Los científicos revelan cómo los sentidos funcionan juntos en el cerebro

Durante mucho tiempo se ha entendido que experimentar dos sentidos simultáneamente, como ver y escuchar, puede conducir a respuestas mejoradas en relación con las observadas cuando solo se experimenta solo una entrada sensorial. Por ejemplo, una presa potencial que obtiene pistas visuales y auditivas de que está a punto de ser atacada por una serpiente en el césped tiene una mejor oportunidad de supervivencia.

Precisamente, cómo se integran múltiples sentidos o trabajan juntos en el cerebro ha sido un área de fascinación para los neurocientíficos durante décadas. Una nueva investigación realizada por una colaboración internacional de científicos de la Universidad de Rochester y un equipo de investigación en Dublín, Irlanda, ha revelado algunas nuevas ideas clave.

“Al igual que la integración sensorial, a veces necesitas integración humana”, dijo John Foxe, Ph. D. Director del Instituto Del Monte de Neurociencia de la Universidad de Rochester y coautor del estudio que muestra cómo ocurre la integración multisensorial en el cerebro.

Estos hallazgos fueron publicado en Naturaleza Comportamiento humano.

“Esta investigación se basó en décadas de estudio y amistad. A veces las ideas necesitan tiempo para filtrarse. Hay un ritmo para la ciencia, y esta investigación es el ejemplo perfecto de eso”.

Simon Kelly, Ph.D., profesor en University College Dublin, dirigió el estudio. En 2012, su laboratorio descubrió una forma de medir la información para una decisión recopilada con el tiempo en el cerebro utilizando una señal electroencefalográfica (EEG). Este paso siguió a años de investigación que prepararon el escenario para este trabajo.

“Estábamos en posición única para abordar esto”, dijo Kelly. “Cuanto más sabemos sobre la arquitectura del cerebro fundamental que subyace a tales comportamientos elementales, mejor podemos interpretar las diferencias en los comportamientos y señales asociadas con tales tareas en grupos clínicos y diseñar diagnósticos y tratamientos de informados mecánicamente”.

Se pidió a los participantes de la investigación que vieran una animación de punto simple mientras escuchaban una serie de tonos y presionaron un botón cuando notaron un cambio en los puntos, los tonos o ambos.

Usando EEG, los científicos pudieron inferir que cuando los cambios ocurrieron tanto en los puntos y los tonos, los procesos de decisión auditivos y visuales se desarrollaron en paralelo, pero se unieron en el sistema motor. Esto permitió a los participantes acelerar sus tiempos de reacción.

“Encontramos que la señal de acumulación de EEG alcanzó amplitudes muy diferentes cuando se detectaron objetivos auditivos versus visuales, lo que indica que hay distintos acumuladores auditivos y visuales”, dijo Kelly.

Usando modelos computacionales, los investigadores intentaron explicar los patrones de señal de decisión y los tiempos de reacción. En un modelo, los acumuladores auditivos y visuales corren entre sí para desencadenar una reacción motora, mientras que el otro modelo integra los acumuladores auditivos y visuales y luego envía la información al sistema motor. Ambos modelos funcionaron hasta que los investigadores agregaron un ligero retraso a las señales de audio o visuales.

Luego, el modelo de integración hizo un trabajo mucho mejor al explicar todos los datos, lo que sugiere que durante una experiencia multisensorial (audiovisual), las señales de decisión pueden comenzar por sus propias pistas específicas de sensoriales, pero luego integrarse al enviar la información a las áreas del cerebro que generan movimiento.

“La investigación proporciona un modelo concreto de la arquitectura neuronal a través del cual se toman decisiones multisensoriales”, dijo Kelly. “Aclara que los procesos de decisión distintos recopilan información de diferentes modalidades, pero sus salidas convergen en un solo proceso motor donde se combinan para cumplir con un solo criterio para la acción”.

Team Science toma un pueblo

En la década de 2000, el Laboratorio de Neurofisiología Cognitiva de Foxe, que luego se encontraba en City College de la ciudad de Nueva York, trajo a una multitud de jóvenes investigadores, incluidos Kelly y Manuel Gómez-Ramirez, Ph.D., profesor asistente de ciencias cerebrales y cognitivas en la Universidad de Rochester y coautor de la investigación.

Es aquí donde Kelly pasó su tiempo como postdoc y fue presentado por primera vez a integración multisensorial y las herramientas y métricas utilizadas para evaluar la detección audiovisual. Gómez-Ramirez, que era Ph.D. El estudiante en el laboratorio en ese momento diseñó un experimento para comprender la integración de las entradas auditivas, visuales y táctiles.

“Los tres hemos sido amigos a lo largo de los años con antecedentes muy diferentes”, dijo Foxe.

“Pero estamos unidos por un interés común en responder preguntas fundamentales sobre el cerebro. Cuando nos juntemos, hablamos de estas cosas, tenemos ideas entre nosotros, y luego seis meses después, algo se te ocurrirá. Este es un buen ejemplo que a veces la ciencia opera en un horizonte temporal más largo”.