Cuando mejoras en una habilidad (reconocer una cara familiar entre una multitud, detectar un error tipográfico a simple vista o anticipar el siguiente movimiento en un juego), las neuronas sensoriales de tu cerebro se vuelven más coordinadas y comparten información en lugar de actuar de manera más independiente.

Esa es la conclusión de un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Rochester y su Instituto Del Monte de Neurociencia, publicado en Science, que desafía una suposición —sostenida durante mucho tiempo en neurociencia— de que el aprendizaje mejora la eficiencia al minimizar la repetición en las señales neuronales.

Dirigido por Shizhao Liu, un estudiante de posgrado en los laboratorios de Ralf Haefner y Adam Snyder, ambos profesores del Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas, el estudio demuestra que el aprendizaje, en cambio, aumenta la actividad compartida entre las neuronas. Los hallazgos podrían proporcionar información sobre los trastornos del aprendizaje e inspirar herramientas de inteligencia artificial (IA) más flexibles y similares a las humanas.

“La visión dominante en neurociencia ha sido que el aprendizaje aumenta y hace que el cerebro sea más eficiente al impulsar a las neuronas a actuar de forma más independiente, de modo que la información se pueda leer e interpretar con mayor claridad”, afirma Liu. “Nuestros resultados respaldan una idea diferente: que las áreas sensoriales del cerebro no solo codifican pasivamente el mundo, sino que realizan inferencias activamente al combinar lo que llega con lo que el cerebro ha aprendido a esperar”.

Cómo el aprendizaje transforma el trabajo en equipo neuronal

Durante décadas, los investigadores creyeron que el aprendizaje optimizaba el procesamiento cerebral de la información al reducir la actividad compartida entre neuronas, lo que permitía una lectura más eficiente de la información. Esta idea influyó en la forma en que los científicos concebían todo, desde la percepción hasta la toma de decisiones.

Pero la investigación de Liu, Haefner, Snyder y su equipo sugiere un mecanismo diferente. En lugar de volverse más independientes, las neuronas se coordinan mejor a medida que se desarrolla el aprendizaje, lo que aumenta la cantidad de información que comparten, sobre todo cuando el cerebro participa activamente en una tarea y toma decisiones.

Esta coordinación refleja la creciente dependencia del cerebro de las expectativas internas. A medida que avanza el aprendizaje, la retroalimentación de las áreas cerebrales superiores parece determinar y dar forma a la respuesta de las neuronas sensoriales, permitiendo que la percepción incorpore tanto la información entrante como lo que el cerebro ha aprendido de experiencias pasadas.

Seguimiento de neuronas a medida que se desarrolla el aprendizaje

Los investigadores rastrearon la actividad de las mismas pequeñas redes neuronales en la corteza visual durante varias semanas, mientras que los sujetos aprendían a distinguir diferentes patrones visuales. El equipo midió si las neuronas actuaban cada vez más por sí solas o compartían más información a medida que avanzaba el aprendizaje.

Los investigadores descubrieron que antes del aprendizaje, las neuronas trabajaban mayoritariamente de forma independiente. Pero a medida que los sujetos perfeccionaban sus habilidades visuales, las neuronas comenzaron a comportarse más como un equipo deportivo bien entrenado, comunicándose y trabajando juntas de forma coordinada.

“Es un poco como un grupo de personas que resuelven un problema”, dice Snyder. “En lugar de que todos trabajen aislados de la manera más eficiente posible, el aprendizaje les permite comunicarse más. Esa información compartida mejora la información de cada individuo y, potencialmente, hace que el grupo sea más flexible y adaptable”.

Es importante destacar que este efecto coordinado solo se manifestó cuando los sujetos realizaban activamente una tarea y tomaban decisiones basadas en lo que veían. Cuando observaban pasivamente las mismas imágenes sin necesidad de responder, el efecto desaparecía.

Las neuronas más importantes para la tarea mostraron el mayor impulso en la coordinación, especialmente en los momentos en que se tomaron decisiones.

Pero estos cambios son flexibles, no permanentes. Los investigadores creen que estos cambios están guiados por señales de retroalimentación de áreas cerebrales de nivel superior, lo que permite a las neuronas ajustar su comportamiento sobre la marcha, dependiendo de la tarea.

Los resultados respaldan una idea creciente en neurociencia: el cerebro no es una simple cadena de transmisión de información. En cambio, combina constantemente lo que vemos con lo que esperamos ver, creando una imagen más rica e informada del mundo. Y esa combinación requiere que grupos de neuronas actúen juntos, no por separado.

Percepciones para la salud y la inteligencia artificial

Comprender cómo el cerebro coordina las neuronas durante el aprendizaje podría proporcionar nuevos conocimientos sobre los trastornos del aprendizaje y las afecciones que perjudican la percepción. También podría ayudar a los científicos a diseñar sistemas de inteligencia artificial que generalicen mejor, inspirándose en la forma en que el cerebro combina con flexibilidad las expectativas previas con la nueva información sensorial.

“La mayoría de los sistemas de inteligencia artificial actuales se basan en arquitecturas discriminativas que asignan entradas sensoriales directamente a salidas”, señala Haefner.

“Nuestra nueva investigación sugiere que la incorporación de circuitos de retroalimentación generativa, en los que los modelos internos dan forma a las representaciones sensoriales, pueden conducir a sistemas que aprendan más rápido a partir de datos limitados, sean más resistentes ante la incertidumbre y se adapten con mayor flexibilidad a las tareas cambiantes”.

Preguntas clave respondidas

P: ¿Significa la “eficiencia” hacer más con menos? ¿Por qué las neuronas se «repetirían» entre sí?

R: ¡Esa era la forma antigua de pensar! Solíamos creer que el cerebro era como una startup eficiente donde cada neurona hacía lo suyo para ahorrar energía. Pero este estudio demuestra que el cerebro se parece más a un equipo deportivo de élite. Al comunicar y «repetir» información clave, las neuronas garantizan que el mensaje sea lo suficientemente alto, claro y flexible como para adaptarse si la situación cambia.

P: ¿Cómo nos ayuda esto a comprender los trastornos del aprendizaje?

R: Si el aprendizaje consiste en que las neuronas aprendan a «hablar el mismo idioma» y a coordinarse, entonces los trastornos del aprendizaje podrían ser una ruptura en esa comunicación. En lugar de un equipo coordinado, las neuronas podrían permanecer «aisladas», lo que dificulta que el cerebro transforme la información sensorial en un modelo interno útil.

P: ¿Qué significa esto para el futuro de la IA?

R: La IA actual es unidireccional: toma datos y proporciona una respuesta. Este estudio sugiere que la IA “bidireccional” (donde las expectativas del sistema influyen en cómo percibe los nuevos datos) sería mucho más poderosa, robusta y capaz de aprender a partir de muy pocos ejemplos, al igual que el cerebro humano.

Fuente: un artículo de Lindsey Valich publicado en el portal neurosciencenews.com

En Gamma Knife Center Ecuador (GKCE) aunamos la excelencia y precisión de la mejor tecnología de radiocirugía estereotáctica cerebral existente en el país, a la probada experiencia de nuestro equipo médico, para realizar un acompañamiento que le permita a usted y a su familia vivir con confianza este proceso.

Nos especializamos en la detección de dolencias intracraneales, tumores y patologías cerebrales consideradas como las más difíciles de diagnosticar en el campo de la neurocirugía. Con este fin, empoderamos al paciente para que no sea un sujeto pasivo, en tanto le explicamos paso a paso la ruta del tratamiento que recibe, involucrándolo en cada etapa del protocolo; ofreciéndole la posibilidad de colaborar dinámicamente con el eje de nuestro esfuerzo: restaurar su calidad de vida.

Desde 2011, GKCE trabaja incansablemente para que usted pueda esperar contra toda esperanza. Más de 2.300 pacientes atendidos exitosamente certifican nuestra vocación de servicio orientada a cuidar de su salud cerebral.

No deje pasar más tiempo: reserve hoy mismo su cita y obtenga una segunda opinión. Venga y conozca de primera mano las ventajas de Gamma Knife^® Icon™, el único método ambulatorio que consigue en forma eficaz, curar sin invadir.

Para servirle mejor nuestro centro está acreditado ante la Red Pública Integral de Salud (IESS, ISSFA, ISSPOL, MSP) y las principales aseguradoras privadas. ¡Consúltenos!