Estudio sugiere que el cerebro procesa información como las olas del océano




Los modelos antiguos del cerebro lo describen como algo así como una computadora biológica. Según esta imagen tradicional, el cerebro procesa la información como un relé. Las células neuronales individuales detectan el estímulo y luego transmiten esos datos de una neurona a la siguiente, a través de una secuencia de puertas.

El modelo no está mal, pero deja muchas cosas sin explicar, en specific cómo las células sensoriales de los animales pueden reaccionar de manera diferente al mismo estímulo. Por ejemplo, un destello rápido de luz normalmente podría activar una célula sensorial en un animal, pero la célula sensorial podría no activarse si la atención del animal está enfocada en otra cosa que no sea la luz. Los expertos quieren saber por qué podría suceder eso.

En el reciente papel, un equipo de investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos, en San Diego, California, ofrece un nuevo modelo matemático y una posible explicación. En lugar de comparar una interacción entre neuronas individuales con un relé, podría tener más sentido compararlo con las olas del océano.

Experiencias sensoriales

En algunos casos, el procesamiento de la información podría describirse mejor como una interacción de ondas, explica Sergei Gepshtein, científico especializado en psicología de la percepción y neurociencia sensoriomotora y uno de los autores del estudio.

En lugar de que una neurona responda a un estímulo dado, los patrones distribuidos de actividad neuronal en todo el cerebro forman un patrón de onda de picos y valles alternos, al igual que los picos y valles de las ondas electromagnéticas o las olas del océano.

Y al igual que esas ondas más familiares, las ondas de actividad cerebral, lo que los investigadores llaman ondas neuronales, se aumentan o se cancelan entre sí cuando se encuentran.

“Las experiencias sensoriales surgen en tu mente como resultado de esta interacción”, explica Gepshtein.

Modelo matemático

Los investigadores probaron su modelo matemático fisiológica y conductualmente. En el estudio de comportamiento, los investigadores mostraron brevemente dos patrones de luz formados por tiras alternas de líneas blancas y negras, llamadas rejillas de luminancia. Entre los patrones, aparece una tenue línea vertical, llamada sonda. Los investigadores preguntaron a los sujetos si la sonda aparecía en la mitad superior o inferior de las rejillas de luminancia.

La capacidad del sujeto para detectar la sonda fue mejor en algunos lugares y peor en otros. Cuando los investigadores trazaron los resultados, formaron el patrón de onda que predijo el modelo matemático. En otras palabras, la capacidad de ver la sonda dependía de cómo se superpusieran las ondas neuronales en un lugar determinado.

Hay muchos usos potenciales para este nuevo marco para comprender la percepción. Por ejemplo, los científicos sugieren que podría aclarar cómo los organismos, incluidos los humanos, procesan la información espacial.

Si bien este estudio se centró en la percepción visible, Gepshtein señala que las ondas neuronales son una propiedad de muchas partes de la corteza cerebral. Luego, los científicos podrían usar este modelo para comprender también otros tipos de percepción. También podrían usarlo para diseñar inteligencia synthetic, cube.

Gepshtein destaca que este nuevo modelo no sustituye al tradicional, sino que lo complementa.

“Es una forma diferente de pensar sobre cómo el cerebro procesa la información y ayuda a comprender fenómenos que eran difíciles de entender desde el punto de vista tradicional”, cube Gepshtein.

Una buena analogía, cube, es la dualidad partícula-onda en química y física: el descubrimiento de que las ondas electromagnéticas, incluida la luz, tienen propiedades tanto de partículas como de ondas. Cuando pensamos en cómo el cerebro procesa la información, a veces podemos usar el modelo tradicional de neuronas individuales que responden a estímulos. Pero en muchos casos, podemos tener una thought más clara de lo que está pasando si pensamos en el proceso como una ola de actividad neuronal.