Aquietar la mente
Un nuevo estudio revela que el cerebro puede alternar entre integración lenta y rápida de información, lo que le permite modular las escalas de tiempo en las que opera. El estudio también proporciona información sobre cómo la estructura de las redes neuronales determina la velocidad a la que se integra la información, lo que puede tener implicaciones para futuras investigaciones sobre la función cerebral y los procesos cognitivos.
Cambiando entre la integración lenta y rápida de la información, el cerebro puede modular de manera flexible las escalas de tiempo en las que opera.
Este es el resultado de un nuevo estudio realizado por un equipo internacional de investigadores, ahora publicado en la revista Nature Communications .
Su análisis de datos experimentales de la corteza visual y sus simulaciones por computadora también brindan una explicación de cómo pueden surgir diferentes escalas de tiempo y cómo pueden cambiar: la estructura de las redes neuronales determina qué tan rápido o lento se integra la información.
Diferentes procesos en el cerebro ocurren en diferentes escalas de tiempo: mientras que la entrada sensorial se puede manejar en decenas de milisegundos, la toma de decisiones u otros procesos cognitivos complejos pueden requerir la integración de información durante varios minutos. En consecuencia, algunas áreas del cerebro tienen un ritmo más rápido que otras.
Estos plazos intrínsecos no son rígidos ni invariables. Sin embargo, hasta ahora se sabía poco sobre cómo pueden adaptarse a diferentes situaciones y tareas.
Un equipo de investigadores de Tübingen, Princeton, Stanford, Newcastle y Washington ahora ha investigado cómo la escala de tiempo de un área del cerebro puede variar durante la ejecución de una tarea. Específicamente, preguntaron: cuando un sujeto enfoca su atención visual o la redirige a un punto específico en el espacio, ¿cómo cambia eso la escala de tiempo de la actividad neuronal en el área cerebral correspondiente?
Para responder a esto, los investigadores analizaron datos publicados previamente registrados en la corteza visual V4, el área del cerebro involucrada en la atención visual, de monos macacos durante dos tareas diferentes de atención visual.
Para ambas tareas, el equipo observó que la actividad neuronal no se desarrollaba en una sola escala de tiempo, sino en al menos dos escalas de tiempo diferentes: una escala de tiempo lenta y otra rápida. Sorprendentemente, la escala de tiempo de ritmo lento también cambió durante la ejecución de la tarea: cada vez que la atención se dirigía a un área del campo visual, la actividad lenta en las poblaciones neuronales correspondientes se volvía aún más lenta. Además, observaron que cuanto más lenta era la actividad, más cortos eran los tiempos de reacción.
“Esto puede parecer contradictorio, pero en realidad es bastante plausible”, comenta Roxana Zeraati, investigadora de la Universidad de Tübingen y del Instituto Max Planck de Cibernética Biológica.
“Una escala de tiempo lenta significa que existe una correlación más fuerte entre el estado actual del cerebro y su estado hace un momento. Cuando las neuronas están atendiendo a algo, recuerdan mejor su propia actividad pasada, y esto implica una escala de tiempo más lenta”.
Los investigadores se preguntaron cómo una red de neuronas puede crear estas diferentes escalas de tiempo.
“¿Vemos las diferentes escalas de tiempo simplemente porque algunas neuronas funcionan más rápido y otras más lento? O, como segunda opción, ¿podrían ser responsables sus diferentes propiedades biofísicas? Solo nuestra tercera conjetura resultó cierta: la respuesta no radica en las propiedades de las neuronas individuales, sino en la estructura de la red”.
Dependiendo de cómo se conecten las neuronas entre sí, surgen diferentes escalas de tiempo: las llamadas redes agrupadas, por ejemplo, generan escalas de tiempo lentas.
Fuente: Instituto Max Planck
