Categories

Entrada publicada a:

dimecres, 4 de febrer de 2015

Un model matemàtic explica com es prenen les decisions al cervell

Investigadors de l’IDIBAPS han establert un model matemàtic que confirma que el mecanisme per a la presa de decisions davant d’un estímul visual es basa en la connexió cíclica entre els dos tipus de neurones implicades en aquest procés. Aquesta investigació, que publica avui la revista Nature Communications, el primer autor de la qual és el Dr. Klaus Wimmer, és el resultat d’una col·laboració entre els grups de l’IDIBAPS del Dr. Albert Compte i del Dr. Jaime de la Rocha.

Com processa el nostre cervell els diferents estímuls sensorials, com ara imatges o sons, i quines són les bases neuronals implicades en decidir què percebem, són aspectes que han estat objecte de profund estudi en l’àmbit de la neurociència en les últimes dècades. En particular, per a l’estudi de la presa de decisions sobre estímuls visuals, científics americans duen a terme, des dels anys 90, experiments amb micos entrenats en classificar el moviment d’una imatge simple. Els animals han de decidir si la imatge es mou a l’esquerra o a la dreta. Amb aquesta simple tasca perceptual els científics varen descobrir que per donar la resposta hi estan implicades neurones en dos tipus d’àrees de l’escorça cerebral: les de l’àrea sensorial, és a dir, les que reben de forma gairebé directa l’estímul des dels receptors de la retina; i les integradores, que reben i acumulen la informació de les anteriors i que gràcies a aquesta prenen la decisió sobre el que percebem.

Per a aquest article, els investigadors de l’IDIBAPS s’han centrat en explicar què passa quan el moviment en la imatge que es presenta no és clar i com, en aquesta situació, prenem una decisió sobre el que estem veient, és a dir, com som capaços de distingir moviments o objectes encara que no els veiem de forma clara.

Per a poder fer-ho han analitzat les respostes neuronals observades en aquests experiments clàssics portats a terme amb micos fa més de quinze anys i que ara es troben en una base de dades oberta per al seu ús per la comunitat científica. Basat en aquesta anàlisi, han proposat un model matemàtic que encaixa amb una de les dues teories que existeixen per explicar el circuit de presa de decisions perceptuals. Una d’aquestes teories proposa una connexió unidireccional entre neurones sensorials i integradores, per la qual les primeres codifiquen l’estímul de la manera més fidel possible disparant impuls nerviosos i les altres decideixen sobre la base de ells. L’altra, proposa que la relació entre els dos tipus de neurones és bidireccional i que les connexions “Top-Down” des de les neurones integradores fins a les sensorials juguen un paper determinant: les neurones integradores adopten una interpretació de l’estímul, basada sovint en la experiència, i la projecten sobre les àrees sensorials per promoure una resposta més consistent amb aquesta interpretació (és a dir, donen més pes a la representació sensorial del moviment cap a un dels dos costats). Aquest procés succeeix d’una manera molt ràpida (en menys d’un segon), és automàtic i no suposa cap esforç.

El mecanisme de presa de decisions consisteix en un loop, és a dir, en una connexió d’anada i tornada entre aquests dos tipus àrees“, explica el Dr. de la Rocha, últim autor de l’estudi, “de manera que la percepció és el resultat de combinar informació de l’estímul rebut i del que el cervell interpreta veure, basat en la memòria de les neurones integradores“.

Així, aquest model matemàtic, basat en un estímul senzill, posa les bases per, en el futur, arribar a comprendre com el cervell és capaç de percebre estímuls més complexos i, a la vegada, prendre decisions d’una major complexitat.

Referència de l’article:

Sensory integration dynamics in a hierarchical network explains choice probabilities in cortical area MT

Klaus Wimmer, Albert Compte, Alex Roxin, Diogo Peixoto, Alfonso Renart  & Jaime de la Rocha

Nature Communications 6, Article number: 6177 doi:10.1038/ncomms7177
Received 27 November 2014 Accepted 29 December 2014 Published 04 February 2015

Comparteix aquesta entrada

  • del.icio.us
  • Facebook
  • Google
  • E-mail this story to a friend!
  • LinkedIn
  • Technorati
  • TwitThis
  • Meneame
  • StumbleUpon

Els comentaris estan tancats.