Foto: Sergio F Cara (NotiPress/Composición)
El Massachusetts Institute of Technology (MIT) y la Tufts University School of Medicine desarrollaron un modelo computacional que simula la actividad del cerebro humano y permite estudiar cómo se produce el aprendizaje, la adaptación al cambio y los errores cognitivos vinculados a trastornos psiquiátricos.
El modelo, denominado CogLinks, fue presentado el 16 de octubre en la revista Nature Communications y permite reproducir procesos neuronales reales, a diferencia de los sistemas de inteligencia artificial de tipo "caja negra". Según sus autores, el simulador conecta el comportamiento observado con la estructura cerebral, permitiendo trazar cómo se genera el aprendizaje y cómo se ajusta ante nuevos contextos.
"El cerebro tiene incorporada la incertidumbre en su cableado", explicó Michael Halassa, profesor de neurociencia en Tufts y autor principal del estudio. "Imagine grupos de neuronas votando: algunas optimistas, otras pesimistas. Sus decisiones reflejan el promedio". Cuando ese equilibrio se altera, el cerebro puede interpretar erróneamente el entorno, asignando demasiado significado a eventos aleatorios, como ocurre en la esquizofrenia, o quedando atrapado en patrones rígidos, como en el trastorno obsesivo-compulsivo.
Para probar el modelo, el equipo simuló una alteración en la conexión entre la corteza prefrontal y el tálamo mediodorsal, dos regiones clave en la toma de decisiones. La simulación resultó en un aprendizaje más lento y automático, lo cual sugiere que esta ruta cerebral es crucial para la flexibilidad cognitiva.
A fin de potenciar la memoria y verificar la validez de estas predicciones, los científicos realizaron un estudio con resonancia magnética funcional (fMRI) en voluntarios. En el experimento, los participantes jugaron un juego con reglas que cambiaban sin aviso. La corteza prefrontal manejó la planificación, mientras que el estriado controló los hábitos. Como anticipó el modelo, el tálamo mediodorsal se activó al detectar el cambio y facilitar la adaptación.
"La investigación por imágenes confirmó lo que el modelo había previsto: el tálamo mediodorsal actúa como una central de conexiones que enlaza los dos sistemas principales de aprendizaje del cerebro—el flexible y el habitual—ayudando al cerebro a inferir cuándo ha cambiado el contexto y a cambiar de estrategia en consecuencia", señalaron los autores.
Mien Brabeeba Wang, estudiante de doctorado en el MIT, coautora del estudio fMRI y autora principal del trabajo sobre CogLinks, destacó: "Una de las grandes preguntas en psiquiatría es cómo conectar lo que sabemos sobre genética con los síntomas cognitivos".
Wang agregó: "Muchas de las mutaciones vinculadas a la esquizofrenia afectan receptores químicos presentes en todo el cerebro. Usos futuros de CogLinks podrían ayudarnos a ver cómo esos cambios moleculares generalizados dificultan que el cerebro organice la información para el pensamiento flexible".
La investigación fue financiada por el National Institute of Mental Health, el National Science Foundation (EE. UU.), así como por agencias científicas de China y Alemania, incluyendo la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).
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