12 de junio de 2019

¿Cómo cambia el cerebro al dominar una habilidad?

¿Cómo cambia el cerebro al dominar una habilidad?
PIXABAY/ SEANBATTY - ARCHIVO

MADRID, 12 Jun. (EUROPA PRESS) -

Investigadores de la Universidad de Pittsburgh y la Universidad Carnegie Mellon (CMU), en Estados Unidos, han publicado un artículo en 'PNAS' que revela lo que sucede en el cerebro a medida que los estudiantes progresan de novatos a expertos y cómo cambia el cerebro al dominar una nueva habilidad.

Dominar una nueva habilidad, ya sea un deporte, un instrumento o un oficio, requiere tiempo y entrenamiento. Si bien se entiende que un cerebro sano es capaz de aprender estas nuevas habilidades, cómo el cerebro cambia para desarrollar nuevos comportamientos es un misterio relativo. El conocimiento más preciso de este circuito neural subyacente puede eventualmente mejorar la calidad de vida de las personas que han sufrido una lesión cerebral al permitirles volver a aprender más fácilmente las tareas diarias.

Los investigadores descubrieron que los nuevos patrones de actividad neuronal emergen con el aprendizaje a largo plazo y establecieron un vínculo causal entre estos patrones y las nuevas habilidades de comportamiento.
La investigación se realizó como parte del Centro para las Bases Neuronales de la Cognición, un programa de investigación y educación interinstitucional que aprovecha las fortalezas de Pitt en neurociencia básica y clínica y bioingeniería, con las de CMU en neurociencia cognitiva y computacional.

"Utilizamos una interfaz cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés), que crea una conexión directa entre la actividad neuronal de nuestro sujeto y el movimiento del cursor de una computadora --explica Emil Oby, bioingeniería postdoctoral asociada en Pitt--. Registramos la actividad de alrededor de 90 unidades neuronales en la región del brazo de la corteza motora primaria de los monos Rhesus, ya que realizaron una tarea que les obligó a mover el cursor para alinearse con los objetivos en el monitor".

Para determinar si los monos formarían nuevos patrones neurales a medida que aprendían, el grupo de investigación alentó a los animales a intentar una nueva habilidad BCI y luego comparó esas grabaciones con los patrones neurales preexistentes.

"Primero le presentamos al mono lo que llamamos un 'mapeo intuitivo' de su actividad neuronal al cursor que funcionó con la forma en que sus neuronas se activan naturalmente y que no requirieron ningún aprendizaje --relata Oby--. Luego indujimos el aprendizaje mediante la introducción de una habilidad en la forma de un nuevo mapeo que requería que el sujeto aprendiera qué patrones neuronales necesita producir para mover el cursor".

Al igual que el aprendizaje de la mayoría de las habilidades, la tarea BCI del grupo supuso varias sesiones de práctica y un poco de entrenamiento en el camino. "Descubrimos que después de una semana, nuestro sujeto pudo aprender a controlar el cursor --revela Aaron Batista, profesor asociado de bioingeniería en Pitt--. Esto es sorprendente porque sabíamos desde el principio que no tenían los patrones de actividad neuronal necesarios para realizar esta habilidad. Efectivamente, cuando observamos la actividad neuronal nuevamente después de aprender, vimos que habían aparecido nuevos patrones de actividad neuronal y estos nuevos patrones son los que permitieron al mono realizar la tarea".

Estos hallazgos sugieren que el proceso para que los humanos dominen una nueva habilidad también podría implicar la generación de nuevos patrones de actividad neuronal. "Aunque estamos viendo esta tarea específica en sujetos animales, creemos que así es como el cerebro aprende muchas cosas nuevas", añade Byron Yu, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática e ingeniería biomédica en CMU.

"Creemos que la práctica extendida crea una nueva conectividad sináptica que lleva directamente al desarrollo de nuevos patrones de actividad que permiten nuevas habilidades --señala Steven Chase, profesor asociado de ingeniería biomédica y del Instituto de Neurociencia en CMU--. Creemos que este trabajo se aplica a cualquiera que quiera aprender, ya sea el aprendizaje de una personal paralizada para usar una interfaz cerebro-computadora o un sobreviviente de un ataque cerebral que quiera recuperar la función motora normal. Si podemos mirar directamente al cerebro durante el aprendizaje motor creemos que podemos diseñar estrategias de neurofeedback que faciliten el proceso que conduce a la formación de nuevos patrones de actividad neuronal".