Las matemáticas explican cómo se toman las decisiones en el cerebro

Un modelo matemático ha confirmado que el mecanismo del cerebro para tomar una decisión frente a un estímulo visual se basa en la conexión cíclica entre los dos tipos de neuronas implicadas en este proceso. La investigación se publica Nature Communications.

La investigación, en la que ha participado el Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (Idibaps) del Hospital Clínic de Barcelona, explica cómo se toman las decisiones en el cerebro.

Según ha explicado el doctor Jaime de la Rocha, que junto a Albert Compte ha participado en esta investigación, dirigida por Klaus Wimmer, es objeto de estudio en el ámbito de la neurociencia en las últimas décadas “cómo procesa nuestro cerebro los diferentes estímulos sensoriales, como imágenes o sonidos, y cuáles son las bases neuronales implicadas en decidir qué percibimos”.

De hecho, para estudiar la toma de decisiones sobre estímulos visuales se llevan a cabo, desde los años 90, experimentos con monos entrenados en clasificar el movimiento de una imagen simple.

Los animales deben decidir si la imagen se mueve a la izquierda o a la derecha.

De esta manera, los científicos descubrieron que para dar la respuesta están implicadas neuronas en dos tipos de áreas de la corteza cerebral: áreas sensoriales, las que reciben de forma casi directa el estímulo desde la retina; y las integradoras, que reciben y acumulan la información y que toman la decisión sobre lo percibido.

En este trabajo, los investigadores del Idibaps se han centrado en explicar qué pasa cuando el movimiento en la imagen que se presenta no es claro y cómo, en esta situación, el cerebro toma a pesar de ello una decisión sobre lo que está viendo, es decir, cómo los humanos son capaces de distinguir movimientos u objetos aún cuando no se vean de forma clara.

Para ello, han analizado las respuestas neuronales observadas en estos experimentos clásicos llevados a cabo con monos hace más de quince años y que ahora se encuentran en una base de datos abierta para su uso por la comunidad científica.

Dos teorías

Basado en este análisis, han propuesto un modelo matemático que encaja con una de las dos teorías que existen para explicar el circuito de toma de decisiones perceptuales.

Una de estas teorías propone una conexión unidireccional entre neuronas sensoriales e integradoras, por la que las primeras codifican el estímulo del modo más fiel posible disparando un impulso nerviosos y las otras deciden en base a ellos.

La otra, propone que la relación entre los dos tipos de neuronas es bidireccional y que las neuronas integradoras adoptan una interpretación del estímulo, basada en la experiencia, y la proyectan sobre las áreas sensoriales para promover una respuesta más consistente con esa interpretación.

Según De la Rocha, este proceso ocurre en menos de un segundo, es automático y sin el menor esfuerzo.

“El mecanismo de toma de decisiones consiste en un ‘loop’, es decir, en una conexión de ida y vuelta entre estos dos tipos de áreas, de modo que la percepción es el resultado de combinar información del estímulo recibido y de lo que el cerebro interpreta ver, basado en la memoria de las neuronas integradoras”, ha dicho De la Rocha.

Según los investigadores, este modelo matemático basado en un estímulo sencillo sienta las bases para, en el futuro, llegar a comprender cómo el cerebro es capaz de percibir estímulos más complejos y, a su vez, tomar decisiones de una mayor complejidad.

Fuente: EFEFUTURO