University of Nijmegen.
Los investigadores Ranulfo Romo y Víctor de Lafuente, del Howard Hughes Medical Institute (HHMI, han descubierto que la percepción de algo que se toca puede depender tanto de la memoria, la atención y la expectativa, como del estímulo mismo, informa el HHMI.
Los investigadores han llegado a esta conclusión a partir de un experimento con macacos que ha demostrado que las percepciones táctiles se relacionan con la actividad en el lóbulo frontal, una región cerebral que asimila diversos tipos de información nerviosa. Los resultados del experimento han sido publicados por la revista Nature Neuroscience.
Uno de los retos más complejos de la neurología es comprender cómo el cerebro convierte la información que nos llega de los sentidos en experiencias perceptivas completas. Se sabe que las cortezas sensoriales son las primeras áreas del cerebro que procesan la información sensorial que recibimos, pero se han descubierto otras zonas del cerebro que también están implicadas en estos procesos.
El neurólogo Mariano Sigman, investigador de Neurociencias del Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (Paris) y autor del libro El breve lapso entre el huevo y la gallina, ha señalado en una entrevista para Tendencias21 que realmente existe una comunicación entre todas las áreas cerebrales que procesan la información que recibimos de los sentidos.
Estas áreas están conectadas de una manera directa gracias a los axones (prolongaciones de las células nerviosas a través de las que viajan los impulsos nerviosos), que posibilitan la comunicación entre áreas del cerebro que procesan información distinta, y también gracias a determinados centros de información (en inglés “hubs”) en los que la información converge.
Sigman señala que es probable además que, aunque la corteza cerebral sea la región que más información sensorial procese, el procesamiento de datos se da también gracias a estados dinámicos y extendidos en el cerebro, capaces de hacer de puente de la información de una región cerebral a las otras.
Respuesta al tacto
El experimento del HHMI se realizó con estímulos táctiles eléctricos aplicados a los macacos. Cuando tocamos cualquier objeto, su estímulo en la piel activa un impulso que en primer lugar viaja a un área superior del cerebro llamada corteza somatosensorial primaria (S1). La información luego se mueve a otras partes del cerebro, donde puede contribuir a la memoria, a la toma de decisiones y a las salidas motoras. ¿Pero cuáles son estas regiones que trabajan a la par con la corteza somatosensorial primaria para que desarrollemos una percepción sensorial completa?
Romo y de Lafuente tocaron las yemas de los dedos de los monos con un estímulo indoloro que a veces vibraba y a veces no. La intensidad de esta vibración variaba, por lo que a veces era fácil para los monos indicar que la vibración estaba activada, mientras que otras veces las vibraciones eran tan débiles que los monos no siempre las podían detectar. Los monos fueron entrenados para que pudieran indicarles a los investigadores si el estímulo estaba vibrando o estaba quieto, y eran recompensados con comida cuando acertaban.
Las neuronas de la corteza somatosensorial primaria reaccionaban proporcionalmente con la fuerza del estímulo. Si la vibración era más intensa, las neuronas de esta región cerebral se activaban más rápidamente. Pero la actividad de las neuronas S1 no se relacionaba con las respuestas comportamentales de los monos, es decir, que no dependía de ellas que los monos reaccionaran conscientemente al estímulo o no.
Otras regiones implicadas
Romo y de Lafuente registraron entonces la actividad neuronal de la llamada corteza premotora media (CPM), una región del lóbulo frontal del cerebro que se sabe está involucrada en la toma de decisiones sobre la información sensorial.
La actividad de esta área sí reflejó las respuestas subjetivas de los monos a la sonda vibrante. Las neuronas de la CPM respondían de una manera absoluta, y se activaban cuando el mono “pensaba” que las vibraciones estaban presentes -aunque no lo estuvieran- y no descargaban cuando el mono “pensaba” que las vibraciones no estaban sucendiendo, aún cuando sí ocurrían.
Estos resultados indican que las percepciones de los monos no surgen de la actividad cerebral en la corteza sensorial misma, sino de la actividad en el lóbulo frontal de la CPM, lo que implica que esta región cerebral es capaz de combinar memoria, atención y la información que le llega de las áreas sensoriales del cerebro, para relacionar este cúmulo de datos con la actividad del aparato motor: los monos muestran físicamente lo que piensan que está pasando en sus dedos.
Para comprender mejor la relación de la CPM con las percepciones de los monos, los investigadores utilizaron un electrodo para aplicar un estímulo eléctrico débil a las neuronas de la CPM. Encontraron que la estimulación de estas neuronas hacía que fuera más probable que los monos que habían percibido una vibración respondieran, ya sea que estuviera ocurriendo el estímulo vibrante o no.
Relación entre percepción y respuesta
Según Sigman, en la actualidad se conocen más de 30 regiones en las que el cerebro procesa la información visual, aunque afirma que debe haber muchas más. Entre todas establecen un mapa del mundo procesando a la vez distintos tipos de información, como el color, la textura o el movimiento de los objetos que nos rodean. Toda esta información se compila de manera que para nosotros tenga sentido y resulte útil: la gran cantidad de estímulos conlleva sus respuestas determinadas (es decir, recibimos en presente y reaccionamos), con la consecuente satisfacción de cualquier objetivo.
El experimento de Romo y de Lafuente ha determinado ahora que las neuronas de la CPM se activaban incluso antes de que los estímulos tocaran las yemas de los dedos de los monos, lo que implica que el mono “esperaba” el estímulo y que las neuronas se anticipaban a éste atendiendo a la expectativa más que a la realidad.
La conclusión de los investigadores es que las percepciones surgen de la combinación, en áreas de un orden cerebral superior, de sensación, atención y expectativa. Según Romo, la representación sensorial es, de hecho, la confirmación de algo que ya se ha pensado.
La cuestión es, si el cerebro es capaz de adelantar el efecto de un estímulo gracias a la memoria, esto supone que, de alguna forma, el conocimiento del cerebro puede preceder a los propios estímulos.
Según Sigman, hay una infinidad de preguntas que ya no nos hacemos porque esperamos que la realidad se comporte de un modo determinado: el techo de nuestra casa no se va a caer porque después de miles de días en mi casa el techo no se ha caído, es decir, construimos un mundo donde lo que sucede mil veces sucederá una vez más. El cerebro reacciona, por tanto, no sólo en función de los estímulos que recibe en el “ahora”, sino también en función de lo que acostumbra a sucedernos en determinadas situaciones.
Un nuevo modelo del mundo
Por el contrario, cuando sucede algo inesperado hay una doble reacción, señala Sigman: la primera es que dirigimos la acción desde el estimulo y no desde las premisas. La segunda es que seguimos con nuestro aprendizaje y modificamos consecuentemente nuestro mapa del mundo.
Según Sigman, se puede decir que la estructura del cerebro está compuesta de muchos mapas que forman un meta-mapa. Aún no conocemos esta cartografía cerebral, pero en el intento de atraparla nos encontramos que nosotros mismos formamos parte de ella. El error de todos los experimentos que se han hecho hasta la fecha es, a su modo de ver, que a partir de ellos se generan modelos del cerebro con escasas dimensiones.
Tal como explica Sigman, "la imagen del cerebro es el cerebro mismo y no creo que podamos generar una representación mucho mas compacta que capture toda su integridad. Modelos mucho mas simples, de flujos que se cruzan, con jerarquías, selecciones, una rama perceptiva y otra de acción, con un sistema encima de todo esto que determine las emociones, se han hecho a montones. Ya lo he escrito en algún otro lado (ver Plos Biology, pero hay unos cuantos científicos que sugieren, sin demasiada parodia, que un cerebro incapaz de entenderse a si mismo puede ser una gran gesta evolutiva".
La realidad es que el cerebro se enfrenta continuamente a una cantidad ingente de estímulos, entre ellos los de los estados internos de cada individuo, aunque muy pocos experimentos han medido hasta la fecha esos estados subjetivos.
Cómo procesa (incluso selecciona) y reacciona el cerebro a todos ellos parece ser algo de una inmensa complejidad. Mientras lo vamos desentrañando, el cerebro sigue funcionando a pesar de nuestra ignorancia. El órgano que supuestamente nos da la conciencia sabe más que nosotros.
Los investigadores han llegado a esta conclusión a partir de un experimento con macacos que ha demostrado que las percepciones táctiles se relacionan con la actividad en el lóbulo frontal, una región cerebral que asimila diversos tipos de información nerviosa. Los resultados del experimento han sido publicados por la revista Nature Neuroscience.
Uno de los retos más complejos de la neurología es comprender cómo el cerebro convierte la información que nos llega de los sentidos en experiencias perceptivas completas. Se sabe que las cortezas sensoriales son las primeras áreas del cerebro que procesan la información sensorial que recibimos, pero se han descubierto otras zonas del cerebro que también están implicadas en estos procesos.
El neurólogo Mariano Sigman, investigador de Neurociencias del Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (Paris) y autor del libro El breve lapso entre el huevo y la gallina, ha señalado en una entrevista para Tendencias21 que realmente existe una comunicación entre todas las áreas cerebrales que procesan la información que recibimos de los sentidos.
Estas áreas están conectadas de una manera directa gracias a los axones (prolongaciones de las células nerviosas a través de las que viajan los impulsos nerviosos), que posibilitan la comunicación entre áreas del cerebro que procesan información distinta, y también gracias a determinados centros de información (en inglés “hubs”) en los que la información converge.
Sigman señala que es probable además que, aunque la corteza cerebral sea la región que más información sensorial procese, el procesamiento de datos se da también gracias a estados dinámicos y extendidos en el cerebro, capaces de hacer de puente de la información de una región cerebral a las otras.
Respuesta al tacto
El experimento del HHMI se realizó con estímulos táctiles eléctricos aplicados a los macacos. Cuando tocamos cualquier objeto, su estímulo en la piel activa un impulso que en primer lugar viaja a un área superior del cerebro llamada corteza somatosensorial primaria (S1). La información luego se mueve a otras partes del cerebro, donde puede contribuir a la memoria, a la toma de decisiones y a las salidas motoras. ¿Pero cuáles son estas regiones que trabajan a la par con la corteza somatosensorial primaria para que desarrollemos una percepción sensorial completa?
Romo y de Lafuente tocaron las yemas de los dedos de los monos con un estímulo indoloro que a veces vibraba y a veces no. La intensidad de esta vibración variaba, por lo que a veces era fácil para los monos indicar que la vibración estaba activada, mientras que otras veces las vibraciones eran tan débiles que los monos no siempre las podían detectar. Los monos fueron entrenados para que pudieran indicarles a los investigadores si el estímulo estaba vibrando o estaba quieto, y eran recompensados con comida cuando acertaban.
Las neuronas de la corteza somatosensorial primaria reaccionaban proporcionalmente con la fuerza del estímulo. Si la vibración era más intensa, las neuronas de esta región cerebral se activaban más rápidamente. Pero la actividad de las neuronas S1 no se relacionaba con las respuestas comportamentales de los monos, es decir, que no dependía de ellas que los monos reaccionaran conscientemente al estímulo o no.
Otras regiones implicadas
Romo y de Lafuente registraron entonces la actividad neuronal de la llamada corteza premotora media (CPM), una región del lóbulo frontal del cerebro que se sabe está involucrada en la toma de decisiones sobre la información sensorial.
La actividad de esta área sí reflejó las respuestas subjetivas de los monos a la sonda vibrante. Las neuronas de la CPM respondían de una manera absoluta, y se activaban cuando el mono “pensaba” que las vibraciones estaban presentes -aunque no lo estuvieran- y no descargaban cuando el mono “pensaba” que las vibraciones no estaban sucendiendo, aún cuando sí ocurrían.
Estos resultados indican que las percepciones de los monos no surgen de la actividad cerebral en la corteza sensorial misma, sino de la actividad en el lóbulo frontal de la CPM, lo que implica que esta región cerebral es capaz de combinar memoria, atención y la información que le llega de las áreas sensoriales del cerebro, para relacionar este cúmulo de datos con la actividad del aparato motor: los monos muestran físicamente lo que piensan que está pasando en sus dedos.
Para comprender mejor la relación de la CPM con las percepciones de los monos, los investigadores utilizaron un electrodo para aplicar un estímulo eléctrico débil a las neuronas de la CPM. Encontraron que la estimulación de estas neuronas hacía que fuera más probable que los monos que habían percibido una vibración respondieran, ya sea que estuviera ocurriendo el estímulo vibrante o no.
Relación entre percepción y respuesta
Según Sigman, en la actualidad se conocen más de 30 regiones en las que el cerebro procesa la información visual, aunque afirma que debe haber muchas más. Entre todas establecen un mapa del mundo procesando a la vez distintos tipos de información, como el color, la textura o el movimiento de los objetos que nos rodean. Toda esta información se compila de manera que para nosotros tenga sentido y resulte útil: la gran cantidad de estímulos conlleva sus respuestas determinadas (es decir, recibimos en presente y reaccionamos), con la consecuente satisfacción de cualquier objetivo.
El experimento de Romo y de Lafuente ha determinado ahora que las neuronas de la CPM se activaban incluso antes de que los estímulos tocaran las yemas de los dedos de los monos, lo que implica que el mono “esperaba” el estímulo y que las neuronas se anticipaban a éste atendiendo a la expectativa más que a la realidad.
La conclusión de los investigadores es que las percepciones surgen de la combinación, en áreas de un orden cerebral superior, de sensación, atención y expectativa. Según Romo, la representación sensorial es, de hecho, la confirmación de algo que ya se ha pensado.
La cuestión es, si el cerebro es capaz de adelantar el efecto de un estímulo gracias a la memoria, esto supone que, de alguna forma, el conocimiento del cerebro puede preceder a los propios estímulos.
Según Sigman, hay una infinidad de preguntas que ya no nos hacemos porque esperamos que la realidad se comporte de un modo determinado: el techo de nuestra casa no se va a caer porque después de miles de días en mi casa el techo no se ha caído, es decir, construimos un mundo donde lo que sucede mil veces sucederá una vez más. El cerebro reacciona, por tanto, no sólo en función de los estímulos que recibe en el “ahora”, sino también en función de lo que acostumbra a sucedernos en determinadas situaciones.
Un nuevo modelo del mundo
Por el contrario, cuando sucede algo inesperado hay una doble reacción, señala Sigman: la primera es que dirigimos la acción desde el estimulo y no desde las premisas. La segunda es que seguimos con nuestro aprendizaje y modificamos consecuentemente nuestro mapa del mundo.
Según Sigman, se puede decir que la estructura del cerebro está compuesta de muchos mapas que forman un meta-mapa. Aún no conocemos esta cartografía cerebral, pero en el intento de atraparla nos encontramos que nosotros mismos formamos parte de ella. El error de todos los experimentos que se han hecho hasta la fecha es, a su modo de ver, que a partir de ellos se generan modelos del cerebro con escasas dimensiones.
Tal como explica Sigman, "la imagen del cerebro es el cerebro mismo y no creo que podamos generar una representación mucho mas compacta que capture toda su integridad. Modelos mucho mas simples, de flujos que se cruzan, con jerarquías, selecciones, una rama perceptiva y otra de acción, con un sistema encima de todo esto que determine las emociones, se han hecho a montones. Ya lo he escrito en algún otro lado (ver Plos Biology, pero hay unos cuantos científicos que sugieren, sin demasiada parodia, que un cerebro incapaz de entenderse a si mismo puede ser una gran gesta evolutiva".
La realidad es que el cerebro se enfrenta continuamente a una cantidad ingente de estímulos, entre ellos los de los estados internos de cada individuo, aunque muy pocos experimentos han medido hasta la fecha esos estados subjetivos.
Cómo procesa (incluso selecciona) y reacciona el cerebro a todos ellos parece ser algo de una inmensa complejidad. Mientras lo vamos desentrañando, el cerebro sigue funcionando a pesar de nuestra ignorancia. El órgano que supuestamente nos da la conciencia sabe más que nosotros.