Científicos descubren cómo el cerebro decide qué aprender

Para aprender sobre el mundo, un animal necesita hacer más que solo prestar atención a su entorno. También necesita saber qué vistas, sonidos y sensaciones en su entorno son los más importantes y controlar cómo la importancia de esos detalles cambia con el tiempo. Sin embargo, sigue siendo un misterio cómo rastrean los humanos y otros animales esos detalles.

Ahora, biólogos de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, informan  'Science' que creen haber descubierto cómo los animales clasifican los detalles. Una parte del cerebro llamada tálamo paraventricular, o PVT, sirve como una especie de guardián, asegurándose de que el cerebro identifique y rastree los detalles más destacados de una situación.

Aunque la investigación, financiada en parte por 'Neurochoice Initiative' del Instituto de Neurociencias Wu Tsai, se limita por ahora a los ratones, los resultados podrían algún día ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo aprenden los humanos o incluso ayudan a tratar la adicción a las drogas, según el autor principal, Xiaoke Chen, profesor asistente de Biología.

Los resultados son una sorpresa, a juicio de Chen, en parte porque pocos habían sospechado que el tálamo podría hacer algo tan sofisticado. "Mostramos que las células talámicas desempeñan un papel muy importante en el seguimiento del significado conductual de los estímulos, algo que nadie había hecho antes", afirma Chen, también miembro de 'Stanford Bio-X' y del Instituto de Neurociencias Wu Tsai.

En su forma más básica, el aprendizaje se reduce a la retroalimentación. Por ejemplo, si tienes dolor de cabeza y tomas un medicamento, esperas que el dolor desaparezca. Si da resultado, tomarás ese medicamento la próxima vez que tengas dolor de cabeza. Si te equivocas, probarás otra cosa. Los psicólogos y los neurocientíficos han estudiado este aspecto del aprendizaje ampliamente e incluso lo han rastreado hasta partes específicas del cerebro que procesan la retroalimentación e impulsan el aprendizaje.

Aun así, esa imagen de aprendizaje está incompleta, apunta Chen. Incluso en experimentos de laboratorio relativamente sencillos, por no hablar de la vida en el mundo real, los seres humanos y otros animales necesitan descubrir de qué aprender, esencialmente, qué es la retroalimentación y qué es el ruido. A pesar de esa necesidad, es un tema al que los psicólogos y los neurocientíficos no han prestado tanta atención.

CONTROLAR EL APRENDIZAJE

Para comenzar a remediar eso, Chen y sus colegas enseñaron a los ratones a asociar olores particulares con resultados buenos y malos. Un olor indicaba que venía un sorbo de agua, mientras que otro indicaba que el ratón estaba a punto de recibir una bocanada de aire en la cara.

Más tarde, los científicos reemplazaron la bocanada de aire con una leve descarga eléctrica, algo que presumiblemente requeriría un poco más de atención. El equipo encontró que las neuronas en el PVT rastrearon ese cambio. Durante la fase de inhalación de aire, dos tercios de las neuronas PVT respondieron a ambos olores, mientras que un 30 por ciento adicional se activó solo por el olor que señalizaba la llegada de agua. En otras palabras, durante esta fase, el PVT respondió tanto a los resultados buenos como a los malos, pero hubo una mayor respuesta a los buenos.

Sin embargo, durante la fase de descarga eléctrica, la balanza cambió. Casi todas las neuronas PVT respondieron a la descarga, mientras que aproximadamente tres cuartas partes de ellas respondieron tanto a los resultados buenos como a los malos. Se produjo un cambio similar cuando los ratones se llenaron de agua.

Cuando el agua importaba menos a los ratones, el PVT era menos sensible al agua y más sensible a las inhalaciones de aire, lo que significa que se volvió más sensible a los malos resultados y menos a los buenos. Tomados en conjunto, los hallazgos mostraron que el PVT rastrea lo que era más importante en el momento: el buen resultado cuando eso supera al malo, y viceversa.

Los resultados apuntan a varias conclusiones más amplias, según Chen. Quizás lo más importante es que otros investigadores ahora tienen un lugar donde mirar, el PVT, cuando quieran estudiar cómo prestar atención a los diferentes detalles afecta a cómo y qué aprenden los animales.

Los neurocientíficos también tienen ahora una nueva forma de controlar el aprendizaje, dice Chen. En experimentos adicionales con ratones modificados genéticamente para que el equipo pudiera controlar la actividad de la PVT con luz, los científicos descubrieron que podían inhibir o mejorar el aprendizaje; por ejemplo, podían enseñar más rápidamente a los ratones que un olor ya no era una señal fiable, o que otro el olor había cambiado de la indicar la llegada de agua a la señalización de un choque.