2022
    En lo que representa un nuevo récord mundial, el experimento internacional KArlsruhe TRItium Neutrino (KATRIN) ha limitado la masa de neutrinos con una precisión sin precedentes, rompiendo así una barrera en la física de neutrinos.
    KIT/T21