Investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona demuestran que el procesamiento predictivo del cerebro humano, capaz de anticipar según la experiencia, está codificado en bandas de determinadas frecuencias, y aportan evidencia de que se puede modular “artificialmente”. El avance abre el camino a nuevas terapias para restaurar el sistema de predicciones cuando está afectado por la salud mental.
El cerebro humano funciona de manera predictiva, anticipando constantemente la información sensorial en base a un modelo interno del mundo desarrollado por la experiencia acumulada. Cuando detecta errores en las predicciones, al compararlas con las señales que le llegan de los sentidos, actualiza este modelo para minimizar futuros errores.
Según la literatura existente, el procesamiento predictivo se implementa en el cerebro a través de señales que “viajan” en forma de ondas por varias áreas de la corteza cerebral en diferentes bandas de frecuencia: oscilaciones beta (12-30 Hz) para las predicciones y gamma (30-90 Hz) para los errores de predicción.
Ahora, un equipo de investigación liderado por la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) ha dado un paso clave para comprender cómo se produce el procesamiento predictivo en el cerebro humano y muestra cómo puede ser modulado a través de la estimulación eléctrica no invasiva.
El estudio, publicado en la revista Cerebral Cortex, lo han llevado a cabo investigadores del Instituto de Neurociencias (INc-UAB) y del Departamento de Psicología Clínica y de la Salud de la UAB, de la Clínica Mayo y de la Universidad de Múnich (Alemania), dirigido por la profesora ICREA Lorena Chanes.
Los autores han estimulado eléctricamente de manera selectiva y no invasiva una área prefrontal izquierda de la corteza cerebral para modular estas señales y comprobar el efecto sobre una tarea de predicciones emocionales y percepción social.
El experimento ha implicado a 75 participantes, a los que se ha pedido que hagan predicciones sobre las expresiones faciales que mostrarían varios individuos en diferentes contextos emocionales evocadores de alegría, tristeza o miedo.
Durante la tarea, los investigadores han aplicado a los participantes estimulación eléctrica no invasiva, mediante un casco con electrodos, y han analizado también la actividad cerebral con electroencefalografía.
Los investigadores han constatado que la estimulación a una frecuencia de 20 Hz (dentro de la franja de ondas beta) tiene un impacto en las predicciones sobre expresiones faciales, haciéndolas más estereotípicas: los individuos tienden a esperar, en mayor grado que cuando no hay estimulación, una expresión sonriente ante un escenario que sugiere alegría, una expresión a punto de llorar frente un contexto triste y un rostro con los ojos muy abiertos ante un escenario de miedo.
El impacto de la estimulación eléctrica se refleja también en la electroencefalografía, que muestra un aumento de la actividad cerebral en la banda de la frecuencia utilizada en la zona en que se aplica.
Los procesos predictivos están codificados en el cerebro en bandas de frecuencia específicas y pueden ser modulados de manera no invasiva
“Este resultado, junto con la ausencia de modulación a una frecuencia diferente, muestra que los procesos predictivos están codificados en el cerebro en bandas de frecuencia específicas y que pueden ser modulados de manera no invasiva para modificar ‘artificialmente’ el comportamiento en una tarea”, señala Lorena Chanes.
El estudio aporta información nueva sobre el funcionamiento del procesamiento predictivo, estableciendo las bases para entender cómo se puede ver alterado en condiciones relacionadas con la salud mental y cómo, potencialmente, podría ser restablecido a través de métodos no invasivos.
“Un número creciente de condiciones están siendo descritas en términos de disrupciones de procesamiento predictivo, tal como hemos visto, por ejemplo, en un estudio previo en relación con la depresión. En este sentido y a pesar de que el efecto observado es pequeño, podría abrir la puerta a desarrollar en un futuro herramientas terapéuticas basadas en este tipo de modulaciones”, añade la investigadora de la UAB.
Los autores también señalan que sus observaciones podrían extenderse más allá del ámbito de la percepción social. “El procesamiento predictivo es un mecanismo fundamental de funcionamiento cerebral y, por lo tanto, tiene implicaciones más allá del campo de las expresiones faciales y la percepción social. Es posible que modulaciones como las que hemos observado en este estudio se puedan observar también en otras tareas cognitivas. Será algo a explorar en futuras investigaciones”, apuntan.
Referencia:
Lorena Chanes, et al. “Noninvasive modulation of predictive coding in humans: causal evidence for frequency-specific temporal dynamics”. Cerebral Cortex, (2023)
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