La supervivencia a menudo depende de la capacidad de los animales para tomar decisiones en una fracción de segundo que dependen de imaginar futuros alternativos: si un depredador hambriento me persigue, ¿me voy a la izquierda para llegar a casa de forma segura o zig derecho para alejar al depredador?¿Mi familia? ¿Cuando dos caminos divergen en un bosque amarillo, lo que me llevará a desayunar y lo que me llevará a convertirme en desayuno? Ambos parecen realmente iguales, pero la imaginación hace toda la diferencia.
En un estudio de ratas que navegaban por un laberinto simple, los neurocientíficos de la Universidad de California en San Francisco descubrieron cómo el cerebro puede generar escenarios futuros imaginados. El trabajo proporciona una nueva base para comprender no solo cómo el cerebro toma decisiones sino también cómo funciona más la imaginaciónen general, dicen los investigadores.
"Una de las habilidades más sorprendentes del cerebro es imaginar cosas que no están frente a él", dijo Loren Frank, PhD, profesor de fisiología e investigador del Instituto Médico Howard Hughes en el Centro de Neurociencia Integrativa de la UCSF, co-director del Instituto Kavli de Neurociencia Fundamental de la UCSF, y miembro del Instituto Weill de Neurociencias de la UCSF. "La imaginación es fundamental para la toma de decisiones, pero hasta ahora la neurociencia no ha dado una buena explicación de cómo el cerebro genera futuros imaginados en la vida real.tiempo para informar varios tipos de decisiones cotidianas, mientras se realiza un seguimiento de la realidad al mismo tiempo "
En el nuevo estudio, publicado el 30 de enero de 2020, en Celda , el equipo de Frank hizo que las ratas exploraran un laberinto en forma de M, mientras registraban el disparo de neuronas en el hipocampo llamadas "células de lugar", que tradicionalmente se cree que rastrean la ubicación de un animal, como un sistema GPS neuronal. Pero comolas ratas se acercaron a una bifurcación en el laberinto, los investigadores descubrieron que su actividad de células de lugar comenzó a alternar extremadamente rápido, a una velocidad de ocho veces por segundo, entre representar la posición actual del animal y sus dos caminos futuros alternativos, como si dijera: "Aquí estoy, ¿ir a la izquierda? ¿Aquí estoy, ir a la derecha?"
El equipo también extendió este hallazgo a otro tipo de escenario imaginado. Además de la ubicación, también se ha sabido que las celdas de lugar realizan un seguimiento de la dirección de viaje de un animal. El equipo descubrió que las celdas de lugar que representan direcciones de viaje opuestas también podrían cambiar de un lado a otroextremadamente rápido, como si dijera: "Voy por este lado, pero también podría darme la vuelta e ir por el otro lado"
"El cambio rápido de las células entre los caminos actuales y posibles era inconfundible porque era muy regular", dijo Kenneth Kay, PhD, investigador postdoctoral en la Universidad de Columbia que dirigió el estudio como estudiante graduado en el laboratorio de Frank ".fue emocionante de ver porque la velocidad más la consistencia es exactamente lo que se necesita en cualquier cantidad de entornos del mundo real, tanto para animales como para humanos ".
Las oscilaciones de las celdas del lugar entre el presente y los futuros posibles no parecían controlar directamente las decisiones de las ratas sobre qué camino elegir, pero se hicieron más fuertes a medida que las ratas se acercaban al punto de decisión, descubrieron Kay y sus colegas. Esto sugirió queLos investigadores dicen que el papel del hipocampo en la toma de decisiones podría ser generar un "menú" de escenarios imaginarios para otras partes del cerebro que puedan asociar estas opciones con la experiencia pasada de su valor o peligro potencial, y luego tomar una decisión adecuada basadaen los impulsos actuales del animal: hambriento o sediento, temeroso o audaz.
"Creemos que esto muestra que el hipocampo no solo es responsable de registrar el pasado y procesar el presente, sino también de imaginar el futuro", dijo Frank. "Este estudio es solo un primer paso, pero abre nuevas víaspara que estudiemos cómo se generan y evalúan los escenarios imaginados en el cerebro a medida que los animales toman decisiones "
Estudio sugiere nueva concepción del hipocampo como fuente de imaginación
El hipocampo, una estructura en forma de caballito de mar que se encuentra a cada lado del cerebro en lo profundo de los lóbulos temporales, se encuentra entre las partes del cerebro más intensamente estudiadas.
El daño del hipocampo, ya sea por una lesión cerebral o por una enfermedad como el Alzheimer, priva a las personas de la capacidad de formar nuevos recuerdos, lo que llevó a los científicos del siglo XX a describir el hipocampo como el centro de memoria del cerebro. En la década de 1970, los científicos identificaron el hipocampo.coloque células, que crean espontáneamente mapas de nuevos entornos a medida que los animales los exploran, luego almacenan estos mapas para su uso posterior. Este descubrimiento, que recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2014, llevó a los científicos a reconocer que el hipocampo también es un centro de navegación- responsable de, por ejemplo, permitir que un animal encuentre su camino de regreso al lugar donde recuerda haber comido esas deliciosas moras el verano pasado.
En este sentido, el trabajo previo de Frank y otros ha demostrado que la actividad de la célula en el lugar puede reproducir los movimientos recientes de un animal o incluso anticipar hacia dónde se dirigirá un animal, pero dicha actividad solo se había visto de forma intermitente, generalmente cuando los animales descansabano hacer una pausa durante el movimiento en curso, como considerar activamente su próximo movimiento.
El nuevo Celda el estudio es el primero en mostrar cómo las células del hipocampo pueden representar diferentes escenarios hipotéticos de manera consistente y sistemática a lo largo del tiempo. Tal sistema podría permitir a los animales en movimiento tomar decisiones extremadamente rápidas en el momento en función de estas alternativas imaginadas y al mismo tiempo realizar un seguimiento deLos investigadores dicen que la realidad actual de los animales podría incluso desempeñar un papel en la capacidad del cerebro para generar escenarios o pensamientos hipotéticos de manera más amplia.
"El cambio regular entre presente y posible, o real e imaginado, parece ser un sistema robusto para generar muchas ideas, no solo para recordar o predecir mecánicamente", dijo Kay. "El hipocampo podría estar en la raízde nuestra capacidad de imaginar "
Financiación: La investigación fue apoyada por el Instituto Médico Howard Hughes, la Colaboración Simons para el Cerebro Global 521921, 542981, los Institutos Nacionales de Salud R01 MH090188, R01 MH105174, el Premio NeuroNex de la National Science Foundation NSFDBI-1707398, y la Fundación Gatsby Charitable.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Francisco . Original escrito por Nicholas Weiler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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