La toma de decisiones activa un bucle recurrente entre la corteza auditiva y la corteza prefrontal, no una vía unidireccional
Los modelos clásicos del procesamiento cortical describen un sistema jerárquico: la información sensorial fluye hacia adelante desde las áreas sensoriales primarias hasta las regiones de asociación superiores, donde se computan las decisiones. Un nuevo estudio publicado el 8 de julio en Nature Communications por Franco Giarrocco y Bruno B. Averbeck del Instituto Nacional de Salud Mental sugiere que esta imagen está incompleta.
Al registrar simultáneamente 1.199 neuronas de la corteza auditiva primaria (A1) y la corteza prefrontal dorsolateral (dlPFC) de macacos que realizaban una tarea de decisión auditiva espacial, los investigadores encontraron dos patrones fundamentalmente diferentes de flujo de información, uno unidireccional, el otro un bucle recurrente dinámico.
Dos tipos de información, dos tipos de flujo
Los macacos recibían una señal de ubicación espacial y debían detectar un sonido objetivo en esa ubicación, realizando una elección conductual. Durante la tarea, la información sensorial (la señal auditiva) y la elección final del mono (qué sonido decidía que era el objetivo) eran codificadas por neuronas tanto en A1 como en dlPFC, pero el momento y la dirección de esa codificación diferían drásticamente.
Para la información sensorial, lo que el mono escuchaba, el flujo era clásico y directo. La información alcanzaba su punto máximo en A1 aproximadamente 130 milisegundos después de la señal y viajaba unidireccionalmente hacia dlPFC. Esta es la propagación feedforward predicha por los modelos jerárquicos.
Para la información relacionada con la decisión, qué sonido elegía el mono, el patrón era completamente diferente. Las señales relacionadas con la elección alcanzaban su punto máximo aproximadamente 340 milisegundos después de la señal y activaban un bucle recurrente bidireccional: la información relacionada con la decisión aparecía primero en dlPFC, luego viajaba de regreso a A1, y luego retornaba a dlPFC. El flujo no era un relevo unidireccional sino un intercambio de ida y vuelta entre regiones sensoriales y cognitivas.
Lo que esto significa
El hallazgo desafía la visión tradicional de las áreas sensoriales primarias como estaciones de relevo pasivas que simplemente procesan la entrada bruta y la transmiten hacia arriba en la jerarquía. Aquí, A1 está activamente involucrado en el proceso de toma de decisiones en sí mismo, recibiendo señales relacionadas con la elección desde la corteza prefrontal y enviando información procesada de vuelta.
“La corteza no se limita a pasar datos hacia arriba por una escalera”, sugiere el patrón. “Conversa en rondas, mezclando el sonido bruto con planes y expectativas.”
La corteza prefrontal dorsolateral es conocida por ser crítica para la memoria de trabajo, el comportamiento basado en reglas y la toma de decisiones. Que envíe señales relacionadas con la elección de vuelta a la corteza sensorial primaria indica que las regiones ejecutivas del cerebro no computan las decisiones de forma aislada y luego transmiten el resultado, consultan, en tiempo real, las regiones sensoriales que originalmente recibieron la entrada.
Fortaleza metodológica
El estudio utilizó sondas laminares multicontacto simultáneas (“V-Trodes”) insertadas a través de las capas corticales tanto en A1 como en dlPFC, una configuración técnicamente exigente que permitió al equipo comparar directamente el momento y la dirección del flujo de información entre las dos regiones, en lugar de inferir la conectividad a partir de registros separados. Los análisis incluyeron análisis de trayectoria poblacional mediante PCA, decodificación SVM, predicción entre áreas y análisis de flujo de información dirigida.
El trabajo fue apoyado por el Programa de Investigación Intramural del NIMH (subvención ZIA MH002928) y representa los esfuerzos del Laboratorio de Neuropsicología de los NIH.
Fuentes:
1. Giarrocco, F. & Averbeck, B.B. “Neuronal dynamics, timing, and flow of sensory and choice-related information in auditory-prefrontal circuitry.” Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75349-2
2. Laboratory of Neuropsychology, National Institute of Mental Health, NIH, Bethesda, MD.
Traducido por Alessandra