El cerebro se adelanta un instante a lo que percibimos para reaccionar en consecuencia, señalan los resultados de una reciente investigación del Caltech. Es decir, que nuestras reacciones motoras ante lo que nos rodea se producen antes de que nuestros sentidos nos sitúen en nuestro entorno. Este “adelanto” neuronal en el tiempo, nos permite reaccionar con mayor rapidez y control. Los científicos han conseguido localizar el área del cerebro en que se produce: la corteza parietal posterior. La señal neuronal que lo permite podría, en un futuro, aprovecharse para mover correctamente extremidades artificiales sin que el que las lleva se dé cuenta, de la misma manera que movemos un brazo original, sin tener que pensarlo primero.
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Contrariamente a como cabría imaginarse, no interactuamos con el mundo reaccionando inmediatamente después de ver, tocar u oler cualquier cosa, en función de la información que nos trasladan nuestros sentidos.
En realidad, el proceso es más complejo de lo que parece: todo lo que sentimos o notamos en el presente, cuando nuestro cerebro lo registra, pertenece ya al pasado.
Esto es lo que afirma el científico Richard A. Andersen, del California Institute of Technology (Caltech). Andersen y sus colegas Grant Mulliken, del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), y Sam Musallam, de la Universidad McGill, han realizado una investigación que ha dado como resultado las primeras evidencias neuronales de que los movimientos voluntarios de las extremidades están guiados por esas predicciones cerebrales acerca de “lo que ocurrirá dentro de un instante, en el futuro”.
Según señala Andersen en un comunicado emitido por el Caltech, “el cerebro genera su propia versión del mundo, un “modelo hacia delante (en el tiempo)” que nos permite saber dónde estamos a tiempo real”.
Predecir para actuar
El laboratorio de Andersen se dedica al estudio de los fundamentos neurobiológicos de los procesos cerebrales, incluidos aquéllos con los que se gestiona la información que nos llega de los sentidos de la vista, el oído o el tacto, así como los mecanismos neuronales de la acción.
Para este caso, los investigadores se centraron en un área de la corteza cerebral llamada corteza parietal posterior, que es donde los estímulos sensoriales son transformados en planes de movimiento.
Las lesiones en esta área producen agnosia, que es la incapacidad de percibir objetos a través de los canales sensitivos, aunque éstos se mantengan intactos.
En los experimentos realizados, los científicos enseñaron a dos monos a usar un joystick (una palanca de mando del ordenador) para mover un cursor que aparecía en la pantalla de un ordenador desde un pequeño círculo rojo hasta un círculo verde, al tiempo que mantenían sus miradas fijas en el círculo rojo.
Rápido y eficiente
Los monos producían normalmente trayectorias curvas, pero para aumentar esta curvatura uno de ellos fue entrenado para mover el cursor alrededor de un obstáculo que era un círculo azul amplio, situado entre la localización inicial del cursor y el círculo al que había que desplazar dicho cursor.
Este mono debía guiar el recorrido de éste alrededor del obstáculo, sin tocarlo, y pasando por encima del círculo verde. Mientras los monos realizaban sus tareas, la actividad neuronal de la región de la corteza parietal posterior de sus cerebros fue medida por medio de electrodos.
De esta forma, los científicos pudieron monitorear y controlar las señales neuronales vinculadas a órdenes para el movimiento a tiempo real. Así, comprobaron que las neuronas de esta región del cerebro producían señales que representaban la estimación cerebral del movimiento inminente del cursor.
Esta estimación interna del estado del cursor puede ser usada de manera inmediata por el cerebro para corregir con rapidez un movimiento, evitando tener que confiar por completo en la llegada de la información sensorial, más tardía, con un control del movimiento más lento e inestable, explican los investigadores.
Tal y como publica la revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS), en la que aparece un artículo de los científicos describiendo los resultados del estudio, con este sistema de procesamiento “por adelantado”, el cerebro garantiza un movimiento más útil, y de control rápido.
Pasado y futuro
En esta misma línea de investigación, hace unos años, un equipo de científicos europeos, que llevó a cabo un estudio con 22 voluntarios, comprobó que la onda cerebral que rige los movimientos se registra antes de que el movimiento -al que nuestro propio movimiento responderá- sea observado.
Es decir, que el cerebro predice los movimientos de otro antes de reaccionar ante ellos, según explicaron entonces estos científicos en la revista Nature Neuroscience. El proceso, señalaron los investigadores, consiste en que, cuando se espera un movimiento, el sistema motor se activa sin que el individuo se dé cuenta. De esta forma, de manera inconsciente, el cerebro se prepara para una reacción motriz.
Por tanto, el cerebro desencadena la actividad neuronal en función de la expectativa de un movimiento, y no en función del movimiento en sí mismo.
Las investigaciones de Andersen y sus colegas buscan una finalidad concreta: el desarrollo de prótesis que puedan ser implantadas a nivel neuronal y que se utilicen como interconexión entre las señales neuronales de individuos con parálisis severa y sus extremidades artificiales, de manera que sus pensamientos puedan controlar los movimientos de estas prótesis.
Recientemente la Universidad de Pittsburg publicó sus avances en el control, por parte de unos monos, de extremidades robóticas sólo con el pensamiento. En este caso, los monos utilizaron para tal fin lo que se denomina una “señal de trayectoria” neuronal, que representaba el “camino” que debía seguir la prótesis.
El experimento de Andersen demuestra que las señales producidas por la corteza posterior parietal (señales objetivo) también podrían utilizarse para mover prótesis, quizá de manera más directa.
http://mr.caltech.edu/media/Press_Releases/PR13158.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Agnosia
http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/0802602105v1
http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/neuro/journal/v7/n12/abs/nn1355.html
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7423184.stm
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