Tenemos los códigos neuronales para interpretar los pensamientos

Los científicos llevan tiempo intentando construir un entendimiento común y compartido (una ontología) del conocimiento humano que incluya la biología del cerebro.

El pasado octubre, un equipo de investigadores de la Universidad Carnegie Mellon liderado por Marcel Just, director del Centro de Imágenes Cognitivas del Cerebro (CCBI) de la citada universidad, anunció en la revista Cerebral Cortex un logro significativo en este proceso.

Pudo determinar dónde ocurre la representación de conceptos abstractos en el cerebro humano y comprobar, por ejemplo, cómo se representa neuronalmente el concepto “manzana”.

Esta investigación constató que no solo es posible identificar la representación que hace el cerebro de conceptos abstractos, sino también que esa representación es la misma que realizan varias personas.

Es decir, no solo sabemos dónde acoge el cerebro el concepto de manzana, sino que ese concepto se representa siempre en el mismo sitio del cerebro, aunque sea de otra persona.

El nudo de la cuestión

Marcel Just ha participado ahora en una nueva investigación no menos significativa en ese intento de cartografiar las representaciones abstractas en el cerebro.

Esta segunda investigación se ha centrado en el así llamado conocimiento procedimental, que regula las cosas que sabemos hacer sin danos cuenta: por ejemplo, hacer un nudo.

Una vez sabido dónde se almacenan en el cerebro los conceptos abstractos, la siguiente cuestión que se plantearon los investigadores fue determinar la correspondencia cerebral de un procedimiento complejo como atar un nudo. Y lo han conseguido.

Eureka

En un artículo publicado en la revista Psychological Science, informan que han encontrado los programas cerebrales que codifican la secuencia de pasos para realizar un procedimiento complejo.

No solo han dado con la forma de descifrar la información de procedimiento requerida para atar varios nudos: incluso han podido identificar qué nudo se está planificando o realizando, solo mediante el registro de imágenes cerebrales.

Para llegar a esta conclusión, los investigadores entrenaron a un grupo de participantes para atar siete nudos diferentes, y luego escanearon con resonancia magnética  funcional (fMRI) sus cerebros mientras imaginaban atar o realmente ataban los nudos.

Así descubrieron que cada nudo tenía una firma neuronal distinta, por lo que los investigadores podían decir qué nudo estaba siendo atado, a partir de la secuencia de imágenes cerebrales recogidas.

Además, las firmas neuronales eran muy similares, tanto para imaginar atar un nudo en particular,  como para planear atarlo.

Firmas neuronales

Los resultados demostraron que el conocimiento procedimental de atar un nudo particular puede identificarse de manera confiable a partir de su firma fMRI.

También comprobaron que esas firmas neuronales de procedimiento se sitúan en las regiones frontal, parietal, motora y cerebelosa.

Además, pudieron identificar cuándo los participantes planeaban atar nudos, antes de atarlos físicamente: eso sugiere que las firmas neuronales procedimentales de vinculación mental y física son similares.

Estos hallazgos confirman que los patrones de activación de fMRI pueden iluminar la representación y organización del conocimiento procedimental.

Conclusiones

Uniendo ambas investigaciones, los científicos han descubierto cómo se representa en el cerebro el concepto abstracto y medido incluso los pensamientos.

También saben ya cómo se combinan las representaciones conceptuales (de hacer un nudo) mientras se resuelve un problema (atar el nudo).

Es decir, han añadido a la decodificación neuronal del primer trabajo el factor tiempo: qué implica para el cerebro una secuencia particular de acciones ejecutadas durante un período de tiempo.

La última investigación confirma además que el factor tiempo implica una estructura mental de orden superior a la mera representación de un concepto: un plan para organizar la secuencia de pasos.

Aplicaciones

Ambas conclusiones pueden ser válidas tanto para la educación como para la terapia: si se pueden medir los pensamientos, también podrá medirse el desorden de los pensamientos.

Este conocimiento puede ayudar a tratar en origen los trastornos mentales, tal como explicaron los investigadores a la revista estudiantil de la universidad cuando publicaron el primer trabajo.

Las investigaciones también podrían usarse como herramienta de evaluación de los alumnos, siguiendo sus representaciones abstractas relativas a los conocimientos impartidos: ayudarán a identificar dónde pueden estar fallando las bases neuronales del aprendizaje.

Por último, la capacidad de identificar la representación neuronal de un procedimiento complejo puede ser útil para desarrollar interfaces cerebro- ordenador que traduzcan un procedimiento mental en un procedimiento robótico.

Referencias

Neural Representations of Procedural Knowledge. Robert A. Mason, Marcel Adam Just. Psychological Science, May 12, 2020. DOI:https://doi.org/10.1177/0956797620916806

Neural Representations of Abstract Concepts: Identifying Underlying Neurosemantic Dimensions. Robert Vargas, Marcel Adam Just. Cerebral Cortex, Volume 30, Issue 4, April 2020, Pages 2157–2166. DOI:https://doi.org/10.1093/cercor/bhz229