Un nuevo estudio de Harvard explica qué ocurre en el cerebro cuando se toman decisiones

El cerebro está continuamente tomando decisiones que ayudan a las personas a sobrevivir, a adaptarse, a crecer y evolucionar. Por eso, cómo se llega a una resolución mental es materia de estudio de los científicos.

Recientemente, los investigadores han obtenido nuevos conocimientos sobre cómo se comunican las neuronas del cerebro durante una decisión y de qué manera las conexiones entre neuronas pueden ayudar a reforzar una elección.

El estudio, realizado en ratones y dirigido por neurocientíficos de la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard, es el primero en combinar análisis estructurales, funcionales y conductuales para explorar cómo las conexiones entre neuronas apoyan la toma de decisiones. Los hallazgos fueron publicados el 21 de febrero en Nature.

“Cómo se organiza el cerebro para ayudar a tomar decisiones es una cuestión importante y fundamental, y los circuitos neuronales (cómo se conectan las neuronas entre sí) en áreas del cerebro que son importantes para la toma de decisiones no se comprenden bien”, dijo Wei-Chung Allen Lee, profesor asociado de neurobiología en el Instituto Blavatnik del Harvard Medical School (HMS) y profesor de neurología en el Boston Children’s Hospital.

Lee es coautor principal del artículo con Christopher Harvey, profesor de neurobiología en HMS, y Stefano Panzeri, profesor del Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf.

En la investigación, se buscó que los ratones eligieran qué camino tomar en un laberinto para encontrar una recompensa. Los investigadores descubrieron que la decisión de un ratón de ir hacia la izquierda o hacia la derecha activaba grupos secuenciales de neuronas, culminando en la supresión de neuronas vinculadas a la elección opuesta.

Estas conexiones específicas entre grupos de neuronas pueden ayudar a esculpir decisiones al cerrar las vías neuronales para opciones alternativas, dijo Lee.

Nace una fructífera colaboración

Fue un encuentro casual en un banco afuera de su edificio durante un simulacro de incendio lo que llevó a Harvey y Lee a darse cuenta de la naturaleza complementaria de su trabajo. Ese día, forjaron una colaboración que impulsó el nuevo estudio.

El laboratorio de Harvey utiliza ratones para estudiar aspectos funcionales y de comportamiento de la toma de decisiones. Los experimentos típicos implican colocar un ratón en un laberinto de realidad virtual y registrar la actividad neuronal mientras toma decisiones. Tales experimentos han demostrado que conjuntos distintos de neuronas, pero entremezclados, se activan cuando un animal elige izquierda o derecha.

Lee trabaja en un nuevo campo de la neurociencia llamado conectómica, cuyo objetivo es mapear de manera integral las conexiones entre las neuronas del cerebro. El objetivo, dijo, es descubrir “qué neuronas se comunican entre sí y cómo se organizan en redes”.

Combinando su experiencia, Harvey y Lee pudieron profundizar en los diferentes tipos de neuronas implicadas en la toma de decisiones y en cómo están conectadas estas neuronas.

¿Cómo toma decisiones el cerebro?

El nuevo estudio se centró en una región del cerebro llamada corteza parietal posterior, lo que Lee describe como un “centro integrador” que recibe y procesa información recopilada por múltiples sentidos para ayudar a los animales a tomar decisiones.

“Estábamos interesados en comprender cómo surge la dinámica neuronal en esta área del cerebro que es importante para la toma de decisiones de navegación”, dijo Lee. “Estamos buscando reglas de conectividad: principios simples que proporcionen una base para los cálculos del cerebro cuando toma decisiones”.

El laboratorio de Harvey registró la actividad neuronal mientras los ratones recorrían un laberinto en forma de T en realidad virtual. Una señal, que ocurrió varios segundos antes, indicó a los ratones si una recompensa estaría en el brazo izquierdo o derecho de la T. El laboratorio de Lee utilizó potentes microscopios para mapear las conexiones estructurales entre las mismas neuronas registradas durante la tarea del laberinto.

Al combinar modalidades, los investigadores distinguieron las neuronas excitadoras (aquellas que activan otras células) de las neuronas inhibidoras, que suprimen otras células. Descubrieron que un conjunto específico de neuronas excitadoras se activaba cuando un ratón decidía girar a la derecha, y estas neuronas de “giro a la derecha” activaban un conjunto de neuronas inhibidoras que frenaban la actividad de las neuronas de “giro a la izquierda”. Lo contrario sucedió cuando un ratón decidió girar a la izquierda.

“Cuando el animal expresa una elección, el cableado del circuito neuronal puede ayudar a estabilizar esa elección al suprimir otras opciones”, dijo Lee. “Este podría ser un mecanismo que ayuda a un animal a mantener una decisión y previene ‘cambios de opinión’”.

Los hallazgos deben confirmarse en humanos, aunque Lee espera que haya cierta conservación entre especies de mamíferos, es decir que los hallazgos puedan tener un correlato en cómo las personas toman decisiones.

Los investigadores ven muchas direcciones para futuras investigaciones. Uno de ellos está explorando las conexiones entre las neuronas implicadas en la toma de decisiones en otras regiones del cerebro.

“Usamos estas técnicas experimentales combinadas para encontrar una regla de conectividad y ahora queremos encontrar otras”, dijo Lee.