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07 de diciembre de 2005
Nuevo estudio descubre similitudes entre las actividades cerebrales espont醤eas y evocadas
Por siglos, los filósofos han entablado una discusión
interesante sobre la función que desempeña la mente en el
procesamiento y comprensión de las experiencias humanas.
¿Nuestros pensamientos son simplemente una reflexión del
mundo según se percibe con nuestros sentidos? ¿O la mente
misma construye las características de nuestra
experiencia?
Estos los últimos años, a medida que los
neurólogos han utilizado nuevas técnicas para observar al
cerebro en acción, han descubierto que el cerebro es
espontáneamente activo. Mediante los estudios se ha comenzado a
descifrar no sólo la forma en la que percibimos el mundo a
nuestro alrededor sino también la forma en la que se
reúne la información a través de la
información sensorial, que viaja por los circuitos nerviosos y
pone la mente en movimiento.
Ahora, un nuevo informe de un equipo de investigadores del Instituto
Médico Howard Hughes (HHMI) en la Universidad de Columbia va un
paso más allá en esta discusión, refutando la idea
de que nuestras mentes son puras reflexiones del mundo. En cambio, los
nuevos datos sugieren que nuestros cerebros se podrían definir
mejor como un sistema dinámico rico con estados internos que
podrían ser los moldes de nuestros pensamientos o
memorias.
La corteza es la parte más grande de nuestro cerebro y es el
sitio de la mayoría de las funciones mentales. La corteza recibe
entradas del tálamo, que a su vez recibe entradas de los
sistemas sensoriales. Por lo tanto, prácticamente toda la
información sobre el mundo exterior llega a la corteza a
través del tálamo. En el número del 8 de diciembre
de 2005, de la revista Neuron, un equipo de investigadores que
trabajan en el laboratorio de Rafael Yuste, investigador del HHMI en la
Universidad de Columbia, informa que cuando se estimula el
tálamo, las neuronas corticales reaccionan de una forma que
refleja de forma precisa los patrones de actividad cortical que ocurren
espontáneamente, sin ningún tipo de entrada.
“El cerebro no es una máquina refleja. Lo que el
tálamo está haciendo es despertar los estados corticales
internos”, explicó Yuste. “El cerebro tararea y el
mundo (a través del tálamo) parece estar seleccionando
uno de esos estados”.
Desde la invención de la electroencefalografía (EEG) por
Hans Berger en los años 20, los científicos han sabido
que el cerebro está siempre activo. Se observa actividad
electroquímica incluso cuando estamos dormidos o no estamos
recopilando información sobre el mundo con nuestros sentidos. Se
ha considerado a esta actividad espontánea como el “ruido
de la máquina” y los neurocientíficos generalmente
la han ignorado y en cambio se han concentrado en examinar la forma en
la que el cerebro responde al estímulo sensorial o la forma en
la que genera comportamiento.
Sin embargo, durante los últimos 20 años se ha vuelto muy
claro que la actividad espontánea es muy prominente, incluso
durante la estimulación sensorial o el comportamiento motor.
Además, en estudios anteriores, Yuste y otros grupos han
mostrado que las descargas de neuronas espontáneas in
vitro o in vivo no eran aleatorias, sino que por el
contrario poseían patrones espaciotemporales de actividad
exquisitos. Sin embargo, era poco claro si esta actividad
espontánea era importante y seguía sin conocerse la
relación entre esos patrones de actividad espontánea y
las entradas sensoriales.
El nuevo trabajo de Yuste, el primer autor Jason MacLean, Brendon O.
Watson y Gloster B. Aaron, utilizaron técnicas de procesamiento
de imágenes de calcio para controlar la actividad de circuitos
corticales en secciones cerebrales de la corteza de ratón que
estaban conectadas con el tálamo. Con esta técnica
óptica, iniciada por Yuste, reconstruyeron con una
resolución sin precedentes la activación y
desactivación secuencial de grandes poblaciones neuronales bajo
distintas condiciones experimentales. El equipo del HHMI observó
al estimular el tálamo que neurona a neurona, los patrones
activados en la corteza eran indistinguibles de los que ocurren cuando
la corteza está activa espontáneamente. Además,
estos patrones corticales ocurrían con gran fidelidad temporal,
lo que sugiere que la corteza, de alguna manera, puede preservar y
repetir fielmente las secuencias temporales de actividad y que el
tálamo puede activar este programa intrínsico.
Los resultados de los nuevos experimentos del grupo de Yuste tienen
implicaciones amplias. Por ejemplo, algunas de las ideas que afectan
fueron discutidas en los tratados filosóficos de Immanuel Kant
en el siglo 18. Kant estaba interesado en la función de la mente
en la percepción y sugirió que el cerebro posee sus
propias categorías internas, tales como el sentido del espacio y
del tiempo, con las cuales se percibe el mundo externo. Pero los nuevos
resultados también afectan los debates modernos en neurociencia
ya que discute las contribuciones relativas del tálamo y de la
corteza en la determinación de patrones de actividad cerebral y
la función de los circuitos excitatorios recurrentes para
mantener los estados intrínsicos. Los teóricos han
postulado por mucho tiempo que estos estados intrínsecos o
“atractores” existen como mecanismos potenciales que
implementan memorias o pensamientos.
Yuste dijo que el nuevo trabajo prueba que los patrones
espontáneos de actividad nerviosa que ocurren en el cerebro no
son fenómenos aleatorios. “La actividad espontánea,
en lugar de que sea el ruido de la máquina, es activada por el
mundo exterior”, según indica Yuste. En otras palabras, el
cerebro parece albergar sus propios estados dinámicos
predefinidos, que son iniciados por la actividad del tálamo. Tal
noción indica una función dominante de la corteza en la
percepción y contradice la opinión sobre el cerebro,
mantenida por mucho tiempo, que sostiene que el propósito de la
corteza, o de los circuitos cerebrales en general, es más pasivo
y responde fielmente a entradas sensoriales para generar
comportamientos.
“Los resultados muestran que el tálamo no es necesario
para la generación de actividad cortical espontánea y
probablemente sólo esté modulando esta actividad
intrínsica”, concluyeron Yuste y sus colegas.
Yuste predice que los neurocientíficos después
intentarán comprender la lógica interna que gobierna esos
estados intrínsicos y rastrear los estados internos
espontáneos de la corteza en el comportamiento de los animales
en un esfuerzo de ver la forma en la que se relacionan con la
experiencia sensorial y el planeamiento motor. Su objetivo: comprender
la forma en la que los estados mentales internos se proyectan hacia el
mundo.
“Tal noci髇 indica una funci髇 dominante de la corteza en la percepci髇 y contradice la opini髇 sobre el cerebro, mantenida por mucho tiempo, que sostiene que el prop髎ito de la corteza, o de los circuitos cerebrales en general, es m醩 pasivo”.
Rafael Yuste
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Jennifer Michalowski
