- El estudio encontró que el colículo superior comienza a predecir estímulos visuales y táctiles antes de la percepción.
- El concepto de procesamiento predictivo indica que el cerebro se prepara continuamente para la entrada sensorial.
- La investigación utilizó fMRI de 7 Tesla para examinar la actividad del colículo superior, con una resolución de aproximadamente 1 milímetro.
- Los resultados desafían la comprensión tradicional de la neurociencia sobre la predicción, mostrando que estructuras profundas también participan en el procesamiento predictivo.
Científicos han descubierto que una pequeña estructura en el mesencéfalo comienza a predecir antes de que ocurran las percepciones visuales y físicas, lo que respalda la idea de que el cerebro no solo espera la entrada sensorial, sino que anticipa lo que está por suceder. Un nuevo estudio de investigadores del Massachusetts Institute of Technology y Northeastern University, publicado en Nature Neuroscience, sugiere que las áreas del cerebro que procesan información sensorial también ayudan a prepararse para estos estímulos inminentes. El colículo superior, descrito por los investigadores a Medical Xpress como "una de las estructuras del tronco encefálico más estudiadas", mostró patrones de actividad significativos antes de que los sujetos viesen imágenes o sintiesen presión física.
Los investigadores explican que este estudio se basa en un concepto conocido en neurociencia, el procesamiento predictivo. El cerebro no solo espera la entrada, sino que predice y se prepara continuamente, ya que "reaccionar después tiene un costo", señalaron los investigadores.
Métodos de investigación y participantes
Los investigadores utilizaron imágenes por resonancia magnética funcional (fMRI) de ultra alta resolución a 7 Tesla para examinar a 80 adultos. Con esta técnica, observaron la actividad del colículo superior con una resolución de aproximadamente 1 milímetro. La mitad de los participantes vieron imágenes, mientras que la otra mitad sintió presión mecánica en el pulgar izquierdo. Los investigadores dijeron a Medical Xpress que estos métodos estaban impulsados por dos preguntas: "Queremos responder a dos preguntas. Primero, ¿está organizado el colículo superior humano como se ha mostrado en estudios en animales, es decir, con su capa superior centrada en la visión y la inferior en el tacto?
En segundo lugar, ¿cómo reacciona cuando se anticipa que un tipo de estímulo sensorial está por llegar?" Antes de los estímulos, estos participantes realizaron una tarea de decisión basada en formas. Los investigadores luego compararon los cambios que ocurrieron entre los dos estados de actividad. Los estímulos visuales generaron más actividad en la capa superficial del colículo superior, mientras que el tacto provocó más actividad en niveles más profundos. "Lo más importante es que incluso antes de que lleguen los estímulos, cuando las personas simplemente están esperando una imagen o un toque, este patrón de especificidad de capas también se hace evidente", según reportó Medical Xpress.
Mecanismos neuronales del procesamiento predictivo
El estudio señala que la naturaleza de la experiencia sensorial anticipada presenta diferentes patrones de actividad en el colículo superior. Los investigadores utilizaron aprendizaje automático para determinar si los patrones de actividad cerebral podían distinguir entre experiencias visuales y táctiles. Observaron patrones similares durante la anticipación y la estimulación real, corroborando los hallazgos preliminares de las exploraciones cerebrales. Los investigadores también detectaron estas respuestas predictivas en dos áreas de procesamiento sensorial del tálamo, lo que sugiere que la anticipación involucra múltiples estructuras ubicadas por debajo de la corteza cerebral. Este estudio desafía la comprensión tradicional en neurociencia. Generalmente, la predicción se considera una "función de alto nivel que ocurre en la corteza", según Medical Xpress.
Sin embargo, el estudio indica que las estructuras cerebrales profundas que transmiten información a la corteza son parte de una red más amplia que se prepara para la entrada inminente. Los investigadores reconocieron algunas limitaciones, como la falta de registros de movimientos oculares durante el escaneo y la incertidumbre. Algunas de las actividades observadas pueden ser simplemente expectativas generales relacionadas con el experimento en sí. A pesar de esto, estos hallazgos sugieren que el colículo superior participa en el procesamiento predictivo, en lugar de simplemente reaccionar a la información que se avecina. "En resumen, este estudio sugiere que los núcleos subcorticales no son receptores pasivos de la entrada sensorial, sino que responden tanto a la entrada sensorial del mundo externo como que también realizan predicciones", concluyeron los investigadores.
Los investigadores resumieron en el estudio.
El papel del colículo superior en la predicción de la percepción
Este estudio revela el papel activo del colículo superior en el proceso de percepción, desafiando la noción tradicional de que la entrada sensorial es procesada únicamente por la corteza. La investigación muestra que el colículo superior no solo reacciona a los estímulos inminentes, sino que también participa en la predicción, lo que podría tener importantes implicaciones para entender cómo el cerebro procesa la información sensorial. Este hallazgo no solo tiene un profundo impacto en el campo de la neurociencia, sino que también podría inspirar futuras aplicaciones en inteligencia artificial y aprendizaje automático, especialmente en la simulación de procesos de percepción humana.