Investigadores de la Universidad de Columbia han identificado un circuito neuronal específico que permite a las regiones cerebrales de pensamiento superior controlar de forma flexible el procesamiento de la información visual. El mecanismo se basa en la llamada desinhibición: las neuronas inhibidoras suprimen otras células inhibidoras. El estudio se publicó en PLOS Biology.
Antecedentes
Durante mucho tiempo se creyó que las áreas visuales tempranas de la corteza simplemente transmitían pasivamente información sensorial, mientras que el procesamiento complejo y la toma de decisiones solo ocurrían en regiones cerebrales superiores. Sin embargo, investigaciones más recientes sugieren que incluso las áreas sensoriales tempranas operan de forma dependiente del contexto y se ven influenciadas por procesos de pensamiento superiores.
Hallazgos importantes
El estudio demuestra que un circuito especial con conexiones desinhibitorias permite a las regiones cerebrales superiores modular selectivamente la representación de la información en las áreas visuales tempranas, dependiendo de la tarea. Esto permite al cerebro cambiar de forma flexible entre diferentes reglas o tareas sin alterar las propiedades neuronales fundamentales.
Metodología
Los investigadores desarrollaron un modelo de red neuronal biológicamente realista con neuronas excitatorias e inhibitorias dispuestas jerárquicamente. El modelo se entrenó con tareas que también se utilizaron en estudios humanos de fMRI. Al debilitar selectivamente ciertas conexiones (especialmente las sinapsis inhibidoras-inhibidoras) y mediante experimentos complementarios en ratones, pudieron demostrar la función del circuito.
Importancia de la desinhibición
Las conexiones desinhibitorias otorgan al sistema un control preciso sobre cómo se representa la información en el cerebro. Si este mecanismo se ve alterado, la capacidad de cambiar de tarea de forma flexible colapsa. Los investigadores ven en ello un mecanismo fundamental que confiere al cerebro su alta capacidad de adaptación.
Posibles implicaciones para la IA
Los resultados también podrían ser relevantes para el desarrollo de la inteligencia artificial. Los investigadores suponen que principios como el control desinhibitorio podrían contribuir a hacer que los sistemas de IA sean más eficientes y adaptables, de forma comparable a la eficiencia energética de los sistemas biológicos.
Perspectivas
Investigaciones adicionales confirmarán directamente el mecanismo en pacientes humanos (por ejemplo, en pacientes epilépticos con registros intracraneales). A largo plazo, los investigadores esperan una mejor comprensión de cómo el cerebro realiza funciones cognitivas complejas con alta eficiencia.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el mecanismo central del estudio?
Un circuito desinhibitorio en el que las neuronas inhibidoras suprimen otras neuronas inhibidoras, permitiendo así que las regiones cerebrales superiores controlen el procesamiento en las áreas sensoriales tempranas.
¿Por qué es esto importante?
El mecanismo permite al cerebro cambiar de forma flexible entre diferentes tareas y reglas, y procesar la información sensorial en función del contexto.
¿Qué significa esto para la visión clásica?
Se pone en tela de juicio: las áreas visuales tempranas no son solo estaciones de retransmisión pasivas, sino que participan activamente en procesos cognitivos.
¿Existen también aplicaciones para la IA?
Los investigadores ven potencial para utilizar principios como el control desinhibitorio en sistemas de IA más eficientes y adaptables.
¿Cómo se demostró el mecanismo?
Mediante un modelo informático biológicamente realista y experimentos complementarios en ratones.
Créditos
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