Estudio Muestra que Gente Usan las Mismas Neuronas Para Ver e Imaginar Objetos

¿Por qué las imágenes de cosas que hemos visto pueden sentirse tan reales cuando las recordamos después? Un nuevo estudio liderado por investigadores de Cedars-Sinai Health Sciences University arroja luz sobre la respuesta.

El estudio demuestra que las mismas neuronas del cerebro se activan cuando imaginamos algo y cuando lo percibimos. La investigación, liderada por Cedars-Sinai, es la primera en ofrecer una comprensión detallada del mecanismo compartido que subyace a la percepción visual y a la creación de imágenes mentales en el cerebro humano. Los resultados se publicaron en la revista Science.

“Generamos una imagen mental de un objeto que hemos visto antes reactivando las células cerebrales que utilizamos para verlo en primer lugar”, dijo Ueli Rutishauser, PhD, director del Center for Neural Science and Medicine y profesor de Neurocirugía, Neurología y Ciencias Biomédicas en Cedars-Sinai Health Sciences University, y coautor principal del estudio. “Nuestro estudio reveló el código que utilizamos para recrear las imágenes”.

Los hallazgos proporcionan una base biológica para la imaginación visual, un proceso que también es fundamental para las artes creativas.

“Comprender mejor este proceso neuronal tiene el potencial de abrir nuevas vías para desarrollar terapias para el trastorno de estrés postraumático, el trastorno obsesivo-compulsivo y otras afecciones mentales que implican imágenes vívidas e incontroladas”, dijo Adam Mamelak, MD, director del Programa de Neurocirugía Funcional y profesor de Neurocirugía en Cedars-Sinai, y coautor del estudio.

Para llevar a cabo el estudio, los investigadores pidieron a 16 adultos con epilepsia —quienes tenían electrodos implantados temporalmente en el cerebro para diagnosticar sus convulsiones— que observaran una serie de imágenes de rostros y objetos. Después de verlas, a un grupo de participantes se les pidió que imaginaran esas mismas imágenes a partir de la memoria. Mientras tanto, los investigadores registraron la actividad eléctrica de cientos de neuronas individuales en el cerebro de cada participante.

Cuando los pacientes observaron las imágenes, se activaron neuronas en el giro fusiforme, un área del cerebro esencial para el procesamiento visual de alto nivel, especialmente de los rostros. En el 80% de las neuronas sensibles a estímulos visuales registradas en el estudio, los investigadores identificaron los aspectos específicos de las imágenes a los que reaccionaban, revelando así su código neuronal. Cuando los pacientes posteriormente imaginaron las imágenes, aproximadamente el 40% de estas neuronas se reactivaron utilizando el mismo código, recreando el patrón de actividad que ocurrió durante la observación inicial.

“Las herramientas avanzadas de inteligencia artificial fueron fundamentales para nuestra investigación en todas sus etapas”, dijo Varun Wadia, PhD, investigador postdoctoral en el laboratorio de Rutishauser y primer autor del estudio. “Utilizamos redes neuronales visuales profundas para crear descripciones numéricas de los objetos y así comprender el código de las neuronas. Luego verificamos ese código utilizando inteligencia artificial generativa para crear imágenes nunca antes vistas y predecir correctamente las respuestas del cerebro a esas imágenes”.

La investigación se basa en el trabajo de Doris Y. Tsao, PhD, de la University of California, Berkeley, coautora principal del estudio, quien identificó el código neuronal para el reconocimiento de objetos en primates no humanos. El estudio actual revela que el mismo código neuronal está presente en los humanos y explica la imaginación visual.

“Estos hallazgos respaldan la idea de que imaginar y ver comparten un código neuronal común y pueden tener implicaciones importantes para comprender trastornos psiquiátricos caracterizados por alteraciones en las imágenes mentales y en la capacidad de distinguir la realidad”, dijo Hermon Gebrehiwet, DrPH, funcionario de programa en los National Institutes of Health.

Aún queda por determinar qué desencadena la reactivación neuronal observada por los investigadores y cómo los recuerdos conducen a la reactivación del subconjunto preciso de neuronas necesarias.

Otros autores de Cedars-Sinai incluyen: C. M. Reed, J. M. Chung y L. M. Bateman.

Financiamiento: El estudio fue respaldado por la iniciativa Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies® (BRAIN Initiative®) de los National Institutes of Health, el Howard Hughes Medical Institute, la Simons Foundation Collaboration on the Global Brain y el Chen Center for Systems Neuroscience en Caltech.

La Universidad de Ciencias de la Salud de Cedars-Sinai está impulsando investigaciones innovadoras y formando a los futuros líderes en medicina, ciencias biomédicas y ciencias de la salud afines. Más información sobre la universidad.