Neurociencia

¿Cómo aprende el cerebro?

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La capacidad de nuestro cerebro de aprender es impresionante, pero ¿cómo lo hace? Científicos revelan un papel fundamental para un área del cerebro llamada corteza perirrinal en la gestión de proceso de aprendizaje.

El famoso paciente Henry Molaison (conocido durante mucho tiempo como H.M.) sufrió daños en su hipocampo después de un intento quirúrgico para curar su epilepsia. Como resultado, tenía amnesia anterógrada, lo que significaba que las cosas que aprendía nunca pasaban de su memoria a corto plazo. Aunque sus recuerdos de la infancia permanecieron intactos, H.M. Podría reunirse con su médico y cinco minutos más tarde decirle: ‘Oh, creo que no te conozco. ¿Cuál es tu nombre?

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H.M. ayudó a los científicos a comprender el papel del hipocampo en el aprendizaje, pero sigue existiendo un misterio en torno a cómo las señales provenientes de él de alguna manera se comparten con los miles de millones de neuronas a lo largo de la corteza que cambian de manera coordinada cuando aprendemos. En un artículo publicado en la revista Science, una colaboración entre la Universidad de Ottawa y la Universidad Humbolt de Berlín revela un papel fundamental de un área del cerebro llamada corteza perirrinal en la gestión de este proceso de aprendizaje.

El estudio involucró a ratones y ratas que aprendieron una habilidad cerebral bastante extraña. Se estimuló una sola neurona en la corteza sensorial, y el roedor tuvo que demostrar que había sentido el zumbido lamiendo un dispensador para recibir un poco de agua azucarada. Nadie puede decir con certeza cómo se siente esa estimulación cerebral para el animal, pero la mejor suposición del equipo es que imita la sensación de que algo toca sus bigotes.

La corteza perrineal es la mediadora del aprendizaje

Mientras observaban cómo el cerebro respondía a esta experiencia de aprendizaje, el equipo observó que la corteza perirrinal estaba sirviendo como una estación de paso entre el hipocampo cercano, que procesa el lugar y el contexto, y la capa externa de la corteza.

La corteza perirrinal se encuentra en la parte superior de la jerarquía de procesamiento de información en la corteza. Acumula información de múltiples sentidos y luego la envía de regreso al resto de la corteza“, dice el Dr. Richard Naud, profesor asistente en el Departamento de Medicina Celular y Molecular de la Facultad de Medicina, y en el Instituto de Investigación del Cerebro y la Mente. “Lo que estamos demostrando es que tiene un papel muy importante en la coordinación del aprendizaje. Sin estas proyecciones que regresan del área conceptual, los animales ya no pueden aprender“.

Estudios anteriores se han centrado en la comunicación desde el hipocampo hacia arriba en las regiones de toma de decisiones del cerebro como la corteza perirrinal, pero no se ha prestado tanta atención a lo que hace la corteza perirrinal con esa información y a lo que envía hacia abajo. Capa 1 de la corteza. Resulta que este paso es una parte clave del proceso, sin la cual el aprendizaje es imposible.

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Cuando se cortó la conexión entre la corteza perirrinal y esas neuronas de la capa 1, los animales actuaron como HM. Estaban mejorando un poco, pero no se mantenía. Simplemente aprenderían y olvidarían, aprenderían y olvidarían, aprenderían y olvídese “, dice el Dr. Naud.

Un neurocientífico computacional con experiencia en física, el Dr. Naud fue responsable de los análisis estadísticos, así como de la creación de modelos computacionales que trazan el procesamiento de la información del cerebro. De particular interés para él fue la confirmación de lo que había sospechado durante mucho tiempo: que las ráfagas rápidas de una neurona tienen un significado distintivo, aparte de lo que se entiende por un ritmo más lento de actividad eléctrica. Cuando los animales estaban en medio del aprendizaje, estos potenciales de acción de fuego rápido iluminaron las células monitoreadas.

El equipo también pudo recrear artificialmente el efecto de explosión. “Si fuerza el mismo número de potenciales de acción pero con una frecuencia alta, entonces el animal es mejor para detectarlo“, dice el Dr. Naud. “Esto implicaría que los estallidos están correlacionados con el aprendizaje y causalmente relacionados con la percepción. Lo que significa que es más probable que percibas algo si crea un estallido en tus neuronas“.

El próximo desafío es averiguar exactamente cómo se ve esa señal de aprendizaje desde la corteza perirrinal hasta las áreas del cerebro de orden inferior. El Dr. Naud está ocupado trabajando en un modelo computacional que relaciona nuestro conocimiento existente de fisiología con lo que está viendo este experimento.

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Fuente y referencias

Fuente: Universidad de Ottawa

Referencia del estudio:

Guy Doron, Jiyun N. Shin, Naoya Takahashi, Moritz Drüke, Christina Bocklisch, Salina Skenderi. Perirhinal input to neocortical layer 1 controls learningScience, 2020 DOI: 10.1126/science.aaz3136

Redacción

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