por Juan José Alvear
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Entender los mecanismos que subyacen este tipo de actividad neuronal significaría un gran avance en el entendimiento de nuestro cerebro, y más aún, nuestras conductas relacionadas al aprendizaje por imitación o comportamientos sociales como la empatía.
Hoy les quiero enseñar un juego, se llama “monito mayor”. Se trata de imitación, yo realizo un movimiento y ustedes lo repiten, ¿les parece? – Quién cuando niño no disfrutó de este tradicional juego con amigos de infancia. ¿Qué pasaría si les digo que existe un grupo de neuronas que están constantemente jugando al “monito mayor”?
Existe un grupo de neuronas que “reflejan” las acciones observadas, así, como si de un espejo se tratara. Estas se llaman neuronas espejo, las cuales son una población neuronal que adquiere actividad eléctrica en dos situaciones: durante la observación de una acción ejecutada por un tercero y luego, cuando el sujeto repite la actividad observada.
El descubrimiento de las neuronas espejo se remonta al año 1996, año en que un grupo de investigadores de la Universidad de Parma, Italia, colocaron electrodos en el encéfalo de un macaco, para evaluar la respuesta eléctrica de las neuronas encargadas de controlar los movimientos de la mano del primate. Las neuronas que estudiaban se ubican en la corteza premotora, región del cerebro asociada al control de los movimientos. Durante estos experimentos, los científicos percibieron que cuando uno de los investigadores cogió un plátano, las neuronas de la corteza premotora tenían mayor actividad eléctrica y más aún, este aumento de actividad se replicaba cuando el primate repetía la acción. De esta manera, al igual que muchos otros descubrimientos científicos, las neuronas espejo fueron una serendipia, en otras palabras, un hallazgo inesperado.
A partir de este acierto fortuito, científicos de todas partes del mundo han enfocado sus estudios en entender el funcionamiento y el rol de esta población neuronal, los cuales se postula que están muy relacionados con comportamientos empáticos, sociales y de imitación.
Para familiarizarnos aún más con las neuronas espejo, les voy a hacer una pregunta ¿Cuántos de ustedes aún sin tener sueño al observar a alguien en la calle bostezar, de manera inconsciente, bostezan también? El bostezo no es contagioso, sino que se trata de una respuesta eléctrica casi inmediata por parte del sistema de neuronas espejo, que como anteriormente se mencionó “juegan” al monito mayor. Resulta aún más interesante, el hecho de que esta respuesta al bostezo no solo ocurre en humanos, sino que se replica también en otras especies como los macacos e incluso perros.
“Modelo oculto de Markov”
La mayoría de los estudios realizados en esta población neuronal se han enfocado en evaluar la actividad eléctrica que ocurre durante la observación del movimiento y en la ejecución de imitación a este mismo. En mayo de 2018, fue publicada en la revista “The Journal of Neuroscience” una investigación de Kevin Mazurek junto a un equipo de investigadores estadounidenses, en el que proponen que las neuronas espejo, no solo monitorean los movimientos observados, sino que estas responden eléctricamente a la secuencia completa, de principio a fin, al episodio en el que se integran los movimientos. Lograr dar con esta conclusión no resultó fácil.
El experimento consistió en registrar la actividad eléctrica de esta población neuronal en macacos, implementando microelectrodos en la corteza motora primaria y la corteza premotora (áreas del cerebro donde las neuronas espejo se encuentran presentes) antes, durante y al finalizar la observación de una secuencia de movimientos, que consistió en manipular diferentes objetos, tales como esferas, cilindros e interruptores. Es sabido que la actividad eléctrica de las neuronas espejo es baja antes y después de los movimientos, por lo que no se habían realizado estudios de la actividad de estas neuronas antes y después. La razón de esto es bastante simple, actualmente no contamos con la tecnología que permita hacer observaciones y análisis directos de este tipo de registros a tan pequeña escala.
La actividad simultánea de las poblaciones de neuronas espejo, podrían responder no solo a las acciones, sino que también de los episodios completos que preceden y prosiguen a éstas, en otras palabras, informar el contexto en el cual un movimiento en particular es realizado.
Para poder evaluar esta actividad, oculta tanto para nuestros ojos como para la tecnología actual, los investigadores realizaron un análisis estadístico, llamado “modelo oculto de Markov” y de esta manera inferir la actividad no observable a partir de los análisis de los registros de actividad eléctrica que sí se pueden medir. Es importante destacar que cuando los científicos poseen limitaciones experimentales, las herramientas matemáticas son de gran ayuda para entender y explicar fenómenos naturales ya sea a gran o a pequeña escala.
Gracias a estos análisis, este grupo de científicos descubrió algo aún más interesante: las neuronas espejo poseen actividad durante todo el episodio de movimiento, lo que entrega información contextual de la acción, la cual alcanza un máximo de actividad en la observación del movimiento concreto. Otro hallazgo importante es que la población de neuronas espejo ubicada en la corteza premotora tiene actividad eléctrica que progresa de manera similar tanto en la observación como en la ejecución de movimientos, mientras que el grupo de neuronas espejo de la corteza motora primaria muestran patrones de respuesta diferentes a la observación con respecto a la ejecución.
Entender los mecanismos que subyacen este tipo de actividad neuronal significaría un gran avance en el entendimiento de nuestro cerebro, y más aún, nuestras conductas relacionadas al aprendizaje por imitación o comportamientos sociales como la empatía. Los descubrimientos científicos avanzan a pasos agigantados y cada aporte es fundamental para desarrollar conocimiento y tecnologías que puedan mejorar la salud y calidad de vida de las personas. El estudio de esta población neuronal puede abrir puertas para entender de manera más acabada ciertas enfermedades relacionadas a deficiencias en la comunicación e interacción con pares como, por ejemplo, el autismo.
Artículo Original: Mirror Neuron Populations Represent Sequences of Behavioral Epochs During Both Execution and Observation. http://www.jneurosci.org/content/38/18/4441
