Mente sobre materia: Un estudio muestra que ejercemos control consciente sobre neuronas individuales

Una colaboración entre la UCLA y el Caltech muestra cómo nos enfocamos nuestros pensamientos

Todos los días nuestros cerebros son inundados por estímulos: sonidos, imágenes y olores. Al mismo tiempo, estamos comprometidos todo el tiempo en un diálogo interno, rumiando sobre el pasado, reflexionando sobre el futuro. De alguna manera el cerebro filtra toda esta entrada al instante, seleccionando algunas cosas para almacenarlas a largo plazo, o a corto plazo, y descartando otras, y centrándose en lo más importante en un momento determinado.

No se sabe cómo se resuelve esta puja en las múltiples regiones sensoriales y cognitivas del cerebro, ni tampoco está claro cómo se decide quién triunfa, entre los pensamientos internos y la atención, en esta competencia continua entre estímulos.

Ahora, una colaboración entre científicos de la UCLA y sus colegas del Instituto de Tecnología de California demostró que los seres humanos, en realidad, pueden regular la actividad de algunas neuronas específicas en el cerebro, aumentando el ritmo de disparos de algunas, mientras se disminuye la tasa de los demás.

Y los sujetos del estudio pudieron hacerlo mediante la manipulación de una imagen en una pantalla de computadora, utilizando sólo sus pensamientos.

En un estudio que reportaron en el ejemplar del 28 de octubre de la revista Nature, el profesor de meurocirugía de la Itzhak Fried de la UCLA y el neurocientífico de Caltech Christof Koch, junto con sus colegas, registraron la actividad de neuronas individuales en pacientes a los que les habían implantado electrodos intracraneales por razones clínicas, y demostraron que los seres humanos regulan la actividad de sus neuronas para alterar intencionalmente el resultado de toda esta estimulación.

Estas grabaciones intracraneales pioneras en pacientes neuroquirúrgicos se han llevado a cabo en la UCLA bajo la dirección de Fried durante casi dos décadas, con el objetivo de desentrañar el fundamento de la cognición en el nivel celular en los seres humanos.

En 2005, Fried, Koch y sus colegas encontraron que neuronas individuales tiene la capacidad de reconocer personas, lugares y objetos (y así identificaron en un paciente la llamada «neurona Halle Berry», que se disparó constantemente al ver éste la foto de la actriz). El hallazgo indica un código coherente y explícito que juega un papel en la transformación de las representaciones visuales complejas en recuerdos a largo plazo y memorias más abstractas.

Luego, hace dos años, en un artículo en la revista Science, Fried y otros colegas mostraron que el acto de recordar algo del pasado —una breve secuencia de «Los Simpsons» en la TV, por ejemplo— puede activar las mismas células cerebrales individuales que habían respondido la primera vez que la persona vio el episodio.

Ahora Fried y Koch, junto con el autor principal y el postdoctorado Moran Cerf del Caltech, han encontrado que las personas puedan ejercer un control consciente sobre el disparo de estas neuronas individuales, eligiendo así en qué concentrarse. Los investigadores demostraron al hacer que unos individuos manipularan el comportamiento de una imagen en una pantalla de computadora sólo con el pensamiento.

El trabajo, dijo Fried, quien dirige el Programa de Cirugía de Epilepsia de UCLA, es un paso más en «la comprensión de cómo transforma la realidad externa el cerebro en objetos mentales. Lo que demuestran estos resultados es que el pensamiento por sí mismo puede dar forma y cambiar la realidad de la información visual.»

El estudio fue realizado sobre 12 pacientes que se estaban trantando en el centro médico Ronald Reagan de la UCLA para la epilepsia intratable. A los pacientes se les había implantado profundos electrodos intracraneales para identificar el foco de un potencial tratamiento quirúrgico. La ubicación de los electrodos se basaba exclusivamente en criterios clínicos. Los investigadores, con el consentimiento de los pacientes, sumaron al estudio su investigación, utilizando los mismos electrodos para registrar la actividad de neuronas individuales en partes del lóbulo temporal medio (MTL), una región del cerebro que juega un papel importante en la memoria y la emoción.

A algunos le gustaba el equipo de baseball Red Sox de Boston, algunos la serie de televisión «House», a otros le gustaba Marilyn Monroe o la banda Guns N ‘Roses. Finalmente, para cada paciente, los investigadores establecieron cuatro imágenes, cada una de las cuales causó que se dispararse una neurona en particular. (Las neuronas individuales estudiadas por Fried y sus colegas se consideran representativas de los grupos de neuronas que responden de manera similar a una imagen en particular o estímulo.)

Se seleccionaron entonces las cuatro neuronas de fuerte respuesta, en representación de las cuatro imágenes diferentes, para estudios adicionales. Al pensar en las imágenes individuales que les habían exhibido en una computadora portátil —la imagen de Marilyn Monroe, por ejemplo— los pacientes disparaban la actividad de sus correspondientes neuronas, lo que se podría traducir en el movimiento de un cursor en una pantalla de computadora, creando así , en palabras de Cerf, una «mini interfaz cerebro-ordenador.»

«El objetivo era lograr que los pacientes controlaran cosas con sus mentes», dijo Cerf. «Al mismo tiempo, quisimos dar un paso más allá de las interfaces cerebro-máquina y aprovechar la competencia por la atención que se produce en nuestras mentes entre los pensamientos.»

De modo que el equipo le pidió a los pacientes que pensaran en una de sus cuatro imágenes. Cuando lo hacían, causando que se disparara la neurona relacionada, la imagen aparecía en la pantalla. Los investigadores colocaron otras imágenes en la pantalla como una distracción para el paciente. Se le dijo al paciente que se centrara en su imagen en particular, lo que provocaba que la imagen se iluminara más en la pantalla y las otras se desvanecieran. En promedio, los pacientes alcanzaron una tasa de un 70 por ciento de éxito en hacer brillar su imagen elegida.

Más importante aún, la investigación mostró en el MTL que las personas que estaban controlando el ritmo de disparo de las neuronas. Por ejemplo, cuando se le mostraron imágenes de Marilyn Monroe, objeto de uno de los enfoques del sujeto, y el actor Josh Brolin como «distracción», el paciente pudo excitar el conjunto de neuronas en respuesta a Monroe y al mismo tiempo la supresión de la población de neuronas que representan a Brolin. En el MTL no se vieron afectadas otras neuronas que representaban otros conceptos o personas familiares.

Los resultados muestran que «las personas pueden controlar rápidamente, conscientemente y a voluntad, las neuronas dentro de su cabeza», dijeron Koch, Lois del Caltech, y Víctor Troendle, profesor de Biología Cognitiva y Conductual y profesor de sistemas de cómputo y neurales.

«En cuanto a estos resultados», dijo Fried, «la gente podría preguntarse: ‘¿Controlamos nuestras neuronas o nuestras neuronas nos controlan’, mientras que las respuestas del máximo reduccionismo puede ser, ‘somos nuestras neuronas’.»

Fuente: UCLA. Aportado por Eduardo J. Carletti

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