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Un océano en tu cerebro: la interacción de las ondas cerebrales es clave para la forma en que procesamos la información

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Durante años, se ha pensado en el cerebro como una computadora biológica que procesa información a través de circuitos tradicionales, mediante los cuales los datos pasan directamente de una célula a otra. Si bien ese modelo sigue siendo preciso, un nuevo estudio dirigido por el profesor de Salk Thomas Albright y el científico Sergei Gepshtein muestra que también hay una segunda forma muy diferente en que el cerebro analiza la información: a través de las interacciones de las ondas de actividad neuronal. Los hallazgos, publicados en Science Advances el 22 de abril de 2022, ayudan a los investigadores a comprender mejor cómo el cerebro procesa la información.

«Ahora tenemos una nueva comprensión de cómo funciona la maquinaria computacional del cerebro», dice Albright, presidente de Conrad T. Prebys en Investigación de la Visión y director del Laboratorio del Centro de Visión de Salk. «El modelo ayuda a explicar cómo puede cambiar el estado subyacente del cerebro, lo que afecta la atención, el enfoque o la capacidad de procesar información de las personas».

Los investigadores saben desde hace tiempo que existen ondas de actividad eléctrica en el cerebro, tanto durante el sueño como durante la vigilia. Pero las teorías subyacentes sobre cómo el cerebro procesa la información, particularmente la información sensorial, como ver una luz o el sonido de una campana, giran en torno a la información que detectan las células cerebrales especializadas y luego se transportan de una neurona a la siguiente como un interruptor.

Sin embargo, este modelo tradicional del cerebro no podía explicar cómo una sola célula sensorial puede reaccionar de manera tan diferente a lo mismo en diferentes condiciones. Una célula, por ejemplo, podría activarse en respuesta a un rápido destello de luz cuando un animal está particularmente alerta, pero permanecerá inactiva en respuesta a la misma luz si la atención del animal está enfocada en otra cosa.

Gepshtein compara la nueva comprensión con la dualidad onda-partícula en física y química: la idea de que la luz y la materia tienen propiedades tanto de partículas como de ondas. En algunas situaciones, la luz se comporta como si fuera una partícula (también conocida como fotón). En otras situaciones, se comporta como si fuera una ola. Las partículas están confinadas a un lugar específico y las ondas se distribuyen en muchos lugares. Ambos puntos de vista de la luz son necesarios para explicar su complejo comportamiento.

En el estudio se descubrió que la mejor manera de explicar cómo se comportaban las neuronas era a través de la interacción de ondas microscópicas de actividad en lugar de la interacción de neuronas individuales. En lugar de un destello de luz que activa células sensoriales especializadas, los investigadores mostraron cómo crea patrones distribuidos: ondas de actividad a través de muchas células vecinas, con picos y valles de activación alternos, como las olas del océano.

Cuando estas ondas se generan simultáneamente en diferentes lugares del cerebro, inevitablemente chocan entre sí. Si dos picos de actividad se encuentran, generan una actividad aún mayor, mientras que si un punto mínimo de actividad baja se encuentra con un pico, podría cancelarlo. Este proceso se llama interferencia de ondas.


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