🧠 El mapa cerebral completo de nuestras decisiones

¿Qué ocurre en el cerebro cuando tomamos una decisión? Un amplio consorcio de neurocientíficos revela el primer mapa completo de la actividad cerebral de este proceso complejo en el ratón.

Gracias a una resolución célula por célula nunca antes alcanzada, este mapa cerebral cuestiona la visión jerárquica tradicional del procesamiento de información en el cerebro. Demuestra que el cerebro es capaz de coordinar numerosas regiones para procesar simultáneamente diferentes estímulos externos, pero también de establecer predicciones basadas en experiencias anteriores para tomar su decisión. Estos resultados son objeto de dos artículos publicados en Nature.

Lanzado oficialmente en 2017, el IBL introdujo un nuevo modelo de colaboración en neurociencias que comparte un conjunto estandarizado de herramientas y gestión de información entre varios laboratorios, garantizando así la reproducibilidad de los datos. "Gracias a esta colaboración de gran envergadura, 21 laboratorios trabajaron juntos en un mismo modelo experimental para registrar la actividad individual de más de 650.000 neuronas distribuidas en 279 zonas del cerebro, es decir, el 95 % del volumen cerebral del ratón", detalla Alexandre Pouget, profesor ordinario del Departamento de Neurociencias Fundamentales de la Facultad de Medicina de la UNIGE y cofundador del IBL.

Existe una comunicación constante entre las diferentes zonas del cerebro durante todo el proceso de toma de decisiones.

Un cerebro iluminado como un árbol de Navidad

Los científicos utilizaron sondas Neuropixels, un tipo particular de electrodos, para registrar simultáneamente la actividad neuronal y medir la actividad cerebral de ratones que realizaban una tarea de toma de decisiones. Colocados frente a una pantalla, debían mover una pequeña rueda hacia la izquierda o hacia la derecha, en dirección a una luz que aparecía esporádicamente, para recibir una recompensa. Pero a veces, la luz era tan tenue que el animal tenía que adivinar en qué dirección girar la rueda.

"El ratón utiliza entonces la frecuencia con la que la luz apareció previamente a la izquierda o a la derecha para emitir suposiciones, lo que nos permite estudiar cómo la predicción basada en la experiencia anterior influye en la percepción y la toma de decisiones", indica Alexandre Pouget. "¡Y hemos constatado que cuando está decidiendo, todo el cerebro se ilumina como un árbol de Navidad!".

De estos experimentos nació una cartografía extremadamente detallada del cerebro en situación de toma de decisiones, desde el inicio del proceso hasta la obtención de la recompensa.

Dos descubrimientos importantes

Los equipos de investigación hicieron entonces dos descubrimientos importantes. En primer lugar, las señales de toma de decisiones están distribuidas por todo el cerebro. No están localizadas únicamente en ciertas regiones específicas, a diferencia del modelo comúnmente aceptado de un árbol de decisiones jerárquico. "Existe una comunicación constante entre las diferentes zonas del cerebro durante todo el proceso de toma de decisiones", explica el investigador.

Además, las expectativas anteriores, es decir, lo que pensamos que es probable que ocurra basándonos en experiencias previas, están codificadas en todo el cerebro, y no solo en las zonas encargadas de la cognición. Las partes del cerebro encargadas del procesamiento de información sensorial o aquellas que controlan las acciones también juegan un papel central en la capacidad de anticipación del cerebro y, por lo tanto, para guiar las respuestas conductuales.

Estos descubrimientos son importantes para comprender ciertos trastornos neuropsiquiátricos como la esquizofrenia y el autismo, donde la gestión de la anticipación y la recompensa parece funcionar mal.

"Tradicionalmente, las neurociencias estudian las regiones del cerebro de manera aislada. El registro de todo el cerebro nos da ahora la oportunidad de entender cómo todas las piezas encajan", subraya Kenneth Harris, profesor de neurociencias cuantitativas en el UCL y uno de los miembros clave del IBL.

Actuar por una ciencia abierta

Uno de los principios que rigen el IBL es un compromiso por democratizar y acelerar la ciencia, así como por mejorar la reproducibilidad de los datos. El mapa del cerebro publicado aquí está a disposición de los equipos de todo el mundo, que ya lo utilizan para numerosas investigaciones.

Además, todos los datos resultantes de estos estudios, así como las especificaciones detalladas de las herramientas y protocolos utilizados para la recolección de datos, son libremente accesibles para la comunidad científica. Más detalles en el sitio web del IBL en las secciones: Datos, Herramientas, Protocolos.