La repetición de resultados en el cerebro podría predecir si nos acercamos o evitamos situaciones.

8 de mayo de 2023 característica

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por Ingrid Fadelli, Medical Xpress

Estudios previos de neurociencia sugieren que al decidir sus próximas acciones, los ratones y otros roedores tienden a reproducir resultados pasados de situaciones similares en su cerebro, lo cual se refleja en una rápida activación de ciertas regiones cerebrales en una secuencia. Recientemente, algunos estudios registraron una actividad cerebral similar asociada con la reproducción en el cerebro humano utilizando técnicas de imagen.

Investigadores del University College de Londres (UCL) llevaron a cabo un estudio que exploró la posibilidad de que esta rápida "reproducción" de resultados positivos y negativos pasados pudiera predecir las elecciones que hacemos los humanos en una situación donde podríamos perder o ganar dinero. Sus hallazgos, publicados en Nature Neuroscience, revelan un posible vínculo entre la reproducción en el cerebro y el comportamiento planificado de los humanos, sugiriendo que al elegir acercarse o evitar una situación, los humanos mentalmente representan el peor escenario que podría resultar de su elección.

"Este trabajo se inspiró en los muchos descubrimientos nuevos que se han hecho sobre la 'reproducción' en el cerebro", dijo Jessica McFadyen, una de las investigadoras que llevó a cabo el estudio, a Medical Xpress. "Los roedores tienden a reproducir caminos hacia recompensas (planificando dónde ir), pero también tienden a reproducir caminos que podrían llevar a una descarga eléctrica (planificando dónde no ir). Entonces, ¿qué sucede cuando no estamos seguros si un camino conduce a una recompensa o a un castigo? Esto es lo que me interesó."

El objetivo principal del estudio reciente de McFadyen y sus colegas Yunzhe Liu y Raymond J. Dolan fue examinar cómo se reproducen diferentes caminos en el cerebro humano en situaciones donde el resultado no es fácil de deducir. Específicamente, examinaron escenarios en los que los humanos podrían estar en conflicto sobre si acercarse o evitar un camino dado, un dilema conocido como conflicto de acercamiento-evitación.

"Elegir si quedarse (evitar) o ir (acercarse) es difícil cuando no estamos seguros, y es posible que la reproducción en el cerebro pueda explicar cómo finalmente tomamos una decisión", dijo McFadyen. "Para probar esta hipótesis, usamos una técnica de imagen cerebral llamada magnetoencefalografía, que implica el uso de una máquina que se coloca en el cuero cabelludo para captar las pequeñas corrientes eléctricas que pasan por las neuronas humanas."

La magnetoencefalografía permite a los investigadores medir con precisión ráfagas de actividad en diferentes áreas del cerebro y cuándo ocurren. McFadyen y sus colegas específicamente la usaron para medir las ráfagas muy rápidas de actividad cerebral que suceden en el cerebro durante la reproducción, que están separadas solo por alrededor de 40 milisegundos.

Registraron estas ráfagas de actividad en 25 participantes a quienes se les pidió que participaran en un juego simple basado en imágenes. Durante este juego, se presentaron a los participantes diferentes escenarios en los que tenían que elegir si acercarse o evitar un camino en particular.

"Los caminos eran simplemente secuencias de imágenes y los participantes aprendieron qué secuencias terminarían con puntos positivos (dinero extra) o puntos negativos (ningún dinero extra)", explicó McFadyen. "Un factor clave fue que, si los participantes elegían acercarse, podrían no poder llegar al camino que querían. Siempre había alguna probabilidad (por ejemplo, un 30% de posibilidades) de que los enviaran a un camino más peligroso. Mientras los participantes deliberaban si tomar el riesgo o no, capturábamos la actividad cerebral que nos interesaba más, es decir, la asociada con la reproducción durante el conflicto de acercamiento-evitación."

Después de recopilar sus grabaciones cerebrales, los investigadores usaron un aprendizaje automático para analizarlas y determinar qué imágenes les habían presentado previamente se reprodujeron en el cerebro mientras los participantes tomaban una nueva decisión. En otras palabras, los modelos que usaron detectaron la reactivación de secuencias de actividad cerebral que se registraron por primera vez mientras los participantes fueron presentados inicialmente con una imagen determinada.

Analizando estos resultados en combinación con las decisiones que tomaron los participantes (es decir, si se acercaron o evitaron un camino dado), McFadyen y sus colegas pudieron determinar qué secuencias se estaban reproduciendo antes de que los participantes decidieran acercarse o evitar un camino dado.

'Our biggest finding was that humans play out paths of the worst-case scenario,' McFadyen said. 'If participants eventually decided to avoid altogether, they tended to replay (or rather 'simulate') paths leading to the desired but forgone reward. On the other hand, if participants eventually decided to approach and take the risk, they tended to replay paths leading to the feared negative outcome. This sort of counterfactual thinking could be a way for the brain to make sure we don't forget alternative outcomes.'

The findings gathered by this team of researchers offer some interesting new insight about what past experiences humans tend to replay in their brain before deciding whether to approach or avoid a certain situation. In the future, they could inform additional works exploring the links between replay and decision-making, while also potentially improving our understanding of problematic avoidant behaviors associated with anxiety disorders and other psychiatric conditions.

'There are many places where this research could take us,' McFadyen added. 'One avenue would be to further investigate how to better measure replay in the human brain, as it is challenging to get reliable measures even with machine learning. Another avenue would be to then further investigate how replay relates to negative simulations of the past and the future that play a critical role in depression and anxiety. If we better understand where in the brain these simulations occur, and how spontaneous or controllable they are, then we can better guide mental health treatments.'

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