Donde la imaginación vive en tu cerebro

La capacidad de conjurar futuros posibles o realidades alternativas es la otra cara de la memoria. Ambas facultades cohabitan en la región del cerebro llamada hipocampo.

Henry Molaison, conocido durante años como "HM", era famoso por no poder formar nuevos recuerdos. Si alguien que había conocido salía de la habitación y regresaba varios minutos después, lo saludaba de nuevo como si fuera la primera vez. Debido a la cirugía para tratar la epilepsia intratable, H M. carecía de una estructura cerebral con forma de caballito de mar llamada hipocampo y tenía amnesia. Su caso ayudó a establecer el hipocampo como motor de la memoria.

En los últimos años, los científicos han descubierto otro déficit esencial que agobia a las personas con amnesia del hipocampo: no pueden visualizar el abanico de posibilidades que deben tener en cuenta para hacer planes futuros. Cuando los investigadores le pidieron a un grupo de personas con daño en el hipocampo que se describieran a sí mismos en una escena ficticia, por ejemplo, acostados en una playa de arena blanca, no respondieron en gran medida y solo produjeron imágenes fragmentadas. Los escáneres cerebrales de personas sanas, por el contrario, mostraron que su hipocampo se activaba aún más cuando imaginaban el futuro que cuando evocaban el pasado.

Desde entonces, los estudios de la actividad neuronal en ratas respaldan la idea de que el hipocampo desempeña un papel central en la imaginación. "Todavía es responsable de crear recuerdos de lo que está sucediendo en este momento", dice Loren Frank, neurocientífico de sistemas en el Instituto Médico Howard Hughes y la Universidad de California, San Francisco. "Y ahora parece que también es responsable de desplegar posibilidades". Frank y sus colegas exponen su caso en un artículo titulado "La imaginación como función fundamental del hipocampo", que se publicó en Philosophical Transactions of the Royal Society B.

Ese papel dual tiene sentido, dicen los expertos, en parte porque la imaginación depende en gran medida, si no exclusivamente, de la memoria. "¿Por qué hablamos de la imaginación separadamente de la memoria? Desde el punto de vista público [hablar de ellos juntos] es una idea loca. Pero puedes decirlo de una manera simple: no hay absolutamente ninguna manera de que puedas imaginar algo sin el pasado". ”, dice György Buzsáki, neurocientífico de sistemas de la Universidad de Nueva York, que no participó en el artículo.

Además, ambas habilidades involucran esencialmente el mismo proceso: combinar fragmentos de experiencia con emociones, comentarios internos y cosas que la gente ha leído o escuchado, dice Donna Rose Addis, neurocientífica cognitiva del Instituto de Investigación Rotman en Toronto y la Universidad de Toronto, que tampoco participó en la revisión reciente. Este proceso puede incluso distorsionar los recuerdos mezclándolos con material imaginario. "La memoria es una forma de imaginación", dice Addis.

Desde el punto de vista de Frank, la imaginación le da a la memoria un propósito: ayudarnos a tomar decisiones basadas en lo que hemos aprendido, por ejemplo, decidir evitar un alimento que alguna vez nos enfermó. "Desde una perspectiva evolutiva, estamos razonablemente seguros de que el propósito de los recuerdos está en el futuro", dice Frank. "Los recuerdos te permiten tomar experiencias que tienes y recuperarlas para hacer predicciones sobre lo que sucederá a continuación". Esta cadena de eventos neuronales incluso vuelve sobre sí misma. También necesitamos formar memorias de nuestras simulaciones del futuro para que cuando tengamos una experiencia, tengamos algo en lo que basarnos. "Descubrimos que la codificación de una simulación imaginada también involucra al hipocampo", dice Addis.

Gran parte de la evidencia reciente de las raíces de la imaginación en el cerebro se basa en un descubrimiento ganador del Premio Nobel en la década de 1970 de "células de lugar" en el hipocampo. Cuando una rata recorre un laberinto, la actividad de estas células cambia de manera predecible según la posición del animal en el laberinto. Estas células del hipocampo le dicen a un animal dónde se encuentra en el mundo. Esta función parecía distinta de la imaginación hasta que Frank y sus colegas demostraron que la actividad de estas células no siempre representa la ubicación real de un animal.

Los patrones de disparo de las células de lugar se repiten unas ocho veces por segundo en las ratas, formando lo que se llama el ritmo theta. Y dentro de cada ciclo, los investigadores encontraron que los patrones cambian progresivamente para representar tres ubicaciones diferentes para el animal que están separadas en el tiempo: el lugar en el que estaba, su posición actual y, al final del ciclo, una posible ubicación futura. "La actividad neuronal tiene esta estructura inconfundible donde, en ciertos momentos, se parece a lo que el animal está experimentando en el presente. En estos otros momentos, parece una experiencia imaginaria", dice Kenneth Kay, investigador postdoctoral en el Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute de la Universidad de Columbia y coautor del artículo.

Lo que una rata parece estar imaginando en cualquier ciclo dado varía. Cuando la rata se acerca a un cruce en T en un laberinto, la actividad theta tardía alterna entre dos posibles futuros inmediatos: un giro a la izquierda en un ciclo y un giro a la derecha en el siguiente. Es como si el animal estuviera planeando su próximo movimiento, similar a un jugador de fútbol que corre hacia una pelota y recorre varios escenarios antes de decidir una jugada.

En otros casos, esa actividad theta tardía denota un lugar más distante en el laberinto, como si la mente de los animales vagara hacia otra escena o escenario, tal vez algún lugar en el que preferirían estar. Los investigadores también encontraron casos en los que esta parte del ciclo de la imaginación reflejaba una dirección de viaje hipotética que difería del rumbo direccional real del animal. "Están representando cosas que pueden pensarse más o menos como posibilidades o hipotéticas, cosas que podrían ser pero no son necesariamente el caso en términos de un futuro posible o simplemente una realidad alternativa", dice Frank.

La mera existencia de actividad espontánea dentro del hipocampo que no está necesariamente ligada a un lugar específico, dicen algunos expertos, insinúa un proceso de pensamiento interno que está separado de la realidad. "Ese ritmo [de la onda theta] no proviene del medio ambiente", dice Kay. "Eso recuerda mucho la noción de que nuestras imaginaciones provienen de nosotros mismos, y no de esta realidad externa".

Otra forma de imaginación parece ocurrir cuando un animal no está viajando por el espacio sino que está comiendo, acicalándose o distraído. En estos momentos, los científicos han detectado ráfagas de actividad en el hipocampo llamadas "ondas de ondas agudas", que también ocurren durante el sueño, que parecen representar repeticiones mentales de eventos pasados. Las repeticiones ocurren unas 10 veces más rápido que el evento original, una recreación que recuerda la experiencia humana. "Una gran ventaja de usar nuestras mentes para pensar en las cosas a veces es que podemos jugar rápidamente con las cosas, podemos simularlas rápidamente", dice Kay.

Si bien estas repeticiones mentales son una forma de recuerdo, también pueden representar eventos que el animal no ha experimentado, dice Frank. Algunas ondas de ondas agudas parecen conectar dos trayectorias que un animal había experimentado por separado pero no juntas, dice. La actividad ondulatoria puede, en esencia, construir un mapa mental para que el animal pueda recorrer mentalmente nuevos caminos, como atajos y desvíos. En este contexto, el hipocampo parece estar actuando para combinar eventos pasados ​​de nuevas maneras, algo que "se parece más a la imaginación que a reproducir el pasado o predecir el futuro", dice Lynn Nadel, profesora emérita de ciencia cognitiva y psicología. en la Universidad de Arizona, que no contribuyó al artículo reciente.

Los experimentos de actividad neuronal en roedores son importantes, dicen los expertos, porque sitúan la idea de la imaginación en una realidad física: la del propio cerebro. "Esto nos da la oportunidad de tomar un concepto cognitivo borroso como la imaginación" y vincularlo con la actividad cerebral, dice Daphna Shohamy, neurocientífica cognitiva de la Universidad de Columbia, que no participó en esos estudios ni en el artículo de revisión.

Sin embargo, los mundos internos de los humanos son ricos y los estudios de células de lugar en ratas pueden no representar todos los tipos de imaginación humana. Los resultados de los animales se conectan más directamente con la imaginación que se basa en la experiencia y la acción, como en la planificación de una estrategia para moverse por el mundo, dice Nadel. Pero otros expertos creen que el hipocampo tiene un repertorio mucho más amplio: también puede forjar lazos entre ideas e información. "No creo que al hipocampo le importe realmente lo que estás conectando", dice Addis.

Parte del trabajo de Shohamy respalda la idea de que el hipocampo podría ser importante para las simulaciones mentales que no están enraizadas en el tiempo o el lugar. Ella descubrió que las personas con daño en el hipocampo son mucho más lentas que las que no tienen daño cerebral para elegir entre alimentos, por ejemplo, un Kit Kat versus M&M, que les gustan igualmente. El problema parece ser que les cuesta imaginar cómo son las opciones. "Parece que pasan más tiempo tratando de evocar la evidencia", dice Shohamy. Al final, hacen una elección al azar.

Aunque el hipocampo puede desempeñar un papel central en la imaginación, de ninguna manera está realizando un acto en solitario. Necesita la cooperación de otras áreas del cerebro. Frank compara el hipocampo con un director de orquesta que activa las neuronas en otras regiones que representan las imágenes, los sonidos y los olores que son parte de un recuerdo o "encajan en alguna cosa imaginada".

Un misterio es cómo la gente separa una sinfonía real de la música que suena en su cabeza. "Es sorprendente que no todos seamos psicóticos todo el tiempo, que no todos estemos delirando, porque nuestros cerebros claramente están inventando cosas la mayor parte del tiempo sobre cosas que podrían ser", dice Frank. Los nuevos datos del grupo de Frank sugieren que el cerebro puede usar la información sensorial, por ejemplo, la sensación de un pie golpeando el suelo mientras camina, para marcar lo que es real frente a lo que está solo en el ojo de la mente y así aterrizar esta colmena de actividad neuronal en el físico. mundo. El cerebro, dice, separa la realidad de la ficción reconciliando la información que recibe del mundo exterior con sus propios modelos internos.

ingrid wickelgrenes un periodista científico independiente con sede en Nueva Jersey.

Felipe De Brigard

Michael D. Lemonick y Steve Mirsky

Roberto Martone | Opinión