Nuevo Estudio Revela Cómo el Cerebro Dice '¡Oops!'
Neurocientíficos de Cedars-Sinai han Desbloqueado los Mecanismos Detrás del Monitoreo del Desempeño, lo que Brinda a las Personas la Capacidad de Aprender de Sus Éxitos y Fracasos
Investigadores del Centro de Ciencias Neurales y Medicina y del Departamento de Neurocirugía de Cedars-Sinai han descubierto cómo las señales de un grupo de neuronas en el lóbulo frontal del cerebro brindan simultáneamente a los humanos la flexibilidad para aprender nuevas tareas y el enfoque para desarrollar habilidades altamente específicas. Su investigación, publicada en la revista revisada por pares Science, proporciona una comprensión fundamental de la supervisión del rendimiento, una función ejecutiva utilizada para gestionar la vida diaria.
El hallazgo clave del estudio es que el cerebro usa el mismo grupo de neuronas para la retroalimentación del desempeño en muchas situaciones diferentes, ya sea que una persona esté intentando una nueva tarea por primera vez o trabajando para perfeccionar una habilidad específica.
“Parte de la magia del cerebro humano es que es muy flexible”, comentó el Dr. Ueli Rutishauser, PhD, profesor de Neurocirugía, Neurología y Ciencias Biomédicas, director del Centro de Ciencias Neurales y Medicina, Presidente de la Junta de Gobernadores en Neurociencias y autor principal del estudio. “Diseñamos nuestro estudio para descifrar cómo el cerebro puede generalizar y especializarse al mismo tiempo, los cuales son fundamentales para ayudarnos a alcanzar una meta”.
El monitoreo del desempeño es una señal interna, una especie de retroalimentación autogenerada, que le permite a una persona saber que ha cometido un error. Un ejemplo es la persona que se da cuenta de que pasó por una intersección en la que debería haber girado. Otro ejemplo es la persona que dice algo en una conversación y reconoce tan pronto como las palabras salen de su boca que lo que acaba de decir fue inapropiado.
“Ese momento de ‘Uff’, ese momento ‘¡oops!’, está activando el monitoreo del desempeño”, dijo Zhongzheng Fu, PhD, investigador postdoctoral en el Laboratorio Rutishauser en Cedars-Sinai y primer autor del estudio.
Estas señales ayudan a mejorar el rendimiento en intentos futuros al pasar información a áreas del cerebro que regulan las emociones, la memoria, la planificación y la resolución de problemas. El monitoreo del desempeño también ayuda al cerebro a ajustar su enfoque al señalar cuánto conflicto o dificultad se encontró durante la tarea.
“Así que un momento ‘¡oops!’ podría hacer que alguien preste más atención la próxima vez que hable con un amigo o planee detenerse en la tienda de camino a casa desde el trabajo”, dijo Fu.
Para ver la monitorización del rendimiento en acción, los investigadores registraron la actividad de las neuronas individuales en la corteza frontal medial de los participantes del estudio. Los participantes eran pacientes con epilepsia a los que, como parte de su tratamiento, se les implantaron electrodos en el cerebro para ayudar a localizar el foco de sus ataques. Específicamente, a estos pacientes se les implantaron electrodos en la corteza frontal medial, una región del cerebro conocida por desempeñar un papel central en el control del rendimiento.
El equipo pidió a los participantes que realizaran dos pruebas cognitivas de uso común.
En la tarea de Stroop, que enfrenta la lectura con la denominación de los colores, los participantes vieron el nombre escrito de un color, como “rojo”, impreso en tinta de un color diferente, como el verde, y se les pidió que nombraran el color de la tinta en lugar del color palabra escrita.
“Esto crea un conflicto en el cerebro”, comentó Rutishauser. “Tienes décadas de entrenamiento en lectura, pero ahora tu objetivo es suprimir ese hábito de leer y decir el color de la tinta con la que está escrita la palabra”.
En la otra tarea, la Tarea de interferencia de fuentes múltiples (MSIT), que implica el reconocimiento de números, los participantes vieron tres dígitos numéricos en la pantalla, dos iguales y el otro único, por ejemplo, 1-2-2. La tarea del sujeto era presionar el botón asociado con el número único, en este caso, “1”, resistiendo su tendencia a presionar “2” porque ese número aparece dos veces.
“Estas dos tareas sirven como una prueba sólida de cómo se involucra el autocontrol en diferentes escenarios que involucran diferentes dominios cognitivos”, dijo Fu.
Una Respuesta Estructurada
Mientras los sujetos realizaban estas tareas, los investigadores observaron dos tipos diferentes de neuronas en funcionamiento. Las neuronas de “error” se activaron fuertemente después de que se cometió un error, mientras que las neuronas de “conflicto” se activaron en respuesta a la dificultad de la tarea que el sujeto acababa de realizar.
“Cuando observamos la actividad de las neuronas en esta área del cerebro, nos sorprendió que la mayoría de ellas solo se activan después de que se completa una decisión o una acción. Esto indica que esta área del cerebro juega un papel en la evaluación de las decisiones después del hecho, en lugar de haciéndolos.”
Hay dos tipos de supervisión del rendimiento: dominio general y dominio específico. El monitoreo general del rendimiento del dominio nos dice algo salió mal y puede detectar errores en cualquier tipo de tarea, ya sea que alguien esté conduciendo un automóvil, navegando en una situación social o jugando Wordle por primera vez. Esto les permite realizar nuevas tareas con poca instrucción, algo que las máquinas no pueden hacer.
“Las máquinas pueden ser entrenadas para hacer una cosa muy bien”, dijo Fu. “Puedes construir un robot para voltear hamburguesas, pero no puede adaptar esas habilidades para freír albóndigas. Los humanos, gracias al monitoreo general del rendimiento del dominio, pueden hacerlo”.
El monitoreo de rendimiento específico del dominio le dice a la persona que cometió el error qué salió mal, detectando errores específicos, que se perdieron un turno, dijeron algo inapropiado o eligieron la letra equivocada en un rompecabezas. Esta es una forma en que las personas perfeccionan sus habilidades individuales.
Sorprendentemente, las neuronas que señalan el dominio general y la información específica del dominio se entremezclaron en la corteza frontal medial.
“Solíamos pensar que había partes del cerebro dedicadas solo al monitoreo del rendimiento general del dominio y otras solo al dominio específico”, dijo Rutishauser. “Nuestro estudio ahora muestra que ese no es el caso. Hemos aprendido que el mismo grupo de neuronas puede hacer un seguimiento del rendimiento general y específico del dominio. Cuando escuchas estas neuronas, puedes leer ambos tipos de información simultáneamente. .”
Para entender cómo estas señales son interpretadas por otras áreas del cerebro, ayuda pensar en las neuronas como músicos en una orquesta, dijo Rutishauser.
“Si todos tocan al azar, los oyentes, en este caso las regiones del cerebro que reciben las señales, solo escuchan un conjunto confuso de notas”, dijo Rutishauser. “Pero si tocan una composición arreglada, es posible escuchar claramente las diversas melodías y armonías incluso con tantos instrumentos, o neuronas de monitoreo de rendimiento, tocando todos a la vez”.
Sin embargo, demasiado o muy poco de esta señalización puede causar problemas, dijo Rutishauser.
El monitoreo de rendimiento hiperactivo puede manifestarse como un trastorno obsesivo-compulsivo, lo que hace que una persona busque obsesivamente errores que no existen. En el otro extremo está la esquizofrenia, donde la supervisión del desempeño puede ser poco activa hasta el punto de que una persona no percibe errores o la inadecuación de sus palabras o acciones.
“Creemos que el conocimiento mecánico que hemos adquirido será fundamental para perfeccionar los tratamientos para estos trastornos psiquiátricos devastadores”, dijo Rutishauser.
El equipo de investigación también incluyó a Jeffrey Chung, MD, director del Programa de Epilepsia Cedars-Sinai; Profesor Asistente de Neurología Chrystal Reed, MD, PhD; Adam Mamelak, MD, profesor de neurocirugía y director del Programa de Neurocirugía Funcional; Ralph Adolphs, PhD, profesor de Psicología, Neurociencia y Biología en el Instituto de Tecnología de California; y la investigadora asociada Danielle Beam.
El estudio fue apoyado por la subvención de la iniciativa BRAIN número U01NS117839, las subvenciones del Instituto Nacional de Salud Mental número R01MH110831 y P50MH094258 y la subvención de la Fundación Nacional de Ciencias número BCS-1554105.