Pasadena (California).- Investigadores de Caltech encontraron la primera evidencia de actividad similar a la de las neuronas espejo en neuronas humanas individuales y concluyeron que esa respuesta depende del contexto y de la intención de la persona.
Los científicos detectaron la actividad en una región cerebral relacionada con la planificación de acciones, pero no observaron que el cerebro reprodujera automáticamente todo movimiento visto. La respuesta podía desaparecer cuando la acción observada no era relevante para la tarea.
Los resultados aparecen en la revista científica Cell bajo el título «Hierarchical and context-dependent encoding of actions in human posterior parietal and motor cortex».
La intención modifica la respuesta neuronal
Las llamadas neuronas espejo fueron identificadas inicialmente en primates no humanos durante la década de 1990. Esas células se activaban tanto cuando el animal realizaba una acción como cuando veía a otro individuo ejecutar el mismo movimiento.
La observación llevó a plantear que el cerebro comprende las acciones ajenas mediante una simulación interna. El nuevo trabajo muestra un mecanismo más selectivo.
«La forma en que se definieron originalmente las neuronas espejo implicaba que debían responder exactamente igual al observar y ejecutar una acción», explicó Richard Andersen, profesor de Neurociencia de Caltech y director del Centro de Interfaces Cerebro-Máquina T&C Chen.
«Nuestros hallazgos muestran que no es tan sencillo y que el contexto conductual importa. La imitación no ocurre automáticamente», añadió Andersen.
Crédito: Caltech
Dos regiones cerebrales bajo observación
El equipo trabajó con dos personas con tetraplejia que ya participaban en investigaciones sobre interfaces cerebro-máquina. Grupos pequeños de electrodos implantados hicieron posible medir la actividad de las neuronas en la corteza parietal posterior y la corteza motora.
La corteza parietal posterior participa en procesos de alto nivel, como la intención, la planificación y la transformación de información visual en un plan de movimiento. La corteza motora envía señales a los músculos para ejecutar acciones.
Durante los experimentos, los participantes observaron una mano animada que sostenía un cubo y lo deslizaba, levantaba o giraba. En otra tarea, intentaron realizar esos mismos movimientos.
Cada acción produjo constelaciones correspondientes de actividad neuronal en la corteza parietal posterior. Los patrones eran similares cuando los participantes observaban una acción y cuando intentaban ejecutarla.
El cerebro puede ignorar acciones irrelevantes
Los investigadores introdujeron después una contradicción entre la instrucción y la imagen. Los participantes intentaban realizar una acción mientras observaban en la pantalla un movimiento diferente.
Cuando no era necesario prestar atención al movimiento mostrado, la acción observada no quedaba codificada en la corteza parietal posterior ni en la corteza motora. El cerebro parecía filtrar información visual que no contribuía a la tarea.
La respuesta cambió cuando los participantes debían informar qué acción habían observado. En ese caso, las neuronas de la corteza parietal posterior codificaban tanto el movimiento intentado como el observado. La corteza motora mantenía únicamente la representación de la acción que la persona intentaba ejecutar.
«La observación de una acción no está conectada de manera rígida con su ejecución en las áreas motoras», señaló Vasiliki «Celia» Bougou, autora principal del estudio.
Bougou explicó que las personas pueden construir modelos internos de las acciones ajenas alineados con sus propios planes motores, pero ese proceso no se activa de forma inevitable.
Aplicaciones para las interfaces cerebro-máquina
El laboratorio de Andersen lleva una década colaborando con personas con tetraplejia para desarrollar sistemas capaces de convertir movimientos imaginados en órdenes para brazos robóticos y otros dispositivos.
Los nuevos resultados sugieren que una interfaz implantada en una región cerebral de planificación podría distinguir entre lo que una persona observa y lo que realmente intenta hacer.
El equipo planteó el ejemplo de una persona que condujera un vehículo mediante sus pensamientos. La visión de un movimiento distinto en su campo visual no debería interferir necesariamente con la acción que intenta ejecutar.
La flexibilidad en la corteza parietal posterior también apoya el uso de áreas cerebrales de alto nivel para próximas interfaces, ya que sus representaciones pueden cambiar según la tarea.
Los investigadores continúan estudiando cómo esa zona construye modelos internos del cuerpo, de otras personas y del entorno físico. Andersen considera que procesos como observar a otro jugador, calcular la trayectoria de una pelota y planificar la respuesta pueden compartir representaciones neuronales superpuestas.
El estudio fue realizado por investigadores de Caltech con colaboradores de Casa Colina Hospital and Center for Healthcare, la Escuela de Medicina Keck de USC y la Escuela de Medicina David Geffen de UCLA.
Este artículo fue elaborado con la ayuda de herramientas de inteligencia artificial y revisado por un editor de Hispanos Press.
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