El estudio, realizado por un equipo de investigación del Laboratorio Brandon de la Universidad McGill y sus colaboradores de la Universidad de Harvard, revela un proceso de aprendizaje que nunca antes se habÃa observado directamente.
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"El hipocampo a menudo se describe como un modelo interno del mundo alojado en el cerebro", explica Mark Brandon, autor principal del estudio, profesor asociado del Departamento de PsiquiatrÃa de la Universidad McGill e investigador del Centro de Investigación Douglas. "Vemos que este modelo no es estático; se actualiza dÃa a dÃa, según el aprendizaje que el cerebro extrae de los errores de predicción. Cuanto más aumenta la previsibilidad de los resultados, antes se activan las neuronas del hipocampo, porque aprenden lo que va a suceder a continuación."
Una nueva visión del aprendizaje en acción
El hipocampo construye mapas del espacio fÃsico y de experiencias pasadas que nos ayudan a comprender el mundo. Los cientÃficos saben que estos mapas cambian con el tiempo, a medida que evolucionan los patrones de actividad cerebral, un fenómeno que actualmente se considera aleatorio.
Los resultados del estudio muestran, en cambio, que estos cambios no son aleatorios, sino estructurados. A esto llegó el equipo de investigación al examinar la actividad cerebral de ratones durante el aprendizaje de una tarea asociada a una recompensa predecible.
"Descubrimos algo sorprendente", explica el profesor. "Los picos de actividad neuronal, que inicialmente ocurrÃan en el momento de la recompensa, comenzaron a suceder cada vez más temprano, hasta finalmente aparecer antes de que los ratones obtuvieran la recompensa."
En lugar de recurrir a electrodos clásicos, que permiten observar las neuronas solo durante perÃodos cortos, el equipo utilizó nuevas técnicas de imagen que hacen que las neuronas activas brillen. El Laboratorio Brandon es uno de los primeros en Canadá en utilizar esta tecnologÃa. El equipo puede asà examinar células durante varias semanas y detectar cambios lentos que a menudo pasan desapercibidos con los métodos clásicos.
El aprendizaje y la enfermedad de Alzheimer
Las formas más simples de aprendizaje por recompensa se han asociado durante mucho tiempo a circuitos cerebrales más primitivos, como mostraron los famosos experimentos de Ivan Pavlov, en los que los animales asociaban una señal, como el sonido de una campana, con comida. Los resultados del estudio vislumbran una versión más sofisticada de este proceso, según la cual el hipocampo usa la memoria y el contexto para anticipar resultados.
Por otra parte, las personas con enfermedad de Alzheimer a menudo tienen dificultades para recordar el pasado, pero también para aprender de sus experiencias y tomar decisiones. Al mostrar que el hipocampo sano transforma los recuerdos en predicciones, el estudio ofrece un nuevo marco que podrÃa permitirnos entender por qué el aprendizaje y la toma de decisiones se ven afectados desde las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer, y abrir nuevas perspectivas de investigación sobre el fallo y la restauración de esta señal predictiva.
El estudio
El artÃculo "Predictive Coding of Reward in the Hippocampus", por Mohammad Yaghoubi, Mark Brandon y col., fue publicado en Nature. Este estudio fue financiado por el Fonds de recherche du Québec - Santé y los Institutos de Investigación en Salud de Canadá.