Un área del cerebro juega un papel inesperado en la toma de decisiones

El colículo superior es una región del cerebro medio que tradicionalmente se ha considerado clave para ayudar a los animales a orientarse hacia lugares importantes en el espacio, como dirigir la vista y la cabeza hacia un destello de luz. Sin embargo, una nueva investigación de la Universidad de Chicago revela que esta parte del cerebro también participa en tareas cognitivas complejas, como la categorización visual y la toma de decisiones.

Los científicos midieron la información presente en los patrones de actividad neuronal en varias regiones cerebrales involucradas en decisiones de categorización visual. Se monitoreó la actividad en el colículo superior (CS) y en una parte de la corteza parietal posterior (CPP), una zona del cerebro importante para las decisiones de categorización visual.

Sorprendentemente, los investigadores observaron que la actividad en el CS era incluso más relevante que en la CPP a la hora de guiar las decisiones de los sujetos, lo que sugiere que esta área ayuda a coordinar procesos cognitivos de alto nivel, normalmente asociados con la neocorteza. Los hallazgos se han publicado en Nature Neuroscience.

Una región cerebral ancestral con capacidades sorprendentes

Todos los animales, desde peces y reptiles, hasta mamíferos como los primates y los humanos, necesitan distinguir y categorizar rápidamente los objetos en su campo visual para determinar, por ejemplo, si el objeto que se acerca es un obstáculo o una amenaza, o si un movimiento repentino pertenece a un depredador o a una presa.

El colículo superior es una región del cerebro que se ha conservado evolutivamente en todos los vertebrados, que ayuda a orientar los movimientos de la cabeza y los ojos hacia estímulos visuales, y se creía que su función principal era iniciar acciones motoras reflejas transmitiendo señales de otras regiones del cerebro. Sin embargo, investigaciones recientes han mostrado que también participa en tareas más complejas, como seleccionar un punto de orientación o prestar atención a estímulos en diferentes ubicaciones espaciales.

Cuando nos preguntan qué cenamos la noche anterior, a menudo movemos los ojos hacia arriba, como si la respuesta estuviera escrita en el techo

Freedman y su equipo han estado estudiando durante años otras áreas corticales conectadas anatómicamente con el colículo superior, las cuales están involucradas en tareas de toma de decisiones más abstractas. En este nuevo estudio, entrenaron a monos para realizar una tarea de toma de decisiones visuales en la que observaban imágenes en una pantalla y recibían una recompensa en forma de jugo de fruta si conseguían asignar las imágenes a su categoría correspondiente.

Mientras los sujetos realizaban la tarea, los investigadores registraron la actividad neuronal en el CS y en el área intraparietal lateral (LIP), parte de la CPP que el laboratorio de Freedman ya había vinculado con decisiones de categorización. Dado que la tarea requería que los animales mantuvieran la mirada en un punto fijo e indicaran sus elecciones mediante un movimiento de la mano, el diseño del experimento aislaba la actividad cerebral relacionada con la categorización, no con los movimientos de los ojos o la cabeza, que tradicionalmente se asocian con el CS.

Los investigadores notaron mucha actividad en el colículo superior relacionada con la categorización de las imágenes, y esta actividad era incluso más pronunciada que en la CPP. Además, realizaron un experimento en el que inyectaron un fármaco para adormecer temporalmente el CS durante la misma tarea. Aunque la mayoría de las funciones motoras y visuales no se vieron afectadas, la capacidad de los sujetos para categorizar correctamente las imágenes se vio drásticamente reducida hasta que los efectos del fármaco desaparecieron.

“Nuestros resultados muestran que esta área es realmente importante para la tarea”, afirmó Freedman. “Incluso en tareas en las que los animales no necesitan mover los ojos ni dirigir su atención a diferentes lugares, el colículo superior está involucrado en estos comportamientos cognitivos más complejos”.

Movimientos oculares y gestos con las manos para intentar recordar

Freedman señaló que, además de ser sorprendente encontrar esta actividad en el CS, podría indicar algo sobre por qué esta región del cerebro se involucra en tareas tan complejas. Dado que está presente en todos los vertebrados, desde los tiburones más primitivos hasta los humanos modernos, fue una de las primeras regiones cerebrales en evolucionar para procesar estímulos visuales y generar movimientos correspondientes. Pero en este estudio, también se involucra en funciones no espaciales. ¿Podría esto ser una señal de que el procesamiento espacial proporciona un impulso especial para resolver problemas?

Freedman hizo referencia a los movimientos oculares y gestos con las manos que solemos hacer cuando intentamos recordar algo o tomar decisiones. Por ejemplo, cuando nos preguntan qué cenamos la noche anterior, a menudo movemos los ojos hacia arriba, como si la respuesta estuviera escrita en el techo. O cuando estamos decidiendo entre dos opciones, podemos mover las manos hacia arriba y hacia abajo, como si fueran los dos lados de una balanza.

“Parte de esta información podría estar diciéndonos que la razón por la que hacemos estos tipos de gestos espaciales es porque las partes del cerebro responsables del procesamiento espacial están siendo reclutadas para ayudarnos a realizar funciones cognitivas no espaciales”, comentó Barbara Peysakhovich, primera autora del estudio. Además, todos hemos experimentado la sensación de entender mejor algo cuando lo vemos en un gráfico en lugar de leerlo en un texto largo.

“Dicen que una imagen vale más que mil palabras, incluso un diagrama espacial muy simple puede transmitir mucha más información de la que podríamos describir con palabras”. “Es como si el cerebro hubiera creado un hermoso papel cuadriculado mental que puede usar para resolver tanto problemas espaciales, como no espaciales”, concluye Freedman.