Cómo la atención ayuda al cerebro a percibir un objeto

Cómo la atención ayuda al cerebro a percibir un objeto

Los científicos de Salk descubren que la atención atraviesa el "ruido" cerebral que afecta la percepción visual

LA JOLLA—Es fácil perderse algo que no está buscando. En un ejemplo famoso, se pidió a las personas que observaran de cerca a dos grupos de personas, un grupo vestido de negro y el otro de blanco, que se pasaban una pelota entre ellos. Se pidió a los espectadores que contaran el número de veces que la pelota pasó de negro a blanco. Sorprendentemente, la mayoría de los observadores no se dieron cuenta de que un hombre con traje de gorila caminaba entre los jugadores. Esta capacidad del cerebro para ignorar la información visual superflua es fundamental para la forma en que trabajamos y funcionamos, pero los procesos que gobiernan la percepción y la atención no se comprenden completamente. Los científicos han teorizado durante mucho tiempo que la atención a un objeto en particular puede alterar la percepción al amplificar cierta actividad neuronal y suprimir la actividad de otras neuronas ("ruido" cerebral).

Ahora, los científicos de Salk han confirmado esta teoría al mostrar cómo demasiado ruido de fondo de las neuronas puede interrumpir la atención enfocada y hacer que el cerebro tenga dificultades para percibir los objetos. Los hallazgos, que aparecieron en ELIFE el 22 de febrero de 2019, podría ayudar a mejorar los diseños de prótesis visuales.

“Este estudio nos informa sobre cómo se codifica la información en los circuitos eléctricos del cerebro”, dice el profesor Salk. Juan Reynolds, autor principal del artículo. “Cuando un estímulo aparece ante nosotros, este activa una población de neuronas que son selectivas para ese estímulo. En la parte superior de esa respuesta evocada por el estímulo, se encuentran grandes fluctuaciones de baja frecuencia en la actividad neuronal.

Trabajos anteriores del laboratorio de Reynolds descubrieron que cuando se dirige la atención al estímulo, estas fluctuaciones de baja frecuencia se suprimen. Los modelos teóricos de procesamiento de información neuronal sugirieron que tales fluctuaciones deberían afectar la percepción y que la atención mejora la percepción al filtrar estas fluctuaciones.

Para probar esta idea directamente, los investigadores recurrieron a una tecnología de punta llamada optogenética, una técnica que puede afectar la actividad de las neuronas al hacer brillar láseres sobre proteínas activadas por luz. El equipo usó un protocolo de estimulación láser de baja frecuencia dirigido a una región visual del cerebro en animales para crear fluctuaciones de respuesta de baja frecuencia, las mismas fluctuaciones neuronales que la atención suprime. Midieron el impacto de esto en la capacidad del animal para detectar un pequeño cambio en la orientación de un estímulo visual presentado en una pantalla de computadora. Como predijo la teoría, el ruido añadido perjudicó la percepción. Luego, repitieron el experimento, pero usando un protocolo de láser diferente para inducir fluctuaciones en un rango de alta frecuencia que la atención no suprime. De acuerdo con la teoría, esto no tuvo impacto en la percepción.

"Esta es la primera vez que se prueba esta idea teórica de que el aumento del ruido de fondo puede dañar la percepción", dice el primer y correspondiente autor Anirvan Nandy, profesor asistente en la Facultad de Medicina de la Universidad de Yale y ex investigador de Salk. "Hemos confirmado que la atención funciona en gran medida al suprimir esta actividad coordinada de disparo de neuronas".

“Este trabajo abre una ventana al código neuronal y se convertirá en parte de nuestra comprensión de los mecanismos neuronales que subyacen a la percepción. Una comprensión más profunda del lenguaje neuronal de la percepción será fundamental en la construcción de prótesis visuales”, agrega Reynolds, titular de la Cátedra Fiona y Sanjay Jha en Neurociencia.

A continuación, los científicos planean examinar los diferentes tipos de células que componen el circuito visual en el cerebro para comprender mejor los fundamentos neurológicos de la atención y la percepción.

Otros autores incluyeron a Jonathan J. Nassi, anteriormente del Instituto Salk, y Monika P. Jadi de la Universidad de Yale.

El trabajo fue financiado por la Fundación de Investigación del Cerebro y el Comportamiento, los Institutos Nacionales de Salud (subvenciones R01 EY021827, T32 EY020503 y R00EY025026), el Plan para la Investigación en Neurociencia de los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Caritativa Gatsby.

DOI: 10.7554 / eLife.35123