El cerebro recuerda el futuro para ahorrar energía

Investigadores del departamento de psicología de la Universidad de Glasgow, en Escocia, y del Max-Planck Institute for Brain Research, de Frankfurt, en Alemania, han descubierto que el cerebro ahorra energía previendo lo que posiblemente veremos.

En otras palabras, que la llamada corteza visual del cerebro no se limita, simplemente, a reaccionar ante los estímulos visuales sino que, además, predice lo que vamos a ver antes de que lo realmente lo veamos, cuando nos encontramos en contextos familiares como nuestro hogar o nuestro lugar de trabajo.

Según publica la Universidad de Glasgow en un comunicado, gracias a esta actividad de “predicción”, el cerebro tiene que utilizar menor cantidad de energía para procesar imágenes.

En caso de que cualquier cosa inesperada aparezca en el entorno conocido en que nos encontramos, la corteza visual se vuelve más activa, con el fin de procesar la información novedosa.

Lars Muckli, director del presente estudio e investigador especializado en el proceso cerebral de la información contextual y de las asociaciones que el cerebro aprende para predecir hechos futuros, explica la cuestión con un ejemplo.

Si nos encontramos frente al escritorio de nuestra oficina, que hemos visto cientos de veces, nuestro cerebro no necesita emplear mucho tiempo para procesar esta escena conocida.

Lo que sucede, en realidad, es que nuestra corteza visual tiene ya formada una imagen mental de dicho espacio, que le sirve para predecir lo que veremos, antes incluso de que entremos en la habitación.

Sin embargo, si en un momento dado entráramos en la oficina y allí encontráramos algo totalmente inesperado, como a una persona desconocida sentada en nuestra propia silla, el cerebro tendría que hacer un gran esfuerzo para procesar una escena que no sería “tal y como se esperaba”.

Principio de la energía libre

La intención de Muckly y sus colaboradores de constatar experimentalmente este funcionamiento del cerebro ante los contextos visuales ya conocidos surgió a partir de una hipótesis relativamente reciente, desarrollada por otro neurocientífico, en este caso del University College London, llamado Karl Friston.

Dicha hipótesis, bautizada como “principio de la energía libre”, señala que, en general, el cerebro predice activamente las señales que va a recibir, en lugar de sólo procesar activamente la información que le llega a través de los sentidos.

Según la agencia de noticias de la Unión Europea, CORDIS, en una conferencia organizada por el Parlamento Europeo el pasado 16 de marzo, Friston explicó que, desde la acción a la percepción, en el cerebro todo se fundamenta en reducir al mínimo la energía libre.

El cerebro funcionaría, por tanto, conforme a un principio de probabilidades por el que realiza predicciones sobre el mundo constantemente, y las actualiza de acuerdo con lo que percibe.

Friston afirma que la acción y la percepción, según el principio de la energía libre, estarían siempre orientadas hacia la optimización de la actividad neuronal, con implicaciones para el aprendizaje, el desarrollo neuronal y la evolución.

Reducción de la actividad neuronal

Muckli y sus colaboradores probaron la veracidad del principio de la energía libre en un experimento con 12 voluntarios a los que se les pidió que observaran un estímulo visual, al tiempo que eran sometidos a un escáner fMRI o de resonancia magnética funcional, que permite mostrar en imágenes las regiones cerebrales que ejecutan una tarea determinada.

Los participantes en el estudio tenían que mirar a un punto fijo en la pantalla de un ordenador. Sobre éste y por debajo de él aparecían y desaparecían alternativamente otros dos puntos, generando una ilusión de movimiento.

Asimismo, los investigadores presentaron brevemente un tercer punto móvil en pantalla. Para probar los estímulos predecibles, este punto podía aparecer en algún lugar entre los otros dos puntos móviles, de forma regular. Para probar los estímulos no predecibles, dicho punto aparecía sin sincronización con la ilusión de movimiento que generaban los otros.

La actividad de la corteza visual primaria (V1) (área visual más estudiada del cerebro, localizada en el polo posterior de la corteza occipital) de cada sujeto fue registrada mediante fMRI, mientras los participantes llevaban a cabo los tests descritos.

Los resultados obtenidos de los registros demostraron que, en las pruebas con patrones predecibles de aparición y desaparición de los puntos, la actividad en la V1 fue menor que la registrada en las pruebas con estímulos visuales impredecibles.

Según Muckli, esto significa que el cerebro espera ver cosas, y simplemente pretende confirmar sus expectativas. El científico afirma, “esto es casi como recordar el futuro”.

Revolución en investigación del cerebro

La constatación realizada explicaría por qué a veces no nos damos cuenta de que hay algo diferente en un entorno familiar: el cerebro estaría viendo sólo lo que espera ver, en lugar de ver lo que realmente hay.

Muckli planea analizar, en futuras investigaciones, el principio de la energía libre, también conocido como “principio de codificación predictiva” en otros entornos naturales, y con otros aspectos de la percepción sensorial.

Los resultados del presente estudio, que han aparecido en la revista especializada The Journal of Neuroscience, respaldarían, además, la hipótesis de Friston que, según CORDIS, podría revolucionar
la investigación sobre el cerebro.

Friston señala que dado que, en el cerebro, todo se fundamenta en reducir al mínimo la energía libre, el reto consistiría en comprender el acoplamiento y la integración de cada zona cerebral. Si esto se consigue, podría generarse un modelo fundamental, una teoría unificadora que consistiera en una ecuación simple, que podría ser utilizada en un futuro para desentrañar los enigmas que subyacen a los trastornos neurogenéticos, a otras enfermedades, y también al modo en que los seres humanos aprenden y deciden.