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CIENCIA. Cómo el cerebro gestiona la incertidumbre

 

El tálamo mediodorsal forma una encrucijada de conexiones que integran señales de áreas corticales prefrontales y ayuda a coordinar su actividad para generar decisiones óptimas. Fuente: Arghya Mukherjee

A medida que interactuamos con el mundo, constantemente se nos presenta información que no es confiable o está incompleta, desde voces confusas en una habitación llena de gente hasta extraños solícitos con motivaciones desconocidas. Afortunadamente, nuestros cerebros están bien equipados para evaluar la calidad de la evidencia que usamos para tomar decisiones, lo que generalmente nos permite actuar de manera deliberada, sin sacar conclusiones precipitadas.

Ahora, los neurocientíficos del Instituto McGovern de Investigación del Cerebro del MIT se han concentrado en los circuitos cerebrales clave que ayudan a guiar la toma de decisiones en condiciones de incertidumbre. Al estudiar cómo los ratones interpretan las señales sensoriales ambiguas, han encontrado neuronas que impiden que el cerebro utilice información poco fiable.

Los hallazgos, publicados el 6 de octubre en la revista Nature , podrían ayudar a los investigadores a desarrollar tratamientos para la esquizofrenia y afecciones relacionadas, cuyos síntomas pueden deberse, al menos en parte, a la incapacidad de las personas afectadas para medir la incertidumbre de manera efectiva.

Decodificación de ambigüedad

"Gran parte de la cognición se trata realmente de manejar diferentes tipos de incertidumbre", dice el profesor asociado de ciencias cerebrales y cognitivas del MIT Michael Halassa, y explica que todos debemos usar información ambigua para hacer inferencias sobre lo que está sucediendo en el mundo. Parte de lidiar con esta ambigüedad implica reconocer cuán seguros podemos estar en nuestras conclusiones. Y cuando este proceso falla, puede sesgar drásticamente nuestra interpretación del mundo que nos rodea.

En opinión de los investigadores, los trastornos del espectro de la esquizofrenia son en realidad trastornos de inferir adecuadamente las causas de los eventos en el mundo y lo que piensan otras personas. Los pacientes con estos trastornos a menudo desarrollan creencias sólidas basadas en eventos o señales que la mayoría de las personas descartarían como sin sentido o irrelevantes. Pueden asumir que los mensajes ocultos están incrustados en una grabación de audio distorsionada, o les preocupa que extraños que se ríen estén conspirando contra ellos. Tales cosas no son imposibles, pero los delirios surgen cuando los pacientes no reconocen que son muy poco probables.

Los autores del estudio querían saber cómo los cerebros sanos manejan la incertidumbre, y una investigación reciente de otros laboratorios proporcionó algunas pistas. Las imágenes cerebrales funcionales habían demostrado que cuando a las personas se les pide que estudien una escena pero no están seguras de a qué prestar atención, una parte del cerebro llamada tálamo mediodorsal se activa. Mientras menos orientación se dé a las personas para esta tarea, más difícil será el trabajo del tálamo mediodorsal.

El tálamo es una especie de cruce de caminos dentro del cerebro, formado por células que conectan regiones cerebrales distantes entre sí. Su región mediodorsal envía señales a la , donde la información sensorial se integra con nuestras metas, deseos y conocimientos para guiar el comportamiento. El trabajo anterior en el laboratorio de Halassa mostró que el tálamo mediodorsal ayuda a la corteza prefrontal a sintonizar las señales correctas durante la toma de decisiones, ajustando la señalización según sea necesario cuando las circunstancias cambian. Curiosamente, se ha descubierto que esta región del cerebro es menos activa en personas con esquizofrenia que en otras.

Diseñaron un conjunto de experimentos con animales para examinar el papel del tálamo mediodorsal en el manejo de la incertidumbre. Se entrenó a los ratones para que respondieran a señales sensoriales de acuerdo con señales de audio que les alertaban si debían enfocarse en la luz o el sonido. Cuando a los animales se les daban señales contradictorias, les correspondía a ellos descubrir cuál estaba representado de manera más prominente y actuar en consecuencia. Los experimentadores variaron la incertidumbre de esta tarea manipulando los números y la proporción de las señales.

División del trabajo

Al manipular y registrar la actividad en el cerebro de los animales, los investigadores encontraron que la corteza prefrontal se involucraba cada vez que los ratones completaban esta tarea, pero el tálamo mediodorsal solo era necesario cuando los animales recibían señales que les dejaban sin saber cómo comportarse. Había una simple división del trabajo dentro del cerebro. "Un área se preocupa por el contenido del mensaje, esa es la corteza prefrontal, y el tálamo parece preocuparse por la certeza de la entrada".

Dentro del tálamo mediodorsal, los investigadores encontraron un subconjunto de células que eran especialmente activas cuando a los animales se les presentaban señales de sonido contradictoriasEstas neuronas, que se conectan directamente a la corteza prefrontal, son neuronas inhibidoras, capaces de amortiguar la señalización descendente. Entonces, cuando se activan, impiden que el  actúe sobre información no confiable. Las células de un tipo diferente se centraron en la incertidumbre que surge cuando la señalización es escasa. "Hay un circuito dedicado para integrar evidencia a lo largo del tiempo para extraer significado de este tipo de evaluación", explican los autores del estudio.

A medida que se investiguen estos circuitos con mayor profundidad, una prioridad será determinar si se interrumpen en personas con esquizofrenia. Con ese fin, ahora están explorando los circuitos en modelos animales del trastorno. 

La esperanza es eventualmente apuntar a los circuitos disfuncionales en los pacientes, utilizando métodos de administración de fármacos no invasivos y enfocados que se encuentran actualmente en desarrolloLos científicos ya conocen la identidad genética de estos circuitos y saben que expresan tipos específicos de receptores, por lo que pueden encontrar fármacos que se dirijan a estos receptores. En ese momento, será posible liberar específicamente estos fármacos en el tálamo mediodorsal para modular los circuitos como una estrategia terapéutica potencial.

Más información: Arghya Mukherjee et al, Thalamic circuits for independent control of prefrontal signal and noise, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04056-3

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