Científicos identifican “neuronas matemáticas” en el cerebro

Biología

El cerebro tiene neuronas que se disparan específicamente durante ciertas operaciones matemáticas. Así lo demuestra un estudio reciente realizado por las Universidades de Tubinga y Bonn, en Alemania. Los hallazgos indican que algunas de las neuronas detectadas están activas exclusivamente durante las sumas, mientras que otras lo están durante las restas. No les importa si la instrucción de cálculo está escrita como una palabra o un símbolo. Los resultados ahora se han publicado en la revista Current Biology.

La mayoría de los niños de primaria probablemente ya saben que tres manzanas más dos manzanas suman cinco manzanas. Sin embargo, lo que sucede en el cerebro durante tales cálculos aún se desconoce en gran medida. El estudio actual de las Universidades de Bonn y Tubinga ahora arroja luz sobre este tema.

Los investigadores se beneficiaron de una característica especial del Departamento de Epileptología del Hospital Universitario de Bonn. Se especializa en procedimientos quirúrgicos en el cerebro de personas con epilepsia. En algunos pacientes, las convulsiones siempre se originan en la misma área del cerebro. Para localizar con precisión esta zona defectuosa, los médicos implantan varios electrodos en los pacientes. Las sondas se pueden utilizar para determinar con precisión el origen del espasmo. Además, la actividad de las neuronas individuales se puede medir a través del cableado.

Algunas neuronas se activan solo cuando se suman
Cinco mujeres y cuatro hombres participaron en el estudio actual. Tenían electrodos implantados en el llamado lóbulo temporal del cerebro para registrar la actividad de las células nerviosas. Mientras tanto, los participantes tenían que realizar tareas aritméticas simples. “Encontramos que diferentes neuronas se activaron durante las sumas que durante las restas”, explica el profesor Florian Mormann del Departamento de Epileptología del Hospital Universitario de Bonn.

No sucedió que algunas neuronas respondieran solo a un signo “+” y otras solo a un signo “-“: “Incluso cuando reemplazamos los símbolos matemáticos con palabras, el efecto siguió siendo el mismo”, explica Esther Kutter, quien es haciendo su doctorado en el grupo de investigación del Prof. Mormann. “Por ejemplo, cuando se les pidió a los sujetos que calcularan ‘5 y 3’, sus neuronas de suma volvieron a funcionar; mientras que para ‘7 menos 4’, lo hicieron sus neuronas de resta”.

Esto muestra que las células descubiertas en realidad codifican una instrucción matemática para la acción. Por lo tanto, la actividad cerebral mostró con gran precisión qué tipo de tareas estaban calculando actualmente los sujetos de prueba: los investigadores introdujeron los patrones de actividad de las células en un programa informático de autoaprendizaje. Al mismo tiempo, le dijeron al software si los sujetos estaban calculando una suma o una diferencia. Cuando el algoritmo se enfrentó a nuevos datos de actividad después de esta fase de entrenamiento, pudo identificar con precisión durante qué operación computacional se había registrado.

El profesor Andreas Nieder de la Universidad de Tubinga supervisó el estudio junto con el profesor Mormann. “Sabemos por experimentos con monos que las neuronas específicas para ciertas reglas computacionales también existen en sus cerebros”, dice. “En humanos, sin embargo, apenas hay datos al respecto”. Durante su análisis, los dos grupos de trabajo se encontraron con un fenómeno interesante: una de las regiones cerebrales estudiadas fue la llamada corteza parahipocampal. Allí, también, los investigadores encontraron células nerviosas que se activaban específicamente durante la suma o la resta. Sin embargo, al resumir, diferentes neuronas de suma se activaron alternativamente durante una misma tarea aritmética. Hablando en sentido figurado, es como si la tecla más de la calculadora cambiara constantemente de ubicación. Lo mismo sucedió con la resta. Los investigadores también se refieren a esto como “codificación dinámica”.

“Este estudio marca un paso importante hacia una mejor comprensión de una de nuestras habilidades simbólicas más importantes, a saber, calcular con números”, destaca Mormann. Los dos equipos de Bonn y Tübingen ahora quieren investigar exactamente qué papel juegan las células nerviosas encontradas en esto.

Fuente: Medical Xpress.

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