Todos los días los humanos y los animales se enfrentan a circunstancias ambiguas. Si nos enfermamos después de comer, culpamos a la comida; sin embargo, si nos enfermamos sin haber comido esa comida, el vínculo causal se vuelve ambiguo. Nuevos hallazgos del RIKEN Brain Science Instituteen Japón y la Universidad de Nueva York revelan dónde y cómo se procesan tales asociaciones ambiguas en los cerebros de las ratas.
Aprender a predecir relaciones peligrosas en el medio ambiente, como entre olores y alimentos, rayos y truenos, o sonidos y depredadores, es esencial para la supervivencia. Si bien sabemos mucho sobre cómo las experiencias se vinculan con resultados desagradables cuando las asociacionesson claros, se desconocía cómo se actualizan estos enlaces en el cerebro cuando las relaciones son ambiguas. En un nuevo estudio publicado en Neurociencia de la naturaleza el 23 de mayo de 2016, los científicos informan que se puede observar ambigüedad en este tipo de asociaciones en ratas que previamente habían aprendido una asociación de tono-choque y luego recibieron descargas sin el tono. En el cerebro, encontraron rastros de la memoriay su incertidumbre asociada almacenada en circuitos neuronales de un área central del cerebro llamada amígdala.
Cuando reciben choques después de escuchar un tono, las ratas que han aprendido la asociación normalmente se congelan, anticipando el choque. Sin embargo, cuando los mismos animales descubrieron que los choques también podrían llegar sin un tono, mostraron una congelación menos anticipada debido al vínculo causal entre el tonoy el shock no era claro. En el cerebro, esta incertidumbre se reflejó en la reducción de la fuerza de las conexiones neuronales entre el sistema auditivo donde se procesan los tonos y la amígdala, una región del cerebro crítica para almacenar recuerdos desagradables. Conexiones fuertes que se formaron después de aprenderla asociación de shock de tono era reversible si la relación luego se volvía ambigua.
Al bloquear la formación de recuerdos de asociación de shock de tono con optogenética, una técnica para controlar la actividad de las células cerebrales con estallidos de luz, los investigadores demostraron que neuronas específicas en la amígdala eran responsables de permitir la incertidumbre. Cuando esas neuronas fueron silenciadasComo los animales experimentaron conmociones sin un tono anterior, sorprendentemente, en lugar de actuar con inseguridad y congelarse con menos frecuencia, los animales siempre actuaban como si esperaran que se sorprendieran al escuchar el tono. Esto indicaba que la amígdala no solo almacena recuerdos desagradables, sino que tambiéndesempeña un papel activo en la evaluación de un animal del nivel asociado de ambigüedad.
Los autores también analizaron matemáticamente cómo respondieron las ratas cuando se desarrollaron diferentes patrones de luces, tonos y choques en su entorno en condiciones ambiguas. Una teoría de larga data sugirió que diferentes señales sensoriales en el entorno compiten por la asociación con resultados como alimentos o amenazas resultantesen una asociación ganadora. En contradicción con esta teoría, los autores descubrieron que la forma en que las ratas evalúan la ambigüedad puede describirse mejor con un modelo dinámico que considere varias configuraciones diferentes de cómo los tonos, luces u otras características del entorno podrían interactuar durante el aprendizaje.
Tamas Madarasz, autor principal del estudio ahora con sede en la Universidad de Ginebra, explicó: "Para hacer predicciones exitosas, el cerebro necesita considerar diferentes modelos de cuáles podrían ser estas configuraciones y realizar cálculos en paralelo usando cada una de las posiblesmodelos del entorno y la incertidumbre asociada. Esto lleva a una representación neural distribuida para cada asociación. Este enfoque ha ayudado a inspirar mejores algoritmos de aprendizaje para las computadoras, y parece que los animales también están usando esta estrategia ". Los autores sugieren que los humanos también puedenevalúe su entorno y sus eventos utilizando un enfoque estadístico que calcule las probabilidades de las asociaciones para estimar la ambigüedad.
"Creemos que hemos descubierto un nuevo marco para la amígdala y cómo sus neuronas procesan asociaciones ambiguas", dijo el autor principal Joshua Johansen de BSI. "Nuestros resultados son importantes para comprender cómo se forman y modifican los recuerdos y las asociaciones".los hallazgos también pueden tener implicaciones para comprender enfermedades que involucran asociaciones ambiguas como la ansiedad y en el diseño de arquitecturas informáticas más flexibles.
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