Las ondas cerebrales se sincronizan 'para aprender'

Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts han publicado nuevos hallazgos en la revista Neurona sobre cómo el cerebro humano puede absorber y analizar rápidamente nueva información.

Las "ondas cerebrales" son oscilaciones producidas por las señales eléctricas combinadas de millones de neuronas. Los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) descubrieron que, cuando los monos están aprendiendo a categorizar diferentes patrones de puntos, las ondas cerebrales de dos regiones involucradas en el aprendizaje se sincronizan para formar nuevos circuitos de comunicación.

En estas tareas de aprendizaje de categoría, los científicos habían demostrado anteriormente que las neuronas en una de estas regiones cerebrales (el estriado, que controla la formación del hábito) se activan primero, y luego son seguidas por la activación más lenta de las neuronas en la corteza prefrontal, que es el sistema de control ejecutivo del cerebro.

Luego, los investigadores querían ver si esta activación escalonada es el resultado de la comunicación entre las dos regiones, o si simplemente están trabajando de forma independiente. Para probar esto, usaron electroencefalografía (EEG) para medir las ondas cerebrales en monos a medida que los animales aprendían a clasificar los patrones de puntos en categorías

Para empezar, a los monos se les mostraron solo dos ejemplos diferentes ("ejemplos") de cada una de las dos categorías de puntos. La cantidad de ejemplares mostrados a los monos se duplicó después de cada ronda.

Eventualmente, en el punto en que ya no podían memorizar qué ejemplares específicos pertenecían a qué categoría, los monos comenzaron a comprender los rasgos que caracterizaban las dos categorías.

Al final de la tarea, los monos podrían mostrar 256 ejemplares únicos y categorizarlos todos correctamente.

El cerebro forma circuitos únicos específicos para las categorías aprendidas

Mientras los monos estaban aprendiendo la tarea, los investigadores monitorearon los cambios en los patrones de EEG de los animales. En particular, notaron que en el momento en que los monos pasaron de simplemente memorizar los puntos a comprender las categorías, los científicos vieron que los nuevos patrones de ondas cerebrales, conocidos como "bandas beta", se corresponden con la adopción del nuevo proceso de pensamiento.

Estas bandas beta, aunque producidas independientemente por el cuerpo estriado y la corteza prefrontal, comenzaron a sincronizarse. Earl Miller, profesor de neurociencia en el MIT y autor principal del estudio, dice que esto muestra que las dos regiones se están comunicando.

"Hay algún mecanismo desconocido que permite que se formen estos patrones de resonancia, y estos circuitos comienzan a zumbar juntos", dice. "Ese zumbido puede fomentar cambios de plasticidad a largo plazo en el cerebro, por lo que se pueden formar circuitos anatómicos reales. Pero lo primero que sucede es que comienzan a tararear juntos".

Curiosamente, cuando los monos se volvieron seguros al clasificar los puntos en categorías, los investigadores notaron dos circuitos separados que conectaban el cuerpo estriado y la corteza prefrontal, cada uno correspondiente a una de las categorías.

Estos circuitos sufrirían modificaciones adicionales a medida que los animales reciben e interpretan más información relacionada con las categorías.

El profesor Miller explica que la corteza prefrontal que aprende las categorías "no es el final del juego". Para Miller, estos circuitos que se actualizan constantemente tipifican "la naturaleza abierta del pensamiento humano. Sigan expandiendo su conocimiento".

"Estamos viendo evidencia directa de las interacciones entre estos dos sistemas durante el aprendizaje, que no se ha visto antes", dice. "El aprendizaje de categoría da como resultado nuevos circuitos funcionales entre estas dos áreas y estos circuitos funcionales están basados ??en el ritmo, lo cual es clave porque es un concepto relativamente nuevo en neurociencia de sistemas".

Él añade:

"Si puedes cambiar tus pensamientos de momento a momento, no puedes hacerlo estableciendo constantemente nuevas conexiones y dividiéndolos en tu cerebro. La plasticidad no ocurre en ese tipo de escala de tiempo.

Tiene que haber alguna manera de establecer dinámicamente circuitos que se correspondan con los pensamientos que tenemos en este momento, y luego, si cambiamos nuestras mentes un momento después, esos circuitos se rompen de alguna manera. Creemos que las ondas cerebrales sincronizadas pueden ser la forma en que el cerebro lo hace ".

Los investigadores del MIT están ahora examinando cómo el cerebro aprende más información abstracta, y cómo esta abstracción se refleja en la actividad del cuerpo estriado y la corteza prefrontal.

A principios de esta semana, Noticias médicas hoy informó sobre un estudio publicado en la revista Ciencia que el sueño encontrado fortalece la memoria después del aprendizaje.

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