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Seguro que después de leer el titular de esta nota, intentó hacerse cosquillas bajo la axila y se dio cuenta de que no le dio risa. Como explica el doctor Maldonado, esto ocurre porque su cerebro sabía lo que iba a pasar: “cuando es uno mismo el que se hace las cosquillas, uno tiene en su mente una predicción completa de lo que va a pasar en cada segundo, lo que va a sentir en esa parte del cuerpo y, por lo tanto, no hay ninguna sorpresa en ese movimiento. Pero si otra persona me hace lo mismo, no tengo ningún control ni ninguna predicción sobre esa acción, y eso resulta en cosquillas”.
En el devenir de la neurociencia, añade el académico, el cerebro ha sido estudiado a través de la sorpresa: poner un estímulo frente al individuo y ver cómo reacciona, en lo que se llama la percepción pasiva, es decir, aquella en que no hay intervención del individuo en la aparición del estímulo. “Pero a pesar de lo mucho que hemos aprendido del proceso acción-reacción, en las últimas décadas nos hemos dado cuenta de que en realidad que el sistema nervioso no funciona así, no vivimos el día a día reaccionando frente a las cosas, sino que más bien somos nosotros los que nos movemos en el mundo, ocasionando que los estímulos ocurran”.
Y es que, explica, “en el sistema visual nosotros movemos los ojos tres a cuatro veces por segundo, lo que significa que percibimos los nuevos estímulos porque nosotros movemos los ojos. Lo que sentimos en la piel, la textura que percibimos de un objeto, se debe a que nosotros movemos la mano sobre su superficie, y cuando olemos es porque forzamos la entrada del aire por la nariz para sentir un determinado aroma. Incluso se ha visto que cuando uno mueve los ojos algo también se mueve dentro del tímpano. Así que desde la neurociencia pareciera que hemos estado estudiando estos fenómenos desde una perspectiva incompleta; por eso, queremos saber si es el propio sistema nervioso el que hace que los estímulos lleguen a nuestro cerebro. ¿Puede el cerebro sacar ventaja de que sabe que viene un estímulo? Porque la reacción frente a un hecho no es lo que pasa la mayor parte del tiempo, porque uno sí sabe qué mirar, cuándo mirar y además qué es lo que probablemente va a mirar”.
En este nuevo proyecto Fondecyt, el equipo del doctor Maldonado se abocará a demostrar y describir los mecanismos que están tras esos procesos cerebrales. “Hay dos cosas que han cambiado mucho en los últimos años en neurociencias: la primera es saber que es uno el que genera los cambios del mundo; la segunda, que es el cerebro el que tiene una idea aproximada de qué es lo que quiere encontrar. El cerebro hoy no es una máquina de respuestas, es una máquina de predicciones: predice constantemente el entorno, tiene un modelo de él y usa sus sensores para ver si el mundo es como lo predice”.
El rol del director de orquesta
Para entender cómo el cerebro aprovecha este conocimiento previo, “necesitamos hacer estudios donde es el mismo individuo el que inicia el cambio mediante la generación del estímulo. Vamos a investigar la actividad cerebral en ratas cuando son ellas las que inician la aparición de un estímulo, y ver cómo el cerebro aprovecha esa instancia para procesar mejor ese cambio. Y es que el cerebro, al saber que viene un estímulo, puede mandar señales modulatorias a las áreas sensoriales en los tiempos precisos relacionados a la llegada del estímulo, y por lo tanto procesar mejor esos cambios en la actividad neuronal”. Por ejemplo, cuando una persona va a encender una luz al llegar a un sitio oscuro, el cerebro ya está preparado para achicar las pupilas, cosa que inicia en cuanto se ejecuta la acción de apretar el interruptor.
¿Esas predicciones que hace el cerebro son en base, entonces, a un conocimiento previo, o en respuesta a una necesidad?
Las dos cosas. Por un lado nuestra conducta debe ir a satisfacer nuestras necesidades, pero tiene que ser consistente con toda nuestra experiencia previa de estar moviéndonos en el mundo. Las predicciones que uno hace de adulto son bastante mejores que cuando tenía un año de vida: eso es lo que hace el cerebro, va actualizando su modelo del mundo, pero en base a la experiencia previa. Entender los mecanismos que hay detrás nos permitirá entender mejor cómo el cerebro construye un modelo del mundo, cómo establece la percepción o el resto de las cosas.
Con este fin, el experimento a montar supone entrenar ratas para una tarea de discriminación visual. “Tendrán que distinguir entre una luz a la izquierda y otra a la derecha, pero una de estas luces va a aparecer exactamente cuando las ratas aprieten una palanca, y por lo tanto serán ellas las que inicien el ensayo, y vamos a contrastar esto con una situación en la cual la rata está ahí, aparece una luz y luego se prende o apaga, pero la rata no controla cuándo viene el estímulo. Es decir, en un lado la rata controla la situación y en la otra no. Así, podremos comparar las dos situaciones y luego registrar la actividad cerebral de nuestros individuos, tanto en áreas sensoriales como motoras, y observar primero cuál es la actividad eléctrica y si efectivamente existe una coordinación precisa en el tiempo, en un caso pero no en el otro. Y eso demostraría que cuando la rata controla esto, es que éste es el mecanismo tras la percepción, mirando cómo la actividad eléctrica de un área motora está controlando en el área sensorial cuando el animal es el que inicia la aparición de un estímulo”.
“El momento exacto en que el ratón sabe cuándo se prende la luz es muy relevante, porque estas coordinaciones en la correspondiente predicción, requieren de una precisión en el tiempo muy alta. Es como tratar de entender el rol de un director de orquesta: sin el director, la orquesta puede tocar, pero no sale tan bien. Nosotros pensamos que esta situación en el cerebro es como tener un director de orquesta, donde él puede coordinar, muy precisamente en el tiempo, la función de distintas parte del cerebro, que serían los músicos, y hacer que la armonía sea precisa y suene muy bien. Si uno pierde el director no se acaba la música, pero ya no suena tan bien. Y es lo que creemos que puede estar detrás de algunas enfermedades cerebrales, el mecanismo de coordinación importante en el tiempo, que no hemos mirado nunca antes y que creemos que parte fundamental de un cerebro sano. Por eso es que entender esto creemos que va a tener consecuencias en medicina, al menos en psiquiatría”.
La idea del proyecto, entonces, “es verificar la hipótesis de que estos mecanismos existen y están presentes en el cerebro de la rata. Como son tan importantes, van a estar igualmente en todos los animales, y tendrían un rol crucial en que el cerebro pueda percibir y funcionar de forma adecuada, y que si no operan bien, habrá problemas no sólo de percepción sino que de todo lo que requiere de ella dentro del cerebro”.
Cableado largo entre áreas del cerebro
Respecto a las bases biológicas de esta investigación, el doctor Maldonado señala que “hay evidencia anatómica fuerte para pensar que algunas de las áreas del cerebro que pensamos que están involucradas en acciones motoras, de cierta manera son también partícipes o responsables de esto. Que esta área motora no está solamente a cargo del movimiento, sino además de la coordinación. Y que tiene que ser algo global: uno tiene que coordinar el ojo con el oído, con la mano, para que esta coordinación sea compartida por todos nuestros sistemas sensoriales. No es que sea una estructura separada de las que ya conocemos, sino que una nueva función de ellas”.
Y es que, aclara, “estudios muy recientemente publicados han mostrado que hay conexiones anatómicas directas entre las áreas motoras y las sensoriales tempranas, cosa que es una sorpresa. Porque ¿cuál sería la razón de que haya conexiones a un sensor, si sólo sirve para sentir o percibir? Pero resulta que tiene sentido desde esta nueva perspectiva o paradigma que proponemos, donde entendemos que percibir es hacer. No es que “nos pasen” las cosas sensoriales: las hacemos. Hacemos ver, hacemos tocar, hacemos oler”.
En términos de las posibles enfermedades psiquiátricas relacionadas, ¿qué es lo que falla?
Para que esto pueda ocurrir, pensamos nosotros, son esenciales estas conexiones de largo alcance dentro del cerebro: es decir, entre las áreas motoras y sensoriales que están bastante separadas unas de otras. Y para eso tiene que haber cables largos –conexiones neuronales- entre esas áreas. Estos son en general frágiles y, por lo tanto, susceptibles de daño más que las neuronas que están en un único lugar. Por eso, quizás una parte importante de las enfermedades neurosiquiátricas ocurren debido a la pérdida de conexiones de largo alcance. Es decir, distintas partes del cerebro pueden trabajar aún, pero no conversan muy bien y por lo tanto se descoordinan y disminuyen la función que pueden ejercer estos sistemas globales, lo que se manifiesta en patologías donde este sentido en el que es uno quien hace su mundo, se empieza a perder. Y esta coordinación que uno tiene en el cerebro es también un mecanismo similar al que está detrás de muchos procesos mentales; por lo tanto, entenderlo en términos de percepción también nos va a ayudar a entenderlo en muchas otras conductas humanas y de animales”.