Usamos geometría neuronal para fabricar nuestros pensamientos

Una nueva investigación ha “filmado” el proceso a través del cual el cerebro alumbra un pensamiento crítico para la cognición humana. Pero todavía seguimos sin saber muy bien lo que es un pensamiento.

El cerebro está compuesto principalmente por neuronas, células nerviosas que generan impulsos eléctricos para la comunicación. Se estima que el cerebro humano tiene alrededor de cien mil millones de neuronas.

Los pensamientos humanos ya están a la venta

Esas neuronas viven una actividad frenética: se valen de sustancias químicas conocidas como neurotransmisores, para generar señales eléctricas que se propagan como una onda a miles de neuronas, lo que conduce a la formación continua de pensamientos.

Aunque sabemos que los pensamientos son el resultado de procesos neuronales complejos que generan la formación de representaciones abstractas en el cerebro, todavía seguimos sin saber muy bien qué es un pensamiento, asegura en Current Biology Tim Bayne, filósofo de la Universidad de Monash en Australia y autor de Thought: A very short introduction.

Álgebra conceptual

Un estudio de 2015, coescrito por los investigadores de la Universidad de Harvard Steven Frankland y Joshua Greene, sugirió que dos regiones cerebrales adyacentes permiten a los humanos construir nuevos pensamientos utilizando una especie de álgebra conceptual, imitando las operaciones de las computadoras de silicio, con poblaciones neuronales distintas que representan respuestas a preguntas básicas de significado como “¿quién lo hizo?” y “¿a quién se lo hicieron?”.

Frankland y Greene fueron los primeros en señalar regiones específicas del cerebro que codifican esa sintaxis mental, concluyendo que el cerebro parece reutilizar los mismos patrones en múltiples oraciones, lo que implica que estos patrones funcionan como símbolos que sirven de base a la formación de los pensamientos.

Esa capacidad de utilizar una serie de conceptos repetibles para formular nuevos pensamientos puede ser parte de lo que hace que la cognición humana sea única y excepcionalmente poderosa, según ambos investigadores.

Sin embargo, la comprensión de cómo se forman los pensamientos en el cerebro sigue siendo uno de los mayores desafíos que persisten en el campo de la neurociencia.

Nuevo dato para el misterio

Un nuevo estudio, realizado por el Instituto Zuckerman de Columbia y publicado en la revista Nature, aporta algo nuevo a este misterio: ha capturado la visión más clara hasta la fecha de cómo las células cerebrales representan el razonamiento inferencial, que es el que permite llegar a conclusiones a partir de información o datos recibidos, utilizando razonamientos y suposiciones. Es como si hubiéramos filmado el proceso a través del cual el cerebro alumbra un pensamiento crítico para la cognición humana.

"Este trabajo aclara una base neuronal para el conocimiento conceptual, que es esencial para razonar, hacer inferencias, planificar e incluso regular las emociones", explica Daniel Salzman, coautor del artículo de Nature.

Utilizando grabaciones eléctricas de más de 3.000 neuronas en 17 voluntarios con epilepsia, los investigadores pudieron monitorear cómo las células del cerebro representan un proceso de aprendizaje crítico para el razonamiento inferencial o deductivo.

Prueba y error

En el experimento, los participantes debían descubrir, mediante prueba y error, las asociaciones correctas entre imágenes (de automóviles o fruta) y la pulsación de un botón izquierdo o derecho.

A medida que los participantes aprendían estas asociaciones, los investigadores cambiaban las reglas, lo que obligaba a los voluntarios a deducir nuevas reglas.

Este proceso permitió a los científicos observar cómo el cerebro abstrae y representa estas deducciones, especialmente las representaciones abstractas que emergen en las neuronas del hipocampo durante el razonamiento inferencial. Constantemente, hacemos representaciones abstractas para referirnos a las propiedades o características de las cosas y fenómenos que observamos cada día.

Los científicos comparan las tareas del experimento con los voluntarios con las deducciones que hacemos constantemente, y sin apenas darnos cuenta, en la vida cotidiana, como las que a menudo hacen los turistas cuando viajan a Londres: asumen que los coches circulan por la izquierda, por lo que hay que mirar a la derecha cuando quieren cruzar una calle. Es el mismo proceso deductivo que vivieron los voluntarios del experimento.

Geometría neuronal

Los investigadores caracterizaron la geometría representacional en 3D de poblaciones de neuronas en el hipocampo, la amígdala, la corteza frontal medial y la corteza temporal ventral de pacientes neuroquirúrgicos que se formaban durante el experimento.

De esta forma descubrieron que las representaciones abstractas emergen en las neuronas del hipocampo humano durante las deducciones lógicas, lo que sugiere que las geometrías representacionales abstractas son importantes también para la cognición compleja.

Este nuevo estudio proporciona una comprensión más profunda de cómo el cerebro humano es capaz de realizar inferencias y adaptarse a entornos cambiantes a través de la acción pensante propia de la cognición, concluyen los autores de este trabajo.

Pero, desde luego, no despeja todas las dudas que existen sobre la naturaleza y formación de los pensamientos que nos llevan a tomar decisiones, desde las más triviales hasta las más trascendentales, tanto para nosotros como para los demás.

Repensar el pensamiento

Todavía estamos en este pantano cognitivo que muchas veces nos lleva a situaciones penosas provocadas por nuestras decisiones, de las que después no sabemos cómo salir.

Solo nos queda asumir lo que decía Goethe en Fausto hace ya 200 años: todo lo que vale la pena pensar ya ha sido pensado; sólo hay que intentar pensarlo de nuevo. Incluso habría que repensar lo qué es un pensamiento, sugiere la nueva investigación.

La geometría neuronal que aportan Salzman y su equipo en los procesos de formación de pensamientos, es tal vez una buena pista para aclararnos y poder salir del laberinto mental en el que vivimos.

Referencia

Abstract representations emerge in human hippocampal neurons during inference. Hristos S. Courellis et al. Nature (2024). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-024-07799-x.