Cómo nuestro cerebro predice lo que estamos a punto de ver

Investigadores del Instituto de Neurología Queen Square de la UCL han descubierto que el hipocampo envía señales a la corteza visual para predecir lo que estamos a punto de ver.

Nuestros cerebros son potentes máquinas de predicción; ya sea anticipando la siguiente nota de una canción conocida o la temperatura de nuestro próximo sorbo de jugo, estas predicciones nos ayudan a comprender nuestro entorno de forma rápida y eficiente. Sin embargo, hasta ahora no estába claro cómo se generan y comunican estas predicciones en el cerebro.

El estudio publicado en la revista Science Advances , utilizó imágenes por resonancia magnética funcional de ultra alta resolución en 30 participantes masculinos y femeninos sanos para investigar cómo el hipocampo se comunica con la corteza sensorial.

Los participantes escucharon señales sonoras asociadas a formas abstractas específicas. Las formas predichas se mostraron en tres cuartas partes de los ensayos, pero se omitieron en la otra cuarta parte. Esto permitió a los investigadores observar cómo cambiaba la actividad cerebral cuando las personas esperaban ver una forma en comparación con cuando la veían realmente.

Los investigadores descubrieron que cuando los participantes escuchaban una señal sonora, las regiones del hipocampo, particularmente CA2/3, y la corteza parahipocampal (PHC) mostraban patrones de actividad neuronal distintos.

El hipocampo es una región conocida por su papel en la memoria, y las subregiones CA2/3 participan activamente en la asociación de diferentes elementos de una experiencia, lo que lo convierte en un área cerebral clave para el procesamiento predictivo y la formación de patrones. El hipocampo, por otro lado, es una región del cerebro que transmite información visual entre la corteza visual y el hipocampo.

Curiosamente, estos patrones de actividad se correlacionaron negativamente con los patrones observados al presentar la misma forma sin la señal sonora. Esto sugiere que el cerebro utiliza códigos neuronales diferentes para los estímulos predichos e imprevistos.

Para comprender la dirección de la comunicación entre el hipocampo y el CPH, el equipo analizó la actividad en diferentes capas corticales. Estudios anatómicos han revelado que las capas superficiales del CPH envían señales al hipocampo, mientras que las capas profundas reciben señales de este. Descubrieron que la comunicación de predicciones entre CA2/3 y PHC era específica de las capas profundas de PHC. Esto respalda la idea de que la memoria y la percepción están estrechamente vinculadas y que el hipocampo no es solo un almacén pasivo de memoria, sino un generador activo de predicciones perceptivas.

La capacidad de estudiar la dirección de la comunicación entre el hipocampo y el neocórtex es muy prometedora para responder también a preguntas cruciales en otros dominios de la cognición, como el aprendizaje y la memoria, la navegación espacial y el uso de mapas cognitivos.

Este estudio proporciona evidencia convincente de que el hipocampo no solo participa en recordar el pasado, sino también en anticipar el futuro. Al reconstruir las entradas sensoriales esperadas y enviarlas al PHC, ayuda al cerebro a anticipar lo que viene a continuación. Esta función predictiva puede ser esencial no solo para la percepción, sino también para la toma de decisiones y el aprendizaje.