Cómo emerge la conciencia en el cerebro es el mejor misterio. Los científicos generalmente están de acuerdo en que la conciencia se basa en múltiples regiones cerebrales que trabajan en conjunto. Pero las áreas y las conexiones neuronales que respaldan nuestra percepción del mundo se han mantenido difícil de alcanzar.
A nuevo estudiopublicado en Cienciaofrece una respuesta potencial. Un equipo chino registró la actividad neuronal de personas con electrodos implantados en sus cerebros mientras realizaban una tarea visible. Llamado tálamo, los científicos han planteado la hipótesis de que el área en forma de huevo es una información de realización de relé central en múltiples regiones cerebrales.
Estudios previos que buscan los mecanismos cerebrales subyacentes a la conciencia a menudo se han centrado en la corteza, las regiones más externas del cerebro. Se sabe muy poco sobre cómo las estructuras cerebrales más profundas contribuyen a nuestro sentido de percepción y yo.
Al registrar simultáneamente la actividad neuronal tanto del tálamo como de la corteza, el equipo encontró una señal related a una onda que solo apareció cuando los participantes informaron haber visto una imagen en una prueba. Las señales visuales diseñadas específicamente para no alcanzar la conciencia tenían una respuesta cerebral diferente.
Los resultados respaldan la thought de que partes del tálamo “juegan un papel de puerta” para el surgimiento de la percepción consciente, escribió el equipo.
El estudio es “realmente notable” dicho Christopher Whyte en la Universidad de Sydney, que no estuvo involucrado en el trabajo, a Naturaleza. Uno de los primeros en registrar simultáneamente la actividad en las regiones cerebrales profundas y superficiales en humanos, revela cómo las señales viajan a través del cerebro para apoyar la conciencia.
El enigma definitivo
La conciencia ha provocado las mentes de los filósofos y científicos durante siglos. Gracias a las tecnologías modernas de mapeo cerebral, los investigadores están comenzando a cazar sus fundamentos neuronales.
Ahora existen al menos media docena de teorías, dos de las cuales van encabezado En un esfuerzo de investigación international utilizando pruebas estandarizadas para investigar cómo surge la conciencia en el cerebro humano. Los resultados, junto con otro trabajo, podrían construir un Teoría unificada de la conciencia.
El problema? Todavía no hay un acuerdo definitivo sobre lo que queremos decir con conciencia. Pero prácticamente, la mayoría de los científicos están de acuerdo en que tiene al menos dos modos. Uno se llama el “estado consciente”, que es cuando, por ejemplo, estás despierto, dormido o en coma. El otro modo, “Contenido consciente”, captura la conciencia o la percepción.
Estamos constantemente bombardeados con miras, sonidos, tacto y otras sensaciones. Solo algunos estímulos, el olor de una buena taza de café, el sonido de una gran lista de reproducción, la sensación de escribir un teclado ligeramente aceitoso, alcanza nuestra conciencia. Otros son descartados por una purple de redes neuronales mucho antes de que las percibamos.
En otras palabras, el cerebro filtra señales del mundo exterior y solo lleva una astilla de ellas a la percepción consciente. Todo el proceso desde la detección hasta la percepción requiere solo unos pocos milisegundos.
Las tecnologías de imágenes cerebrales como la resonancia magnética funcional (fMRI) pueden capturar el funcionamiento interno del cerebro a medida que procesamos estos estímulos. Pero al igual que una cámara con una velocidad de obturación lenta, la tecnología lucha por asignar áreas del cerebro activadas en tiempo actual a alta resolución. El retraso también hace que sea difícil rastrear cómo las señales fluyen de un área cerebral a otra. Debido a que una sensación de conciencia probablemente surge de la activación coherente en múltiples regiones cerebrales, esto hace que sea más difícil descifrar cómo la conciencia emerge de la charla neural.
La mayoría de los científicos se han centrado en la corteza, con solo unos pocos explorando la función de las estructuras cerebrales más profundas. “Capturar la actividad neuronal en los núcleos talámicos [thalamus] Durante la percepción consciente es muy difícil ”debido a las restricciones tecnológicas, escribieron los autores.
Impacto profundo
El nuevo estudio resolvió el problema aprovechando un recurso único: personas con dolores de cabeza debilitantes y persistentes que no pueden ser manejados con medicamentos pero que de otro modo son mentalmente agudos y saludables.
Cada participante en el estudio ya tenía hasta 20 electrodos implantados en diferentes partes del tálamo y la corteza como parte de un procedimiento experimental para amortiguar su dolor de cabeza. A diferencia de los estudios de fMRI que cubren todo el cerebro con retraso de tiempo y una resolución relativamente baja, estos electrodos podrían recoger directamente las señales neuronales en las áreas implantadas con un retraso mínimo.
A menudo denominado el cerebro Gran Estación CentralEl tálamo es una estructura compleja que alberga múltiples “vías de tren” neurales que se originan en diferentes lugares. Cada seguimiento de rutas y transferencias una combinación única de sensaciones entrantes a otras regiones cerebrales para su posterior procesamiento.
El tálamo probablemente juega “un papel essential en la regulación del estado consciente” basado en estudios teóricos y animales anteriores, escribió el equipo. Pero probar su papel en los humanos ha sido difícil debido a su compleja estructura y ubicación en el fondo del cerebro. Los cinco participantes, cada uno con electrodos ya implantados en su tálamo y corteza para el tratamiento, fueron los candidatos perfectos para un estudio que coincida con señales neuronales específicas con la percepción consciente.
Usando una tarea personalizada, el equipo midió si los participantes pudieran percibir conscientemente una señal visible—Un mancha de líneas de luz y oscura alterna – Pellita en una pantalla. Aproximadamente la mitad de las pruebas fueron diseñadas para que la señal pareciera demasiado brevemente para que la persona se registre, según lo determinado por el trabajo anterior. Luego se les pidió a los participantes que movieran los ojos hacia la izquierda o la derecha de la pantalla, dependiendo de si notaron la señal.
A lo largo del experimento, el equipo capturó la actividad eléctrica de partes del tálamo y la corteza prefrontal de cada participante, la región frontal del cerebro que está involucrada en el pensamiento de nivel superior, como el razonamiento y la toma de decisiones.
Acoplamientos únicos
Dos partes del tálamo provocaron actividad cuando una persona percibió conscientemente la señal, y las áreas orquestaron ondas de actividad sincronizadas a la corteza. Esta actividad sincronizada desapareció cuando los participantes no estaban conscientemente conscientes de la señal.
Las contribuciones a “la actividad relacionada con la conciencia fueron sorprendentemente diferentes” en todo el tálamo, escribieron los autores. En otras palabras, estas regiones específicas del cerebro profundo pueden formar una puerta de enlace essential para procesar experiencias visuales para que aumenten al nivel de percepción.
Los hallazgos son similares a los resultados de estudios previos en ratones y primates no humanos. Un estudio, rastreó cómo los ratones reaccionan a los productos sutiles a sus bigotes. Los roedores fueron entrenados para lamer el agua cuando sentían un toque, pero de lo contrario se dedicaban a sus negocios. El tálamo y la corteza de cada ratón provocaron cuando fueron por el agua, formando circuitos neuronales similares como los observados en los humanos durante la percepción consciente. Otros estudios en monos también han identificado el tálamo como zona caliente para la conciencia, aunque implican ligeramente diferente áreas de la estructura.
El equipo planea realizar experimentos visuales similares en monos para aclarar qué partes del tálamo apoyan la percepción consciente. Por ahora, la naturaleza completa de la conciencia en el cerebro sigue siendo un enigma. Pero los nuevos resultados ofrecen un vistazo dentro de la mente humana, ya que percibe el mundo con detalles sin precedentes.
Liad Mudrik en la Universidad de Tel Aviv, que no participó en el estudio, dijo Naturaleza Es “una de las investigaciones más elaboradas y extensas del papel del tálamo en la conciencia”.
