Los cerebros aprenden a anticipar ocurrencias futuras a partir de patrones. Este proceso se denomina “tiempo de anticipación” y nos permite interactuar con éxito con el mundo que nos rodea. ¿Como funciona?

Un nuevo estudio explora cómo el cerebro puede anticipar eventos y qué sucede con este mecanismo en algunas afecciones neurodegenerativas
Un nuevo estudio explora cómo el cerebro puede anticipar eventos y qué sucede con este mecanismo en algunas afecciones neurodegenerativas

El tiempo de anticipación es, en parte, lo que nos permite tomar las decisiones más adecuadas en un mundo muy dinámico.

¿Pero en qué se basa este proceso?

Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de California, Berkeley, explica que, al anticipar un suceso, el cerebro humano cuenta con dos sistemas distintos.

“Ya sea que se trate de deportes, música, habla o incluso que se preste atención, nuestro estudio sugiere que la sincronización no es un proceso unificado, sino que hay dos formas distintas en las que hacemos predicciones temporales y éstas dependen de diferentes partes del cerebro”, dice Lead el autor del estudio, Assaf Breska, investigador postdoctoral en neurociencia.

“Juntos”, afirma el autor principal del estudio, el profesor Richard Ivry, “estos sistemas cerebrales nos permiten no solo existir en el momento, sino también anticipar activamente el futuro”.

Los investigadores descubrieron que un sistema nos permite anticipar ocurrencias futuras basadas en nuestras experiencias pasadas, mientras que otro sistema se basa en la identificación de patrones rítmicos.

Sin embargo, ¿cómo funcionan estos dos sistemas? ¿Se “activan” en diferentes momentos, según el contexto al que debemos responder?

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Responder a esta pregunta, creen los autores del estudio, también podría ayudarnos a comprender mejor cómo funciona el cerebro en diferentes afecciones neurodegenerativas.

A su vez, esto permitiría a los especialistas idear mejores estrategias para atender a las personas que viven con esa condición.

Las regiones cerebrales encargadas de ‘sincronización’

En el estudio reciente, cuyos hallazgos aparecen ahora en la revista PNAS, los científicos trabajaron con personas con enfermedad de Parkinson o degeneración del cerebelo.

Ambas condiciones se caracterizan por problemas con la coordinación y el equilibrio, aunque parecen afectar diferentes regiones del cerebro.

Mientras que la enfermedad de Parkinson afecta las vías neuronales en los ganglios basales, que es una región incrustada en lo profundo de la corteza cerebral, en la degeneración del cerebelo, son las células nerviosas en el cerebelo las que mueren progresivamente.

Los investigadores compararon las formas en que las personas con cada condición usaron señales temporales para responder a diferentes pruebas.

Todos los participantes del estudio respondieron a dos secuencias diferentes de cuadrados de colores parpadeando en una pantalla de computadora. En el primer ejercicio, los cuadrados de colores se sucedieron a un ritmo constante y rítmico.

En el segundo ejercicio, los cuadrados de colores se sucedieron unos a otros en un patrón diferente que no siguió el mismo ritmo constante.

Durante estas pruebas, los investigadores observaron que los participantes con enfermedad de Parkinson tendían a rendir mejor en el ejercicio de patrón complejo, mientras que los que tenían degeneración cerebelosa respondían mejor a la prueba de sucesión rítmica.

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“Mostramos que los pacientes con degeneración del cerebelo tienen problemas para usar señales temporales no rítmicas, mientras que los pacientes con degeneración de los ganglios basales asociada con la enfermedad de Parkinson tienen problemas para usar las señales rítmicas”, dice el profesor Ivry.

Estos hallazgos permitieron al equipo identificar qué áreas del cerebro estaban vinculadas a que sistema de tiempo anticipatorio. Los autores concluyeron que el tiempo rítmico corresponde a los ganglios basales, mientras que el tiempo de intervalo, basado en recuerdos de experiencias previas, corresponde al cerebelo.

Implicaciones clínicas

Es importante destacar que los investigadores agregan que esto desafía las teorías anteriores que sugieren que el tiempo de anticipación es el resultado de un sistema monolítico.

“Nuestros resultados sugieren al menos dos formas diferentes en que el cerebro ha evolucionado para anticipar el futuro”, explica Breska.

” Un sistema basado en el ritmo es sensible a eventos periódicos en el mundo, como lo es inherente al habla y la música. Y un sistema de intervalos proporciona una capacidad de anticipación más general, sensible a las regularidades temporales incluso en ausencia de una señal rítmica”.

Assaf Breska

Además, los autores agregan que el estudio sugiere que si uno de estos dos sistemas deja de funcionar correctamente, el cerebro puede ser capaz de confiar en el otro para el tiempo de anticipación. Esto puede tener implicaciones importantes en la forma en que los especialistas administran la atención de las personas con enfermedad de Parkinson o degeneración del cerebelo.

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“Nuestro estudio identifica no solo los contextos anticipatorios en los que están afectados estos pacientes neurológicos, sino también los contextos en los que no tienen dificultades, lo que sugiere que podríamos modificar sus entornos para facilitarles la interacción con el mundo ante sus síntomas. , “señala Breska.

Los investigadores creen que algunas formas de ayudar a las personas a sobrellevar el daño a uno de los dos sistemas de “sincronización” en el cerebro podrían incluir aplicaciones y juegos de computadora diseñados para entrenar el cerebro, así como técnicas de estimulación cerebral profunda.


Referencias
  1. Doble disociación de la predicción temporal de intervalo único y rítmica en la degeneración cerebelosa y la enfermedad de Parkinson http://www.pnas.org/content/early/2018/11/12/1810596115
  2. Segregación funcional de las vías de los ganglios basales en la enfermedad de Parkinson https://academic.oup.com/brain/article/141/9/2655/5067349
  3. ¿Qué investigación se está haciendo? https://www.ninds.nih.gov/Disorders/All-Disorders/Cerebellar-Degeneration-Information-Page

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