Desvelado el código temporal del cerebro: paso del tiempo y patrones de activación neuronal
NEUROCIENCIAS.
Primera evidencia empírica de cómo las neuronas registran el paso del tiempo durante las experiencias cotidianas.
El cerebro es el que nos marca la percepción del tiempo. / Gerd Altmann en Pixabay.
Los científicos han observado por primera vez cómo el cerebro procesa el espacio y el tiempo. En primer lugar, crea una "línea de tiempo" de eventos. En segundo lugar, relaciona eventos que ocurren en diferentes momentos. Y, en tercer lugar, forma memorias complejas que incluyen secuencias de eventos. Este descubrimiento facilita el desarrollo de neuroprótesis para mejorar la memoria y avances en inteligencia artificial.
Un estudio liderado por investigadores de UCLA Health ha comenzado a desentrañar uno de los misterios fundamentales en neurociencia: cómo el cerebro humano codifica y da sentido al flujo del tiempo y las experiencias.
La investigación, publicada en la revista Nature, ha logrado registrar directamente la actividad de neuronas individuales en seres humanos, revelando cómo ciertos tipos de células cerebrales se activan de una manera que refleja el orden y la estructura temporal de las experiencias vividas.
Patrones de activación neuronal.
Los científicos descubrieron que el cerebro retiene patrones únicos de activación neuronal incluso después de que la experiencia ha concluido, y que es capaz de reproducirlos rápidamente durante el descanso. Además, el cerebro utiliza estos patrones aprendidos para prepararse ante futuros estímulos relacionados con esa experiencia.
Ya sabíamos que, cuando tenemos una experiencia, nuestro cerebro crea patrones específicos de activación neuronal. Estos patrones son como "huellas" únicas de esa experiencia particular en nuestro cerebro.
La nueva investigación ha comprobado que esos patrones no desaparecen inmediatamente después de que la experiencia termina. El cerebro los mantiene activos durante un tiempo, incluso cuando ya no estamos viviendo esa experiencia directamente.
Integración de información.
El nuevo estudio proporciona asimismo la primera evidencia empírica sobre cómo células cerebrales específicas integran información sobre "qué" sucede y "cuándo" sucede, permitiendo extraer y retener representaciones de las experiencias a lo largo del tiempo.
Es decir, el cerebro no solo registra qué eventos ocurren, sino también cuándo ocurren. Esta capacidad de integrar el "qué" y el "cuándo" es fundamental para formar recuerdos coherentes y significativos.
El estudio identificó que ciertas neuronas, particularmente en el hipocampo y la corteza entorrinal, son responsables de esta integración. Estas áreas del cerebro son conocidas por su papel crucial en la formación de la memoria.
Registro neuronal.
Los científicos pudieron observar directamente cómo estas células cerebrales realizan esta tarea de integración espacio-temporal mediante el registro de la actividad neuronal en tiempo real mientras los participantes realizaban tareas específicas.
La investigación involucró a 17 participantes con epilepsia intratable que tenían electrodos implantados en sus cerebros por razones clínicas. Los investigadores registraron la actividad neuronal mientras los participantes realizaban una serie de tareas complejas: visualizar 120 imágenes de personas, animales, objetos y lugares y realizar tareas conductuales en respuesta a diferentes ubicaciones de esas imágenes en un gráfico que tenía forma de pirámide.
El análisis reveló que las citadas neuronas del hipocampo y la corteza entorrinal comenzaron gradualmente a modificar y alinear estrechamente su actividad con la secuencia de imágenes en los gráficos piramidales. Estos patrones se formaron de manera natural, sin instrucciones directas a los participantes.
Línea de tiempo.
Las neuronas estudiadas no solo codificaban la información en el momento, sino que también mantenían estas representaciones a lo largo del tiempo. Esto sugiere un mecanismo por el cual el cerebro puede hacer varias cosas.
En primer lugar, crear una "línea de tiempo" de eventos. En segundo lugar, relacionar eventos que ocurren en diferentes momentos. Y, en tercer lugar, formar memorias complejas que incluyen secuencias de eventos.
Esta capacidad de integrar el "qué" y el "cuándo" es crucial para formar recuerdos episódicos (memorias de eventos específicos); aprender secuencias de acciones y predecir eventos futuros basados en experiencias pasadas.
Implicaciones y aplicaciones futuras.
Itzhak Fried, autor principal del estudio y director de cirugía de epilepsia en UCLA Health, señala que estos resultados podrían tener importantes aplicaciones, como el desarrollo de dispositivos neuroprotésicos para mejorar la memoria y otras funciones cognitivas, así como avances en inteligencia artificial para comprender mejor la cognición en el cerebro humano.
"Reconocer patrones de experiencias a lo largo del tiempo es crucial para que el cerebro humano forme memorias, prediga posibles resultados futuros y guíe comportamientos", explica Fried.
"Este estudio nos muestra por primera vez cómo el cerebro utiliza mecanismos análogos para representar tipos de información aparentemente muy diferentes: espacio y tiempo", concluye Fried.
Por: Redacción T21.
Sitio Fuente: Levante / Tendencias 21