O cerebro non espera a que ocorra algo inesperado para reaccionar. Cando se atopa nunha contorna impredicible, o hipocampo xera breves refachos de actividade eléctrica que preparan a cortiza visual para procesar a nova información. Así o indica un estudo internacional con participación da Universidade Politécnica de Madrid (UPM), publicado en Nature Neuroscience. O traballo baséase en rexistros intracraniais realizados a 17 pacientes con epilepsia que tiñan eléctrodos implantados por motivos clínicos.
Estas medicións permitiron rexistrar simultaneamente a actividade do hipocampo —unha rexión coñecida sobre todo polo seu papel na memoria— e de distintas áreas da cortiza visual mentres os participantes observaban secuencias de formas de cores.
Algunhas secuencias seguían patróns relativamente predicibles, mentres que noutras resultaba difícil anticipar que imaxe aparecería a continuación. Os participantes debían identificar cada estímulo entre catro opcións e pulsar o botón correspondente.
Ondas antes do estímulo
Os resultados mostran que, a medida que aumentaba a incerteza, o hipocampo producía con maior frecuencia e duración unhas ondas de alta frecuencia denominadas ripples. Estes refachos aparecían principalmente antes da presentación do seguinte estímulo, non como consecuencia da sorpresa provocada por este.
“Cando a contorna se volve impredicible, o hipocampo detéctao e empeza a emitir ripples con maior frecuencia e duración, antes de que apareza o seguinte estímulo”, explica Bryan Strange, director do Laboratorio de Neurociencia Clínica do Centro de Tecnoloxía Biomédica da UPM e un dos autores do estudo.
Os investigadores detectaron 2.728 destas ondas durante o experimento. A súa aparición relacionouse con cambios na actividade gamma da cortiza occipital e do xiro fusiforme, dúas zonas implicadas no procesamiento visual.
En concreto, os ripples previos ao estímulo reducían os cambios na actividade gamma da cortiza visual asociados coa incerteza. Despois, cando aparecía unha imaxe sorprendente, modulaban a resposta de erro de predición en áreas visuais de nivel superior.
Segundo os autores, esta coordinación permite que a información inesperada propáguese con maior rapidez e eficacia. O hipocampo actuaría así non só como un sistema relacionado co recordo, senón tamén como unha rexión capaz de estimar ata que punto será informativo o que está a piques de ocorrer.
Anticipar o impredecible
“O cerebro non se limita a esperar pasivamente a ver que pasa. Inviste recursos de forma anticipada para cartografar a incerteza”, sinala Strange.
O traballo amplía o coñecemento sobre os ripples hipocampales, estudados principalmente en animais e en relación coa consolidación e recuperación de recordos. Os novos resultados apuntan a que, en humanos, tamén interveñen na preparación doutras rexións cerebrais ante información difícil de predicir.
Os autores subliñan que a incerteza e a sorpresa son fenómenos distintos. A primeira describe o grao de imprevisibilidade antes de que ocorra un acontecemento, mentres que a segunda depende do inesperado que resulte unha vez sucedido. As análises mostraron que o aumento dos ripples estaba relacionado coa incerteza previa e non coa sorpresa posterior.
Implicacións clínicas
Os investigadores consideran que comprender esta comunicación entre o hipocampo e a cortiza pode resultar relevante para estudar trastornos neurolóxicos e psiquiátricos nos que esta coordinación está alterada, como a epilepsia, a esquizofrenia ou a enfermidade de alzhéimer.
Con todo, o estudo non avaliou a súa utilidade para diagnosticar estas patoloxías. A posible aplicación das ondas hipocampales como biomarcadores deberá investigarse en traballos específicos e con mostras máis amplas.
Na investigación tamén participaron a Universidade Complutense de Madrid, o Hospital Ruber Internacional, a Universidade e o Hospital Universitario de Zúric, a Klinik Lengg, o University College de Londres e a Charité–Universitätsmedizin Berlin, entre outras institucións.
Referencia: Human hippocampal ripples tune cortical responses based on predicted uncertainty (Publicado en Nature Neuroscience)
