Se ha sugerido que la parte de la red cerebral que soporta las regiones cerebrales de la conciencia debería estar conectada bidireccionalmente porque tanto los procesos de retroalimentación como los de retroalimentación son necesarios para la experiencia consciente. Por ejemplo, estudios previos que examinaron la percepción visual han demostrado que la percepción consciente no surge cuando solo hay procesamiento de retroalimentación, mientras que surge cuando hay retroalimentación y procesamiento de retroalimentación. Crédito: Jun Kitazono
La ciencia puede estar un paso más cerca de comprender dónde reside la conciencia en el cerebro. Un nuevo estudio muestra la importancia de ciertos tipos de conexiones neuronales en la identificación de la conciencia.
La investigación, publicada en Corteza cerebralfue dirigido por Jun Kitazono, autor correspondiente e investigador del proyecto en el Departamento de Estudios de Sistemas Generales de la Universidad de Tokio.
«Dónde reside la conciencia en el cerebro ha sido una de las preguntas más importantes de la ciencia», dijo el profesor asociado Masafumi Oizumi, autor correspondiente y jefe del laboratorio que realiza el estudio. «Aunque no hemos llegado a una respuesta concluyente, se ha acumulado mucha evidencia empírica en el curso de la búsqueda de los mecanismos mínimos suficientes para la experiencia consciente, o los correlatos neuronales de la conciencia».
Para este estudio, el equipo dio un paso hacia la identificación de las subredes mínimamente suficientes en el cerebro que respaldan la experiencia consciente.
Para identificar las áreas del cerebro donde reside la conciencia, los investigadores buscaron un sello distintivo específico de la conciencia dentro de las redes neuronales del cerebro: vías bidireccionales. Cuando vemos algo o experimentamos una sensación, nuestro cerebro recibe información. Esto se denomina señal de avance, pero recibir tales señales de avance no es suficiente para la conciencia. Nuestros cerebros también necesitan devolver información, en lo que se llama retroalimentación. No todas las partes del cerebro pueden recibir información tanto de retroalimentación como de retorno. Los investigadores plantearon la hipótesis de que estas conexiones bidireccionales son un sello distintivo esencial de las partes del cerebro responsables de la conciencia.
El algoritmo propuesto puede descomponer toda la red jerárquicamente, en la parte de la red con las conexiones bidireccionales más fuertes, la parte con la segunda más fuerte, y así sucesivamente. Crédito: Jun Kitazono
«El procesamiento de retroalimentación solo es insuficiente para que los sujetos perciban conscientemente los estímulos; más bien, la retroalimentación también es necesaria, lo que indica la necesidad de un procesamiento bidireccional. El componente de retroalimentación desaparece no solo durante la pérdida de contenidos específicos de la conciencia en estados despiertos, sino también durante estados inconscientes donde generalmente se pierden las experiencias conscientes, como la anestesia general, el sueño y los estados vegetativos», dijo Kitazono. También explicó que no importa si estás mirando a un humano, un mono, un ratón, un pájaro o una mosca; la bidireccionalidad del procesamiento sigue siendo esencial.
Los investigadores utilizaron un conectoma de ratón y técnicas computacionales para probar su idea. Un conectoma es un mapa detallado de las conexiones en el cerebro. Primero, desarrollaron un algoritmo eficiente para extraer las partes del cerebro con fuertes conexiones bidireccionales, llamadas complejos. Luego, aplicaron el algoritmo al conectoma del ratón.
“Descubrimos que los complejos extraídos con mayor bidireccionalidad no estaban distribuidos uniformemente entre todas las regiones principales, sino que se concentraban en las regiones corticales y las regiones talámicas”, dijo Kitazono. «Por otro lado, las regiones en las otras regiones principales tienen una bidireccionalidad baja. En particular, las regiones en el cerebelo tienen una bidireccionalidad mucho más baja».
Estos hallazgos se alinean con el lugar donde los científicos han pensado durante mucho tiempo que la conciencia reside en el cerebro. La corteza cerebral, ubicada en la superficie del cerebro, contiene áreas sensoriales, áreas motoras y áreas de asociación que se consideran esenciales para la experiencia de la conciencia. También se ha pensado que el tálamo, ubicado en el medio del cerebro, está relacionado con la conciencia y, en particular, la interacción entre el tálamo y las regiones corticales, denominada bucle tálamo-cortical, se considera importante para la conciencia. Estos resultados apoyan la idea de que la bidireccionalidad en la red cerebral es clave para identificar el lugar de la conciencia.
La neurociencia convencional ha estudiado la relación de qué tipo de actividad cerebral r ocurre en respuesta a un estímulo externo s (p. ej., la imagen de una manzana). Si escribimos esta relación usando la función f como r=f(s), podemos decir que aclarar la función f es la principal investigación que ha estado haciendo la neurociencia convencional. Tal investigación ha revelado mucho sobre el mecanismo de procesamiento de la información, es decir, cómo el cerebro procesa la información de los estímulos externos. Por otro lado, nuestro cerebro no solo procesa información del mundo exterior, sino que también produce la experiencia subjetiva de “ver una manzana”. El objetivo final del Oizumi Lab es comprender teóricamente la experiencia subjetiva y la conciencia producida por el cerebro: es decir, aclarar la función g que conecta la actividad cerebral r y la conciencia C, donde C es la conciencia producida a partir de la actividad cerebral r (C =g(r)). Crédito: Masafumi Oizumi
Los investigadores enfatizaron que todavía están trabajando para identificar el lugar de la conciencia.
«Este estudio se enfoca solo en las conexiones anatómicas ‘estáticas’ entre las neuronas o las áreas del cerebro. Sin embargo, la conciencia es ‘dinámica’, cambiando de un momento a otro dependiendo de la actividad neuronal», dijo Oizumi. «Aunque las conexiones anatómicas nos dicen cómo se propagaría la actividad neuronal y cómo interactuarían las áreas del cerebro, necesitamos investigar directamente la dinámica de la actividad neuronal para identificar el lugar de la conciencia en un momento dado».
Como próximo paso, dijo que el equipo actualmente está analizando las redes del cerebro basadas en la actividad en varios tipos de grabaciones neuronales.
«El objetivo final de nuestro laboratorio es encontrar la relación matemática entre la conciencia y el cerebro», dijo Oizumi. «En este estudio, hemos intentado relacionar las propiedades de la red del cerebro con el lugar de la conciencia. Seguiremos investigando la relación entre la conciencia y el cerebro, hacia cuál es nuestro objetivo final».
La red cerebral que impulsa los cambios en la conciencia
Jun Kitazono et al, Núcleos conectados bidireccionalmente en un conectoma de ratón: hacia la extracción de las subredes cerebrales esenciales para la conciencia, Corteza cerebral (2022). DOI: 10.1093/cercar/bhac143
Citación: Determinación de la conciencia en cerebros de animales usando un ‘mapa cerebral’ de ratón (29 de julio de 2022) recuperado el 29 de julio de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-07-conciencia-animal-brains-mouse-brain.html
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