Existen dudas sobre la naturaleza de la conciencia, y no se sabe con seguridad si la conciencia como fenómeno cognitivo es como resultado de la complejidad computacional, o de un conjunto de circuitos neuronales, o es la existencia de una onda vibratoria oscilante y eterna producida por nuestro cerebro.
Es así que uno de los mayores enigmas de la Neurociencia es cómo nuestros cerebros codifican pensamientos, tales como las percepciones y recuerdos, a un nivel celular. Algunas evidencias indican que unos conjuntos de neuronas representan cada pieza única de información, pero nadie sabe como es el aspecto de estos conjuntos, o cómo se forman.
Un nuevo estudio de investigadores del MIT y la Universidad de Boston (BU) arroja luz sobre cómo los conjuntos neuronales forman pensamientos y poseen la flexibilidad necesaria para cambiar la mente de uno. El equipo de investigación, dirigido por Earl Miller, profesor de Neurociencias en el MIT, Picower identificó grupos de neuronas que codifican reglas de comportamiento específicas por estar oscilando en sincronía con las demás.
Los resultados sugieren que la naturaleza del pensamiento consciente puede ser rítmica, según los investigadores, que publicaron sus conclusiones en el número 21 de noviembre de la revista Neuron.
«Mientras hablamos, los pensamientos flotan dentro y fuera de nuestras cabezas. Esos son todos conjuntos neuronales en formación y, a continuación, reconfigurándose en algo distinto. Ha sido un misterio cómo el cerebro hace esto.» dice Miller, quien es también miembro Picower Institute del MIT para el aprendizaje y la memoria. «Ese es el problema fundamental que estamos tratando: la naturaleza del propio pensamiento.»
Reglas de comportamiento
Los investigadores identificaron dos conjuntos neuronales en el cerebro de los monos entrenados para responder a objetos, basados en su orientación o color. Esta tarea requiere flexibilidad cognitiva, la capacidad de cambiar entre dos conjuntos distintos de reglas de comportamiento.
«Efectivamente lo que están haciendo es centrarse en algunas partes de la información del mundo e ignorando otras. Qué comportamiento tienen, depende del contexto,»dice Tim Buschman, un miembro del MIT y uno de los autores del libro.
A medida que los animales cambian entre las tareas, los investigadores midieron las ondas cerebrales producidas en diferentes lugares a lo largo de la corteza prefrontal, donde se realiza la mayoría de la planificación y pensamiento. Esas ondas son generadas por las fluctuaciones rítmicas de la actividad eléctrica de las neuronas.
Cuando los animales respondieron a objetos basados en la “orientación”, los investigadores encontraron que ciertas neuronas oscilaron a altas frecuencias que producen las llamadas ondas beta. Cuando el “color” fue la regla requerida, un conjunto diferente de neuronas oscilaron en la frecuencia beta. Algunas neuronas se solapan, perteneciendo a más de un grupo, pero cada grupo tenía su propio patrón distintivo.
Curiosamente, los investigadores también observaron oscilaciones en el rango de baja frecuencia de la onda alfa entre las neuronas que hacen al conjunto neuronal de reglas de la orientación, pero sólo cuando se aplicaba la regla del color. Los investigadores creen que las ondas alfa, que han sido asociadas con la supresión de la actividad del cerebro, ayudan a silenciar el conjunto de las neuronas que activan la regla de orientación.
«Lo que esto sugiere es que la orientación era dominante, y el color era más débil. El cerebro estaba lanzando esta ráfaga de onda alfa en el conjunto de orientación para acallarlos, y así el animal podría utilizar el conjunto neuronal más débil,», dice Miller.
Los hallazgos podrían explicar cómo el cerebro puede crear cualquier respuesta conductual apropiada para las innumerables combinaciones posibles de estímulos, reglas y acciones requeridas, dice Pascal Fries, director de Ernst Strungmann Instituto de Neurociencias en Frankfurt, Alemania.
«Es probable que nosotros compongamos el conjunto neuronal apropiado sobre la marcha a través de la sincronización,» dice Fries, que no formaba parte del equipo de investigación. «El número de posibilidades combinatorias es enorme, al igual que la cantidad posible de números de teléfono de 10 dígitos».
La oscilación como conciencia
Los investigadores ahora intentan averiguar cómo estos conjuntos neuronales coordinan su actividad y como los interruptores de cerebro se encienden y apagan entre diferentes reglas, o pensamientos. Algunos neurocientíficos han teorizado que las estructuras cerebrales profundas, como el tálamo, manejan esta coordinación, pero nadie lo sabe a ciencia cierta, dice Miller. «Es uno de los más grandes misterios de la cognición, que es lo que controla sus pensamientos,» dice.
Este trabajo también podría ayudar a desentrañar la base neuronal de la conciencia.
«La característica más fundamental de la conciencia es su capacidad limitada. Sólo se pueden mantener unos muy pocos pensamientos en la mente al mismo tiempo, «dice Miller. Estas oscilaciones pueden explicar por qué en estudios previos se ha demostrado que cuando un animal tiene dos pensamientos en mente, dos conjuntos diferentes oscilan en frecuencias beta, fuera de la fase uno con el otro.
«Lo que sugiere inmediatamente por qué existe una limitada capacidad de conciencia: Aunque muchas bolas pueden mantenerse en el aire al mismo tiempo, sólo una cantidad limitada de información puede caber en un ciclo oscilatorio,» dice Miller. Interrupciones de estas oscilaciones pueden estar involucradas en enfermedades neurológicas como la esquizofrenia; estudios han demostrado que los pacientes con esquizofrenia tienen reducidas oscilaciones de ondas beta.
La investigación fue soportada por la National Science Foundation and the National Institute of Mental Health.
FUENTE:
http://web.mit.edu/newsoffice/2012/brain-waves-encode-rules-for-behavior-1121.html
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