Los excursionistas ávidos saben que deben tener cuidado con las plantas con hojas formadas por tres folíolos si son rojas en la primavera o el otoño. Los padres de todo el mundo conocen la precaria relación entre la proximidad a la hora de acostarse y los juegos bruscos con sus hijos.
¿Cómo saben los excursionistas vincular el color de una hoja con la estación para determinar si se trata de hiedra venenosa? ¿Cómo saben los padres vincular la hora del día con el nivel de emoción de un niño para determinar el éxito de una rutina antes de acostarse?Los perros de Pavlov salivaron cuando sonó una campana, la gente aprende a reconocer las plantas venenosas o evitar las lágrimas de agotamiento en un niño pequeño al formar asociaciones entre los detalles de su entorno y lo que sucede.
Investigadores de la Universidad Estatal de Arizona y la Universidad de Stanford analizaron patrones de actividad cerebral en humanos y descubrieron un papel previamente desconocido para el hipocampo, un área cerebral importante para la memoria, en la formación de asociaciones durante el aprendizaje. El estudio se publicará el 6 de marzo en Comunicaciones de la naturaleza .
"Este estudio tiene implicaciones importantes para comprender cómo los sistemas de memoria del cerebro contribuyen al aprendizaje y la toma de decisiones", dijo Vishnu Murty, profesor asistente de psicología en la Universidad de Temple que no participó en la investigación. "Los hallazgos podrían ayudarnos a comprenderla complejidad de los déficits en la toma de decisiones en poblaciones donde el foco se ha centrado principalmente en los déficits de memoria, como la enfermedad de Alzheimer, otros trastornos psicopatológicos y el envejecimiento normal ".
Cuando las personas aprenden, crean asociaciones entre las características, como la hora del día y el estado de ánimo de un niño pequeño, para predecir un resultado, como si los juegos bruscos terminarán o no en lágrimas.
"Estas asociaciones tienen una gran influencia en el comportamiento", dijo Ian Ballard, quien recientemente obtuvo su doctorado en neurociencia de la Universidad de Stanford y es el primer autor del artículo. "Pero en el mundo real, los objetos o eventos se definen por más deuna característica o combinaciones de características, y queríamos entender cómo el cerebro construye asociaciones sobre configuraciones similares de características ".
Para desentrañar cómo el cerebro podría manejar el problema de construir asociaciones sobre información tan compleja y del mundo real, el equipo de investigación se centró en una pequeña estructura cerebral que parece una concha de caracol.
Un área cerebral pequeña pero poderosa
El hipocampo es aproximadamente un tercio del tamaño de una bola de chicle, y esta pequeña estructura cerebral es crucial para la formación de la memoria. Sin ella, las personas no pueden formar nuevos recuerdos sobre hechos o eventos, como qué día es o los nombres de los compañeros de trabajo.Durante la formación de la memoria, el hipocampo representa detalles individuales de un evento, como donde estacionó su automóvil, para ser lo más diferentes posible entre sí.
"Un desafío con la memoria es que es difícil distinguir experiencias similares. Por lo tanto, si usa el mismo estacionamiento en el trabajo todos los días, debe recordar a qué piso y espacio ir al final del día".dijo Samuel McClure, profesor asociado de psicología en ASU y autor principal del artículo: "El problema es que es fácil confundir dónde estacionó en diferentes días. El hipocampo es fundamental para recordar la combinación de dónde y cuándo".
La forma en que el hipocampo forma recuerdos proporcionó un mecanismo sobre cómo se podían representar combinaciones complejas de características en el cerebro, pero si la estructura pequeña y enrollada realmente contribuyó a cómo las personas aprenden sobre el mundo era una pregunta abierta.
Para identificar cómo el hipocampo podría contribuir a la forma en que las personas forman asociaciones en el mundo real, los investigadores diseñaron una tarea de aprendizaje que requería que los participantes usaran combinaciones de características para predecir si ocurriría un resultado. Una serie de imágenes de estímulo, como una solauna cara o una cara emparejada con un edificio aparecía secuencialmente en una pantalla. Los participantes tenían que predecir si una imagen objetivo aparecería después de las imágenes de estímulo. El objetivo de la tarea era responder lo más rápido posible a cualquier imagen objetivo que mostraraarriba.
Fueron solo las combinaciones de dos imágenes de estímulo, como una cara emparejada con una casa unifamiliar, lo que podrían usarse para predecir cuándo aparecería un objetivo. Los estímulos individuales, como la imagen de la cara, no fueron útiles para predecir por sí mismos.
Mientras los participantes trabajaban en la tarea, el equipo de investigación utilizó imágenes de resonancia magnética funcional fMRI para medir la actividad cerebral del hipocampo y otras estructuras cerebrales que se sabe que están involucradas en el aprendizaje. El equipo luego examinó los patrones de actividad durante la tareay noté algo interesante sobre la actividad en el hipocampo. Era la única estructura cerebral que representaba las imágenes de estímulo unidas, lo cual es importante porque el éxito en la tarea requería formar asociaciones sobre combinaciones para responder con precisión a las imágenes objetivo.
"Descubrimos que el hipocampo representaba rasgos unidos de forma única: las caras y las casas eran distintas de una cara y una casa mezcladas", dijo Ballard.
Una nueva forma en que el hipocampo contribuye al aprendizaje
Cuando el equipo de investigación observó cómo se relacionaban los patrones de actividad en el hipocampo con otras áreas del cerebro, descubrieron que la actividad del hipocampo estaba estrechamente relacionada con la actividad en el cuerpo estriado. Ubicado debajo de la corteza, el cuerpo estriado consta de tres estructuras separadas:el caudado, el putamen y el núcleo accumbens, y desempeña un papel importante en el aprendizaje de lo que predice resultados deseables.
"El hipocampo formó asociaciones ligadas de múltiples características que apoyaron el aprendizaje en el cuerpo estriado sobre la configuración de múltiples características en el entorno", dijo Ballard.
La forma en que el cuerpo estriado maneja la información durante el aprendizaje es bien conocida, pero de dónde proviene toda la información es una pregunta abierta. Ballard agregó que este estudio comienza a reducir esa pregunta al mostrar que el hipocampo proporcionó información sobre combinaciones de características del cuerpo estriadoy esa información se usó para aprender cómo tener éxito en la tarea.
Hasta hace poco, se pensaba que el cerebro tenía sistemas de aprendizaje separados, pero los hallazgos sugieren que el sistema de memoria del hipocampo y el sistema de aprendizaje de refuerzo estriatal están interrelacionados.
"Es realmente importante pensar en el cerebro como una estructura interconectada, con diferentes partes que trabajan juntas para producir nuestras impresionantes hazañas mentales. La neurociencia y la psicología han hecho un buen trabajo para comprender cómo funcionan las partes individuales. Es emocionante comenzartratando de averiguar cómo comienzan a trabajar juntos ", dijo McClure." Sospechamos que comprender las funciones mentales normales y enfermas requiere descubrir cómo funcionan todas las partes juntas, o no ".
Anthony Wagner, profesor de psicología en la Universidad de Stanford, también contribuyó al estudio. El trabajo fue apoyado por una Beca de Investigación de Graduados y un Programa de Formación e Investigación de Posgrado Integrativo de la Fundación Nacional de Ciencias y con fondos de la Universidad de Stanford y la Universidad Estatal de Arizona.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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