El cerebro aprende a reconocer objetos familiares a dos velocidades muy diferentes: la adaptación rápida que ocurre en minutos tras ver algo nuevo, y la consolidación gradual que se construye a lo largo de días hasta formar un reconocimiento duradero. Un estudio publicado el 4 de julio en Nature Communications muestra que estas dos escalas temporales están impulsadas por mecanismos fundamentalmente diferentes en la corteza visual del primate, resolviendo una pregunta de larga data en la neurociencia de sistemas.
El trabajo, realizado por Krithika Mohan, Ulisses Pereira-Obilinovic y David Freedman de la Universidad de Chicago, junto con Nicolas Brunel de la Universidad de Duke, utilizó registros electrofisiológicos de la corteza inferotemporal (IT) de dos macacos que realizaban una tarea de aprendizaje por familiarización. La corteza IT es la región cerebral responsable del reconocimiento visual de objetos.
Dos escalas temporales, dos mecanismos
Los investigadores rastrearon la actividad de disparo neuronal en la corteza IT tanto dentro de sesiones experimentales individuales (minutos) como a través de múltiples sesiones (días). Descubrieron que el aprendizaje por familiarización en las dos escalas temporales produce firmas neurales distintas, apuntando a diferentes reglas de plasticidad subyacentes.
En la escala temporal rápida, dentro de una sola sesión, las respuestas neuronales a estímulos repetidos mostraron una rápida disminución, acompañada de un aumento en la actividad espontánea. En la escala temporal lenta, a través de las sesiones, las respuestas neuronales promediadas disminuyeron gradualmente a medida que los estímulos se volvían más familiares.
El equipo utilizó un modelo de red neuronal recurrente dotado de reglas de plasticidad inferidas a partir de los datos neuronales. El modelo reprodujo con éxito la dinámica observada solo cuando se incluyeron ambos tipos de plasticidad: plasticidad sináptica para los cambios lentos y a largo plazo, y plasticidad intrínseca (cambios en la excitabilidad eléctrica de la propia neurona) para la adaptación rápida y a corto plazo.
Este marco de doble mecanismo reconcilia resultados contradictorios en la literatura previa. Algunos estudios anteriores habían reportado una disminución de la actividad neuronal a medida que los estímulos se volvían familiares; otros encontraron un aumento de la actividad. Los nuevos resultados muestran que estos hallazgos aparentemente contradictorios reflejan diferentes escalas temporales operando simultáneamente en los mismos circuitos corticales.
“Para muchos tipos de aprendizaje, interactuamos con información nueva en diferentes escalas temporales”, señalan los investigadores. “Este estudio muestra que el cerebro primate utiliza mecanismos paralelos, cada uno apropiado para su escala temporal, en lugar de un único proceso más lento”.
Los hallazgos ofrecen un nuevo marco para comprender cómo la experiencia sensorial inmediata se transforma en memoria duradera, una cuestión fundamental en la neurociencia cognitiva.
Traducido por Alessandra