Cómo el cerebro conecta nueva información al establecimiento de metas
Utilizando escáneres cerebrales de voluntarios humanos, los investigadores del Instituto de Neurociencia de Princeton (PNI) encontraron que la actualización de los objetivos tiene lugar en la corteza prefrontal y parece involucrar señales asociadas con la dopamina química del cerebro. Cuando los investigadores usaron un pulso magnético para interrumpir la actividad en esa región del cerebro, los voluntarios no pudieron cambiar a una nueva tarea cuando jugaron un juego que les exigía presionar un botón después de ver aparecer letras en una pantalla.
"Hemos encontrado un mecanismo fundamental que contribuye a la capacidad del cerebro para concentrarse en una tarea y luego cambiar de manera flexible a otra", dijo Jonathan Cohen, Ph.D., codirector de PNI. "Las deficiencias en este sistema son fundamentales para muchos trastornos críticos de la función cognitiva, como los observados en la esquizofrenia y el trastorno obsesivo compulsivo".
Cohen explicó que la investigación existente ha demostrado que cuando se usa nueva información para actualizar una tarea, comportamiento u objetivo, esta información se mantiene en un tipo de almacenamiento de memoria a corto plazo conocido como memoria de trabajo. Los investigadores, sin embargo, no sabían qué mecanismos estaban involucrados en la actualización de esta información.
Para averiguarlo, el equipo de investigación de Cohen utilizó imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) para escanear los cerebros de los voluntarios que jugaban un juego en el que presionaron un botón específico dependiendo de una señal visual en particular.
Si el voluntario vio la letra A antes de ver la letra X, tuvo que presionar el botón 1. Pero si el voluntario vio la letra B antes de ver la X, el participante tuvo que presionar el botón 2. El A y B sirvieron como la nueva información que la persona usó para actualizar su objetivo de decidir qué botón presionar. Otra versión de la tarea requería que los mismos participantes presionasen el botón 1 al ver una X, independientemente de si se mostraba una A o una B.
Con la fMRI, los investigadores detectaron actividad en la corteza prefrontal derecha durante las tareas que requerían que los participantes recordaran si vieron una A o una B antes de presionar el botón correcto, pero no durante las tareas en las que el participante solo tenía que presionar el botón cuando se le solicitaba. por una X.
Estos resultados confirmaron los hallazgos de un estudio anterior dirigido por Cohen que utilizó otro método de escaneo para medir el momento de la actividad cerebral. Usando electroencefalografía (EEG), los investigadores encontraron que la corteza prefrontal mostraba un pico en la actividad eléctrica del cerebro 150 milisegundos después de que el participante viera la letra A o B.
Para el nuevo estudio, los investigadores demostraron que la corteza prefrontal es de hecho el área del cerebro involucrada en la actualización de la memoria de trabajo al enviar un pulso magnético corto a la región. Este pulso interrumpió la actividad de la corteza en el momento preciso, como lo reveló el EEG, los investigadores sospecharon que la corteza prefrontal estaba actualizando la memoria de trabajo.
Cuando los investigadores introdujeron el pulso en el lado derecho de la corteza prefrontal unos 150 milisegundos después de que los voluntarios vieron A o B, los participantes no pudieron presionar los botones correctos, dijo Cohen.
“Predijimos que si el pulso se enviaba a la parte de la corteza prefrontal derecha observada mediante fMRI, y en el momento en que el cerebro actualiza su información revelada por el EEG, el sujeto no retendría la información sobre A y B, interfiriendo con su desempeño en la tarea de presionar botones ”, dijo Cohen.
Finalmente, los investigadores exploraron su teoría de que la dopamina, una sustancia química natural involucrada en la motivación y la recompensa, etiqueta la nueva información que ingresa a la corteza prefrontal como importante para actualizar la memoria de trabajo y los objetivos.
Cohen y su equipo obtuvieron imágenes de una región del cerebro llamada mesencéfalo, que contiene grupos de células nerviosas llamadas núcleos dopaminérgicos que son la fuente de la mayoría de las señales de dopamina en el cerebro.
Usando fMRI de alta resolución, los investigadores probaron la actividad de estas células liberadoras de dopamina en los cerebros de los voluntarios involucrados en el juego. Los investigadores encontraron que la actividad en estas áreas se correlacionaba con la actividad en la corteza prefrontal derecha y con la capacidad de los voluntarios para presionar los botones correctos.
"La parte notable fue que las señales de dopamina se correlacionaron tanto con el comportamiento de nuestros voluntarios como con su actividad cerebral en la corteza prefrontal", dijo Cohen. "Esta constelación de hallazgos proporciona una fuerte evidencia de que los núcleos dopaminérgicos están permitiendo que la corteza prefrontal retenga información que es relevante para actualizar el comportamiento, pero no información que no lo es".
El estudio fue publicado por el Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
Fuente: Universidad de Princeton
