Mecanismo neuronal esencia descubierto que se cree que apoya las habilidades cognitivas avanzadas

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Los científicos del Monte Sinaí han descubierto un mecanismo neuronal que se cree que apoya las habilidades cognitivas avanzadas como la planificación y la resolución de problemas. Lo hace distribuyendo información de neuronas individuales a poblaciones más grandes de neuronas en la corteza prefrontal, el área del cerebro que almacena y manipula temporalmente la información.

Es de conocimiento común que los seres humanos solo pueden tener en mente una cantidad limitada de información a la vez y que utilizan diversas estrategias cognitivas, como organizar la información en listas o grupos, para superar estas limitaciones. El equipo de investigación descubrió que cuando el cerebro usa estas estrategias para organizar la información, los códigos neuronales de la corteza prefrontal se vuelven menos dependientes de las respuestas altamente selectivas de las neuronas individuales. En cambio, se distribuyen en un grupo más grande de neuronas, lo que puede hacer que la información sea más confiable o sólida. Los resultados se publicaron en línea en Neurona el 20 de diciembre.

«Nuestro estudio ofrece al campo una nueva perspectiva importante sobre cómo el cerebro asigna sus recursos para mejorar el rendimiento cognitivo», dice la autora principal Erin Rich, MD, PhD, profesora asociada de neurociencia en la Escuela de Medicina Mount Icahn. Sinai. «Los resultados de nuestro estudio ayudarán a los científicos a comprender mejor y potencialmente tratar los trastornos de la memoria y la cognición en el futuro».

El estudio fue dirigido por Feng-Kuei Chiang, PhD, un becario postdoctoral en el laboratorio del Dr. Rich que previamente estudió las funciones de la corteza prefrontal en tareas de secuenciación.

Tradicionalmente, los estudios de codificación neuronal, que transforma los impulsos eléctricos de las neuronas en recuerdos, conocimientos, decisiones y acciones, se han centrado en las respuestas selectivas de las neuronas individuales. El equipo de Mount Sinai demostró las deficiencias de tal enfoque al diseñar una tarea para investigar los cambios en la corteza prefrontal que resultan en un mejor desempeño cognitivo. La tarea permitió a los sujetos utilizar una estrategia mnemotécnica (o ayuda para la memoria) para clasificar la información en una secuencia.

«Descubrimos que los sujetos generaban espontáneamente diferentes patrones de selección, incluidas las secuencias de rutina, para reducir las demandas de la memoria de trabajo de la tarea», dijo el Dr. Chiang.

Los investigadores se sorprendieron al descubrir que las respuestas interpretables de las neuronas individuales eran un mal predictor del rendimiento de la memoria cuando los sujetos usaban la estrategia de secuenciación para organizar la información almacenada en la mente. El uso de la estrategia redujo las tasas de error en la actividad, pero la actividad de las neuronas individuales parecía transmitir menos información. Pudieron reconciliar estos hallazgos al mostrar que la información no se perdió, sino que se distribuyó más ampliamente entre una población más grande de neuronas. La información relevante para la tarea podría recuperarse como o mejor que cuando los códigos estaban dominados por menos neuronas altamente sintonizadas, y los códigos distribuidos parecían ser más confiables, ya que mejoraban el rendimiento del comportamiento.

«Este es un descubrimiento muy nuevo en la naturaleza de los códigos prefrontales y podría indicar un mecanismo neuronal clave que respalda las habilidades cognitivas avanzadas como la planificación, la estrategia y la resolución de problemas que dependen de la organización de la información en tiempo real», explica el Dr. Ricco. «Al desviar el enfoque de las respuestas selectivas de las neuronas individuales, hemos demostrado que la actividad colectiva de las poblaciones neuronales debe tenerse en cuenta al desarrollar nuevas estrategias para mejorar el rendimiento cognitivo o tratar los trastornos cognitivos».

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