Un nuevo mapa del cerebro reveló que la toma de decisiones no depende de un centro único

El cerebro no opera bajo la dirección de un único centro de mando, sino que coordina sus decisiones a través de una red de regiones interconectadas.

Así lo demuestra el primer mapa global de la actividad cerebral en ratones durante la toma de decisiones, elaborado por el International Brain Laboratory (IBL), una red que agrupa a 12 laboratorios de Europa y Estados Unidos.

Este avance, publicado en dos artículos complementarios en la revista Nature, revela que las expectativas previas influyen de manera decisiva en las elecciones, desafiando la visión jerárquica tradicional sobre el funcionamiento cerebral.

El hallazgo principal de este trabajo radica en la constatación de que la toma de decisiones no se localiza en un área específica del cerebro.

“La actividad de toma de decisiones, y en particular la recompensa, iluminó el cerebro como un árbol de Navidad”, explicó el profesor Alexandre Pouget, cofundador del IBL y jefe de grupo en la Universidad de Ginebra, en un comunicado de prensa.

El mapa, construido a partir del registro de la actividad de más de medio millón de neuronas —lo que representa el 95% del volumen cerebral de los ratones—, muestra que el proceso decisorio emerge de la coordinación entre múltiples regiones.

Esta perspectiva contradice la idea de que existen centros únicos responsables de las decisiones y sugiere que todo el cerebro participa en una especie de orquesta neuronal.

El primer trabajo del equipo del IBL llevó a cabo el mayor estudio de actividad neuronal realizado hasta la fecha en animales.

Se registraron 621.000 neuronas en 279 áreas cerebrales de 139 ratones y, tras un riguroso filtrado de calidad, se analizaron 75.000 células con señales estables.

Los investigadores utilizaron electrodos de última generación para registros neuronales simultáneos, llamados sondas Neuropixels, para medir la actividad cerebral de los ratones mientras realizaban una tarea de toma de decisiones. En esa acción, un ratón se sentaba frente a una pantalla y se encendía una luz a la izquierda o a la derecha. El animal respondía moviendo una pequeña rueda en la dirección adecuada para recibir una recompensa.

Sin embargo, en algunas pruebas, la luz era tan tenue que el animal debía adivinar hacia dónde girar la rueda. “El ratón utilizaba la frecuencia con la que la luz ha aparecido previamente a la izquierda o a la derecha para ayudarlo a adivinar. Por lo tanto, estas pruebas desafiantes permitieron a los investigadores estudiar cómo las expectativas previas influyen en la percepción y la toma de decisiones", explicó el comunicado de prensa.

“Aunque pueda parecer trivial, esta tarea combina percepción, memoria y acción, y permite estudiar cómo el cerebro transforma la información sensorial en comportamiento", explicó Francisco José Esteban Ruiz, profesor titular de Biología Celular, Universidad de Jaén en The Conversation.

Las señales motoras y las asociadas a la recompensa se extendieron prácticamente por todo el cerebro. “Esto demuestra que la toma de decisiones no sigue el esquema jerárquico lineal de “ver”, “pensar” y “actuar”, sino que surge de una red distribuida y coordinada de regiones“, destacó Ruiz.

El segundo artículo se centró en cómo influyen las expectativas previas. Utilizando la misma tarea experimental, los científicos introdujeron bloques en los que la probabilidad de aparición del estímulo variaba: en algunos, la luz aparecía un 80% de las veces a la izquierda y un 20% a la derecha, y en otros, al revés.

A lo largo de 459 sesiones de entrenamiento, los ratones aprendieron estas pautas y las utilizaron para mejorar su rendimiento. Incluso cuando la rejilla de luz era tan tenue que resultaba invisible, sus elecciones se inclinaban hacia el lado más probable, guiadas por la expectativa.

Lo más llamativo fue que estas expectativas no se restringieron a unas pocas áreas relacionadas con la toma de decisiones, sino que se asociaron a una amplia variedad de regiones cerebrales. Se detectaron en áreas sensoriales tempranas, como la corteza visual primaria y el tálamo, en áreas motoras encargadas de preparar la acción, y en zonas asociativas como la corteza orbitofrontal y la cingulada anterior.

“Los hallazgos respaldan la idea de que el cerebro funciona como una máquina de predicción distribuida que no solo procesa lo que vemos o escuchamos, sino que genera constantemente hipótesis sobre lo que va a ocurrir, y esas hipótesis influyen en lo que percibimos", describió Ruiz.

Y completó: “Además, este mecanismo puede tener relevancia clínica en trastornos como la esquizofrenia o el autismo, ya que se sospecha que la dificultad para actualizar expectativas y creencias sobre el entorno está en el origen de algunos de sus síntomas. Entender cómo el cerebro sano integra expectativas podría ayudarnos a comprender mejor estas enfermedades“.

Ruiz afirmó que “estos hallazgos no habrían sido posibles sin una nueva forma de trabajar en ciencia. El International Brain Laboratory se inspiró en proyectos como el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) o el Proyecto Genoma Humano, en los que la colaboración global permitió avanzar en problemas demasiado grandes para un solo laboratorio".

“El cerebro es la estructura más compleja que conocemos en el universo, y comprender cómo impulsa el comportamiento requiere una colaboración internacional a una escala que se corresponda con esa complejidad, comentó el profesor Tom Mrsic-Flogel, director del Centro Sainsbury Wellcome de la UCL y uno de los miembros principales del IBL en un comunicado de prensa.

Por su parte, Ruiz señaló en The Conversation que “en definitiva, los dos estudios coinciden en que la toma de decisiones no se concentra en un único punto o pocas zonas del cerebro, sino que surge de la coordinación de múltiples regiones donde también se codifican nuestras expectativas previas".

Finalmente, concluyó que “entender cómo decidimos ya no es buscar un centro de mando en el cerebro sino aprender a interpretar la melodía de neuronas que, en conjunto, nos permite percibir, anticipar y actuar en la gran sinfonía del mundo".