Algunas cosas que hacemos parecen casi automáticas, como abrir el refrigerador cuando tenemos hambre o encender el aire acondicionado cuando sube la temperatura. Aunque tales decisiones no parecen tomar mucho tiempo, de hecho son generadas por millones de neuronas ynumerosas interacciones entre varias regiones del cerebro: un sistema dinámico tan complejo que los científicos no pueden observarlo completamente y en tiempo real, incluso en organismos simples.
Una excepción es el pez cebra, cuyos procesos de toma de decisiones ahora están llegando a una vista más clara. En un trabajo publicado en Celda , los investigadores pudieron rastrear la actividad de cada neurona en todo el cerebro de las larvas de pez cebra y reconstruir el desarrollo de eventos neuronales a medida que los animales hacían repetidamente elecciones "izquierda o derecha" en un experimento de comportamiento.
La vista resultante cuadro por cuadro de una decisión en proceso fue tan detallada que, 10 segundos antes de que el pez respondiera, los investigadores podían predecir cuál sería su próximo movimiento y cuándo lo ejecutarían.
Tras una decisión
Comprender cómo un cerebro toma decisiones implica rastrear cómo las neuronas en múltiples regiones cerebrales responden y cooperan, lo que, para ser claros, es todo menos trivial. Los científicos han estado atrapados entre dos opciones durante mucho tiempo: pueden observar de cerca el disparo de soloun subconjunto de neuronas, que limita su visión de la imagen completa, o mira toda la actividad cerebral mientras promedia los datos en múltiples ensayos para reducir el ruido. Sin embargo, el promedio lleva a la pérdida de algunos de los detalles.
"Queríamos entender cómo se desarrollan las decisiones ensayo por ensayo", dice Alipasha Vaziri, directora del Laboratorio de Neurotecnología y Biofísica. Para ello, el equipo combinó métodos estadísticos avanzados con su técnica de imagen desarrollada recientemente,microscopía de campo de luz, que permite el seguimiento simultáneo de la actividad de cada neurona en el cerebro de las larvas de pez cebra.
Pero antes de someter a los peces a experimentos, los científicos tuvieron que enseñarles un nuevo comportamiento, uno que no era simplemente reflexivo sino orientado a objetivos.
El objetivo, desde la perspectiva de los peces, era obtener alivio del calor. Los investigadores calentaron ligeramente el agua alrededor del pez usando un láser, y apagaron el láser solo cuando el pez hizo un movimiento de cola hacia la derecha. Después de aproximadamente 15repite, el pez había dominado el truco: respondieron a su entorno cálido unos 20 segundos después de que se encendió el láser. Aproximadamente el 80 por ciento de las veces, el pez se acordó de mover la cola en la dirección correcta. Para evitar cualquier sesgo de dirección,todo el experimento también se repitió enseñándole a los peces a girar la cola hacia la izquierda.
Durante el intervalo después de que se encendió el láser y antes de que el pez hiciera un movimiento, los investigadores rastrearon el estado de actividad de aproximadamente 5,000 de las neuronas más activas en todo el cerebro. Luego identificaron qué patrones de actividad reflejaban el cerebro que detectaba el caloro moviendo la cola, y que parecía estar relacionado con la decisión. En particular, encontraron unos 10 segundos antes de que el pez hiciera un movimiento, sus patrones cerebrales diferían en función de si el pez iba a hacer un giro correcto o incorrecto.
Teniendo esta información, los investigadores pudieron observar el estado cerebral de cualquier pez pequeño, y el 80 por ciento de las veces adivinar correctamente lo que el pez estaba a punto de hacer: pudieron predecir el momento específico en que los animales iniciaríanel giro y su dirección en cada prueba.
Un jugador inesperado
Habiendo descubierto qué grupos de neuronas correspondían a diferentes aspectos de la tarea, los investigadores mapearon las neuronas en sus regiones anatómicas. "Esto nos permitió ver qué regiones del cerebro estaban involucradas en qué aspectos de la tarea a medida que se desarrollaba la decisión en cada una de ellas.juicio ", dice Vaziri.
Varias regiones del cerebro participaron en la transformación de la información sensorial en decisión y acción, pero una región se destacó: el cerebelo. La tasa de actividad de las neuronas en esta parte del cerebro determinó el momento exacto del movimiento de la cola. Además, una actividad asimétrica en eldos hemisferios de cerebelo, comenzando desde el inicio del calor y aumentando gradualmente hasta que el pez movió su cola, predijeron la dirección en la que el pez estaba a punto de girar.
En otras palabras, el cerebelo, una región mejor conocida por su papel en la coordinación, el equilibrio y el ajuste de los movimientos, parecía jugar un papel importante en la configuración de las decisiones de los animales.
"Esto fue sorprendente", dice Vaziri, y agrega que algunos estudios en los últimos años han apuntado en la misma dirección. "Creo que podríamos encontrar de manera más general que el cerebelo está involucrado en más funciones cognitivas del cerebro de lo que tradicionalmente hemos pensado"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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