Gustavo Deco

Psicólogos y filósofos habían sugerido durante mucho tiempo que la simulación es el mecanismo por el cual los seres humanos comprenden la mente de los demás. Sin embargo, la base neuronal de este complejo proceso no había sido identificado. La amígdala interviene en diversas funciones en el comportamiento social y está implicada en el autismo. Sin embargo, se desconocía si las neuronas de la amígdala contribuían al conocimiento social avanzado, como por ejemplo simular las decisiones de otros individuos. Un estudio reciente identifica un tipo de neurona no descrito anteriormente que de manera activa y espontánea aprende de la toma de decisiones de otros individuos y simula los procesos mentales de éstos.

Estas neuronas de simulación, por disfunción, podrían estar implicadas en la restricción del conocimiento social, uno de los síntomas del autismo y, por hiperactividad, podrían dar una versión exagerada de los demás y tener un papel importante en la ansiedad social, especulan los autores.

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El estudio, se publicó el 14 de abril en Cell, una de las revistas con factor de impacto más alto, fruto de una investigación liderada por Wolfram Schultz, científico de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) en el que ha participado Gustavo Deco, profesor de investigación ICREA del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) y director del Centro de Cognición y Cerebro (CBC) de la UPF.

El trabajo sugiere que estas células llamadas “neuronas de simulación”, que se encuentran en la amígdala, una colección de células nerviosas en el lóbulo temporal del cerebro, permiten a los animales (y potencialmente también a los humanos) reconstruir el estado de ánimo de su interlocutor y, por tanto, predecir sus intenciones.

• “Nos sorprendió descubrir que las neuronas de la amígdala no sólo aprenden el valor de los objetos de la observación social, sino que utilizan esta información para simular las decisiones de su interlocutor”

La simulación de las decisiones interviene en el aprendizaje social

Dr Fabian Grabenhorst

El primer autor del estudio, Fabian Grabenhorst, investigador del Departamento de Fisiología, Desarrollo y Neurociencia de la Universidad de Cambridge explica: “Empezamos a buscar neuronas que podrían estar implicadas en el aprendizaje social. Nos sorprendió descubrir que las neuronas de la amígdala no sólo aprenden el valor de los objetos de la observación social, sino que utilizan esta información para simular las decisiones de su interlocutor”.

La simulación de las decisiones de otros es un proceso cognitivo sofisticado que se enmarca en el aprendizaje social. “Por ejemplo, observando las opciones de alimentación de otro individuo podemos aprender qué alimentos vale la pena escoger. Estos conocimientos no sólo tienen que ver con nuestras propias decisiones, sino que también nos ayudan a predecir las decisiones futuras de los demás”, afirma Gustavo Deco, coautor del estudio.

   Situados por parejas, uno frente al otro, con una pantalla táctil entre ambos, los animales tenían que tomar una decisión si querían obtener la recompensa (zumo de fruta)

Para el estudio, los investigadores registraron la actividad de las neuronas de la amígdala de monos mientras participaban en tareas de aprendizaje observacional. Situados por parejas, uno frente al otro, con una pantalla táctil entre los dos individuos, los animales tenían que tomar una decisión si querían obtener una recompensa (zumo de fruta). Para maximizar su recompensa, los animales tenían que aprender y hacer el seguimiento de las probabilidades de recompensa asociadas a las diferentes imágenes que se les mostraba en pantalla. El estudio permitía que los animales observaran las opciones que tomaba su compañero y que aprendieran los valores de recompensa de cada una de las imágenes. Los investigadores vieron que, una vez intercambiadas las imágenes, el animal observador podía hacer uso de este conocimiento cuando le llegaba el turno de elegir.

• Sorprendentemente, se descubrió que cuando un animal observaba a su compañero, las neuronas de la amígdala del observador parecían hacer una decisión de cálculo

Sorprendentemente se descubrió que cuando un animal observaba a su compañero, las neuronas de la amígdala del observador parecían hacer una decisión de cálculo. Estas neuronas eran capaces de hacer una predicción sobre el valor de recompensa de las opciones de elección del compañero antes de que se decidiera, coherente con un proceso de decisión simulado. Es importante destacar que estos patrones de actividad se produjeron de manera espontánea, mucho antes de las opciones de la pareja y sin necesidad de decisión para el observador.

Primer modelo computacional de los circuitos neuronales de la amígdala

• El modelo computacional sugiere que la amígdala contiene un “circuito de decisión” que identifica las opciones propias del animal y un “circuito de simulación” separado que calcula la predicción de la elección del socio social

Basándose en los resultados obtenidos, los científicos crearon el primer modelo computacional de los circuitos neuronales de la amígdala implicados en la cognición social. Como comenta Gustavo Deco:“Al observar cómo influyen los tipos específicos de neuronas entre ellos, este modelo sugiere que la amígdala contiene un “circuito de decisión” que identifica las opciones propias del animal y un “circuito de simulación” separado que calcula la predicción de la elección del socio social”.

Las neuronas de simulación y decisión están estrechamente mezcladas dentro de la amígdala. Los autores han conseguido distinguir entre ellas y sus diferentes funciones gracias al modelo computacional, lo que no habría sido posible sólo con técnicas de imagen de cerebro humano que miden la actividad media de un gran número de neuronas.

Autismo y ansiedad social, dos caras de la misma moneda

“Pensamos que las neuronas de simulación son pilares importantes para la cognición social: permiten a los animales reconstruir los procesos de decisión mental de los otros individuos. Las neuronas de simulación también pueden constituir precursores sencillos para a las sorprendentes capacidades cognitivas de los seres humanos, tales como Teoría de la mente”, indican los autores.

Los científicos sugieren que la alteración de la funcionalidad de las neuronas de simulación podría empobrecer el comportamiento social. Grabenhorst, primer autor del trabajo explica: “si las neuronas de simulación no funcionan correctamente, es posible que una persona no pueda relacionarse efectivamente con los estados mentales de los demás. Sabemos muy poco de cómo los tipos específicos de neuronas contribuyen a la cognición social y los retos sociales a los que se enfrentan los individuos con autismo. Al identificar neuronas y mecanismos de circuitos específicos para la simulación mental, nuestro estudio puede ofrecer nuevas ideas sobre estas condiciones”.

Artículo de referencia:

Fabian Grabenhorst, Raymundo Báez Mendoza, Wilfried Genest, Gustavo Deco, Wolfram Schultz (2019),”Primate amygdala neuronas Simulate Decision Processes of Social Partners”, Cell, 11 de abril. https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.02.042

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