Los neurocientíficos de UC Berkeley han seguido el progreso de un pensamiento a través del cerebro, mostrando claramente cómo la corteza prefrontal en la parte frontal del cerebro coordina la actividad para ayudarnos a actuar en respuesta a una percepción.
Para una tarea simple de repetición de palabras, el cerebro recibió (amarillo), interpretó (rojo) y respondió (azul) en un segundo, tiempo durante el cual la corteza prefrontal (roja) coordinó todas las áreas del cerebro involucradas. Video de Avgusta Shestyuk, UC Berkeley.
Al registrar la actividad eléctrica de las neuronas directamente de la superficie del cerebro, los científicos encontraron que para una tarea simple, como repetir una palabra presentada de forma visual o auditiva, las córtex visual y auditiva reaccionaban primero para percibir la palabra. La corteza prefrontal se activó para interpretar el significado, seguido de la activación de la corteza motora en preparación para una respuesta. Durante el medio segundo entre el estímulo y la respuesta, la corteza prefrontal permaneció activa para coordinar todas las otras áreas del cerebro.
Para una tarea particularmente difícil, como determinar el antónimo de una palabra, el cerebro tardó varios segundos en responder, durante los cuales la corteza prefrontal reclutó otras áreas del cerebro, incluidas las redes de memoria presumiblemente no visibles. Solo entonces la corteza prefrontal se trasladó a la corteza motora para generar una respuesta hablada. Cuanto más rápido fuera el traspaso del cerebro, más rápido respondían las personas.
Curiosamente, los investigadores encontraron que el cerebro comenzó a preparar las áreas motoras para responder muy temprano, durante la presentación inicial del estímulo, lo que sugiere que nos preparemos para responder incluso antes de saber cuál será la respuesta.
“Esto podría explicar por qué las personas a veces dicen cosas antes de pensar”, dijo Avgusta Shestyuk, investigadora principal del Instituto de Neurociencia Helen Wills de UC Berkeley y autora principal de un artículo que informa sobre los resultados en el número actual de Nature Human Behavior .
Para una tarea más difícil, como decir una palabra que es lo opuesto a otra palabra, los cerebros de las personas necesitaron de 2 a 3 segundos para detectar (amarillo), interpretar y buscar una respuesta (rojo) y responder (azul), con el lóbulo prefrontal sostenido Actividad (rojo) para coordinar todas las áreas del cerebro involucradas.
Los hallazgos, incluido el papel clave desempeñado por la corteza prefrontal en la coordinación de todas las regiones activadas del cerebro, están en línea con lo que los neurocientíficos han reunido en las últimas décadas a partir de estudios en monos y humanos.
“Estos estudios tan selectivos han encontrado que la corteza frontal es el orquestador, que une las cosas para un resultado final”, dijo el coautor Robert Knight, profesor de psicología y neurociencia de la UC Berkeley y profesor de neurología y neurocirugía en la UCSF. “Aquí tenemos ocho experimentos diferentes, algunos donde los pacientes tienen que hablar y otros donde tienen que presionar un botón, donde algunos son visuales y otros auditivos, y todos encontraron una firma universal de actividad centrada en el lóbulo prefrontal que vincula la percepción y acción. Es el pegamento de la cognición “.
Pistas de pacientes con epilepsia
El estudio actual empleó a 16 pacientes con epilepsia que aceptaron participar en experimentos durante la cirugía de epilepsia en UC San Francisco y California Pacific Medical Center en San Francisco, Stanford University en Palo Alto y Johns Hopkins University en Baltimore.
“Este es el primer paso para ver cómo piensan las personas y cómo las personas toman decisiones diferentes; cómo se comportan las personas básicamente ”, dijo Shestyuk, quien registró desde el primer paciente hace 10 años. “Estamos tratando de mirar esa pequeña ventana de tiempo entre cuando las cosas suceden en el ambiente y nosotros nos comportamos en respuesta a eso”.
Una vez que se colocaron los electrodos en el cerebro de cada paciente, Shestyuk y sus colegas realizaron una serie de ocho tareas que incluían estímulos visuales y auditivos. Las tareas iban desde simples, como repetir una palabra o identificar el género de una cara o una voz, hasta complejas, como determinar una emoción facial, pronunciar el antónimo de una palabra o evaluar si un adjetivo describe la personalidad del paciente.
Durante estas tareas, el cerebro mostró cuatro tipos diferentes de actividad neuronal. Inicialmente, las áreas sensoriales de la corteza auditiva y visual se activan para procesar señales audibles o visuales. Posteriormente, las áreas principalmente en las cortezas sensoriales y prefrontales se activan para extraer el significado del estímulo. La corteza prefrontal está continuamente activa a lo largo de estos procesos, coordinando la información proveniente de diferentes áreas del cerebro. Finalmente, la corteza prefrontal se detiene cuando la corteza motora se activa para generar una respuesta hablada o una acción, como presionar un botón.
“Esta actividad persistente, vista principalmente en la corteza prefrontal, es una actividad multitarea”, dijo Shestyuk. “Los estudios de RMN a menudo encuentran que cuando una tarea se hace cada vez más difícil, vemos más actividad en el cerebro, y en particular en la corteza prefrontal. Aquí, podemos ver que esto no se debe a que las neuronas estén trabajando realmente, muy duro y disparando todo el tiempo, sino que más bien se están reclutando más áreas de la corteza ”.
En resumen, Knight dijo: “La actividad sostenida en la corteza prefrontal es lo que guía una percepción hacia una acción”.