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El cerebro recuerda el futuro para ahorrar energía

Un experimento demuestra que la capacidad cerebral de predicción reduce la actividad neuronal en el córtex


Un equipo de neurocientíficos europeos ha constatado en un experimento en el que se registraron imágenes de la actividad del cerebro de 12 personas, que nuestra corteza visual no sólo procesa los estímulos visuales sino que, además, prevé lo que vamos a ver, como si “recordara el futuro”. Esta capacidad del cerebro para adelantarse a lo que le presenta la realidad supone un ahorro energético, tal y como ya estableció Karl Friston en su llamado “principio de la energía libre”. Las consecuencias de éste y otros hallazgos recientes podrían impulsar la creación de una teoría unificadora del cerebro y también una revolución en la investigación sobre el cerebro, afirman los especialistas. Por Yaiza Martínez.


Yaiza Martínez
Escritora, periodista, y Directora de Tendencias21. Saber más del autor



Corteza visual. Fuente: Wikimedia Commons.
Corteza visual. Fuente: Wikimedia Commons.
Investigadores del departamento de psicología de la Universidad de Glasgow, en Escocia, y del Max-Planck Institute for Brain Research, de Frankfurt, en Alemania, han descubierto que el cerebro ahorra energía previendo lo que posiblemente veremos.

En otras palabras, que la llamada corteza visual del cerebro no se limita, simplemente, a reaccionar ante los estímulos visuales sino que, además, predice lo que vamos a ver antes de que lo realmente lo veamos, cuando nos encontramos en contextos familiares como nuestro hogar o nuestro lugar de trabajo.

Según publica la Universidad de Glasgow en un comunicado, gracias a esta actividad de “predicción”, el cerebro tiene que utilizar menor cantidad de energía para procesar imágenes.

En caso de que cualquier cosa inesperada aparezca en el entorno conocido en que nos encontramos, la corteza visual se vuelve más activa, con el fin de procesar la información novedosa.

Lars Muckli, director del presente estudio e investigador especializado en el proceso cerebral de la información contextual y de las asociaciones que el cerebro aprende para predecir hechos futuros, explica la cuestión con un ejemplo.

Si nos encontramos frente al escritorio de nuestra oficina, que hemos visto cientos de veces, nuestro cerebro no necesita emplear mucho tiempo para procesar esta escena conocida.

Lo que sucede, en realidad, es que nuestra corteza visual tiene ya formada una imagen mental de dicho espacio, que le sirve para predecir lo que veremos, antes incluso de que entremos en la habitación.

Sin embargo, si en un momento dado entráramos en la oficina y allí encontráramos algo totalmente inesperado, como a una persona desconocida sentada en nuestra propia silla, el cerebro tendría que hacer un gran esfuerzo para procesar una escena que no sería “tal y como se esperaba”.

Principio de la energía libre

La intención de Muckly y sus colaboradores de constatar experimentalmente este funcionamiento del cerebro ante los contextos visuales ya conocidos surgió a partir de una hipótesis relativamente reciente, desarrollada por otro neurocientífico, en este caso del University College London, llamado Karl Friston.

Dicha hipótesis, bautizada como “principio de la energía libre”, señala que, en general, el cerebro predice activamente las señales que va a recibir, en lugar de sólo procesar activamente la información que le llega a través de los sentidos.

Según la agencia de noticias de la Unión Europea, CORDIS, en una conferencia organizada por el Parlamento Europeo el pasado 16 de marzo, Friston explicó que, desde la acción a la percepción, en el cerebro todo se fundamenta en reducir al mínimo la energía libre.

El cerebro funcionaría, por tanto, conforme a un principio de probabilidades por el que realiza predicciones sobre el mundo constantemente, y las actualiza de acuerdo con lo que percibe.

Friston afirma que la acción y la percepción, según el principio de la energía libre, estarían siempre orientadas hacia la optimización de la actividad neuronal, con implicaciones para el aprendizaje, el desarrollo neuronal y la evolución.

Reducción de la actividad neuronal

Muckli y sus colaboradores probaron la veracidad del principio de la energía libre en un experimento con 12 voluntarios a los que se les pidió que observaran un estímulo visual, al tiempo que eran sometidos a un escáner fMRI o de resonancia magnética funcional, que permite mostrar en imágenes las regiones cerebrales que ejecutan una tarea determinada.

Los participantes en el estudio tenían que mirar a un punto fijo en la pantalla de un ordenador. Sobre éste y por debajo de él aparecían y desaparecían alternativamente otros dos puntos, generando una ilusión de movimiento.

Asimismo, los investigadores presentaron brevemente un tercer punto móvil en pantalla. Para probar los estímulos predecibles, este punto podía aparecer en algún lugar entre los otros dos puntos móviles, de forma regular. Para probar los estímulos no predecibles, dicho punto aparecía sin sincronización con la ilusión de movimiento que generaban los otros.

La actividad de la corteza visual primaria (V1) (área visual más estudiada del cerebro, localizada en el polo posterior de la corteza occipital) de cada sujeto fue registrada mediante fMRI, mientras los participantes llevaban a cabo los tests descritos.

Los resultados obtenidos de los registros demostraron que, en las pruebas con patrones predecibles de aparición y desaparición de los puntos, la actividad en la V1 fue menor que la registrada en las pruebas con estímulos visuales impredecibles.

Según Muckli, esto significa que el cerebro espera ver cosas, y simplemente pretende confirmar sus expectativas. El científico afirma, “esto es casi como recordar el futuro”.

Revolución en investigación del cerebro

La constatación realizada explicaría por qué a veces no nos damos cuenta de que hay algo diferente en un entorno familiar: el cerebro estaría viendo sólo lo que espera ver, en lugar de ver lo que realmente hay.

Muckli planea analizar, en futuras investigaciones, el principio de la energía libre, también conocido como “principio de codificación predictiva” en otros entornos naturales, y con otros aspectos de la percepción sensorial.

Los resultados del presente estudio, que han aparecido en la revista especializada The Journal of Neuroscience, respaldarían, además, la hipótesis de Friston que, según CORDIS, podría revolucionar
la investigación sobre el cerebro.

Friston señala que dado que, en el cerebro, todo se fundamenta en reducir al mínimo la energía libre, el reto consistiría en comprender el acoplamiento y la integración de cada zona cerebral. Si esto se consigue, podría generarse un modelo fundamental, una teoría unificadora que consistiera en una ecuación simple, que podría ser utilizada en un futuro para desentrañar los enigmas que subyacen a los trastornos neurogenéticos, a otras enfermedades, y también al modo en que los seres humanos aprenden y deciden.


Miércoles, 31 de Marzo 2010
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Nota



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1.Publicado por deaven el 01/04/2010 02:00
En la elaboración de un programa de IA llamado "Glupet", estoy viendo precisamente esto.

No es tanto el recordar el futuro", sino "recordar el pasado".

El tener predicciones para sucesos futuros basándose en sucesos pasados, es exactamente lo k el cerebro hace en una de sus muchas manifestaciones de la inteligencia.

Lo k afirman de k se gaste menos energía en predecir el futuro k en sensar el presente, depende de la situación.
El hacer predicciones del futuro, requiere poco gasto de energía, siempre y cuando el ambiente sea conocido, ya k se tiene k buscar en un restrigido campo de sucesos pasados; pero si el ambiente no es conocido, el gasto de energía se dispara, xk el campo de sucesos pasados en los k se tiene k buscar una predicción se amplía enormemente. En este último caso, es más práctico y se requerirá menos gasto de energía, si simplemente se sensa el ambiente y se acomoda en su sito en el cerebro el hecho sucedido.

Por supuesto, como lo comentan en el artículo, al esperar el cerebro ver lo k ha predicho k sucedería, se presta a errores como los k suceden cuando en un escrito una palabra está erróneamente repetida. Pero bueno, como las ventajas superan ampliamente a las desventajas, sin duda x eso, el cerebro lo implementó.

2.Publicado por pablo el 01/04/2010 10:25

3.Publicado por Chris el 01/04/2010 18:20
Realmente no es recordar el futuro. Es optimizar los recursos de memoria por unas rutas más óptimas a medida que ésta se entrena.


4.Publicado por Juan Díaz el 04/04/2010 23:30
Es maravilloso que el cerebro funcione según una ecuasión simple, segun un modelo predictivo probabilista.
¿Que sucederá en el reprocesamiento del sueño? ¿Que estimulos se juegan ahí?
El articulo, muy didáctico, lo hace aparecer simple, pero seguramente es el resutado de años de experimentación. ¿Puede esto ayudar al ciudadano común a optimizar su rendimiento? ¿Qué relación guarda esto con el entono inteligente, y la ayuda a los menos dotados?
Felicitaciones.

5.Publicado por Chris el 05/04/2010 07:33
En contexto de la memoria, además de lo que se sabe durante el sueño (SWS, NREM) pienso que también se optimiza la memoria mientras se realiza un mantenimiento básico, y durante un sueño más profundo (REM), éste se intensifica a un mantenimiento de mejor calidad. Por eso, cuando a veces despertamos, tenemos mayor claridad sobre algún problema anterior no resuelto (p.e. una nueva ecuación, una nueva idea, etc.), porque se combinan más alternativas intuitivas y es por lo tanto un momento distinto de creatividad, y por eso también se considera uno de los momentos valiosos.

(ver lo que hacen en centros de investigación sobre el sueño para saber más de esta hipótesis)


6.Publicado por Aldauser el 07/04/2010 13:30
Interesante artículo, aunque la teoría de la energía libre y también el título, son algo sensacionalistas. Ayer estuve con mis hijos comentando la forma de procesar del cerebro con un ejemplo: el profesor de matemáticas les propuso un problema de múltiples variables, inmediatamente uno de ellos intentó y logró, crear una perqueña rutina en el ordenador que fuese probando las múltiples soluciones, hasta encontrar las ocho posibles, el tiempo total de resolución (entre la preparación del programa y la búsqueda) fue de unos 20 min. Otro analizó brevemente el planteamiento y diseñó una estrategia lógica de forma clásica; el tiempo invertido fue de 10 min.
Esta pequeña práctica pone en evidencia que el procesamiento de nuestro cerebro, desecha múltiples combinaciones que no son ni analizadas, y se centra en actividad mucho más rentable. Otro ejemplo es el ejemplo de que por la noche sólo nos despiertan los ruidos extraños, o sólo el llanto de nuestro bebe...

7.Publicado por Perriko el 09/04/2010 14:38
Decir que algo recuerda el futuro, esto es en sí una contradicción y no tiene sentido, por otro lado, no debería de extrañar a nadie, que el cerebro tenga un sistema de CACHE para agilizar las tareas que está realizando en este momento, propongo que preguntéis aun amigo: 13*7, y pasados 10 minutos se lo preguntéis de nuevo y lo hagáis otra vez después de un duro día de trabajo, las conclusiones vosotros mismos.

Mi opinión al respecto de lo que se comenta del sueño, yo pienso que lo que realmente hacemos es descargar lo que tenemos en la cache cerebral a almacenamiento estático, de forma que se descarga la memoria 'rápida' y se asientan los conocimientos adquiridos durante el día en la parte del cerebro correspondiente. (muy a grosso modo)

8.Publicado por Dr. Atilio Laurence Almagia el 14/04/2010 14:41
Propuesta asignatural para países telúricos (temblor, maremoto): costa del Pacífico, Asia y Oceanía. Dr. Atilio Laurence Almagia
a) enseñanza reglada a la ciudadanía toda.
b) implementación de una logística que permita alertar, evacuar, a la población maremótica. Uso sistema satelital que permita alertar con el debido tiempo maremotos.
curso contenido actividad Evaluación
Nt1 Noción de la naturaleza Dramatización de los elementos tierra, agua, fuego, aire En base a juegos
Nt2 Noción de la naturaleza Dramatización
Canciones de los cuatro elementos En base a dramatización
1 Convivencia con el medio ambiente Aprendamos a convivir con terremotos y maremotos Relatos de terremotos y maremotos
2 Relación entre los cuatro elementos y matemática Aprendamos a convivir con terremotos y maremotos Dramatización de terremoto y maremoto
3 Elemento agua, cuerpos de agua Aprendamos a convivir con terremotos y maremotos Trabajo de campo
4 Elemento tierra y sus componentes Aprendamos a convivir con terremotos y maremotos Trabajo de campo
5 Elemento fuego y su relación con el medio ambiente Aprendamos a convivir con terremotos y maremotos Trabajo práctico
6 Elemento aire y la especie humana Aprendamos a convivir con terremotos y maremotos Trabajo de campo
7 Movimiento telúrico y su incidencia en la vida humana Aprendamos a convivir con terremotos y maremotos Breve investigación
8 Movimiento telúrico y su incidencia en la vida humana Aprendamos a convivir con terremotos y maremotos Breve investigación
1 Movimiento telúrico y su incidencia en la vida humana/ maremto Conducta personal y grupal ante terremoto y maremoto Simulación de temblor
2 Movimiento telúrico y su incidencia en la vida humana/ maremoto Conducta personal y grupal ante terremoto y maremoto Animación de maremoto
3 Movimiento telúrico y su incidencia en la vida humana/ maremoto Conducta personal y grupal ante terremoto y maremoto Investigación sobre terremoto
4 Movimiento telúrico y su incidencia en la vida humana/ maremoto Conducta personal y grupal ante terremoto y maremoto Experimentación sobre maremoto/ terremoto


9.Publicado por hugo luchetti el 14/04/2010 15:41


COMO HACER PARA RECORDAR EL FUTURO:

Recordar el futuro es, entre otras cosas, hacer que la memoria interactùe con el espacio... ¿Còmo es posible? Estamos en el lugar de lo posible, leemos el diario, posamos la vista sobre los equipos que van a jugar hoy... Hoy mismo, lo hacemos "cerca" del partido... Despuès "miramos velozmente" la tabla de posiciones. No pensamos nada, solo miramos la tabla. Los ojos se detienen en ciertos "equipos" y no en otros. Es fundamental no pensar, porque si lo hacemos la simpatìa por un equipo o por otro condicionarà al recuerdo del futuro. Cuando la vista se detiene en unos, sin ningùn por què, sin ningùn motivo, esos son los ganadores. Porque la memoria (la vista ràpida) estarà registrando, sobre la misma superficie o lugar, que es el suplemento deportivo donde siempre lee los comentarios... Es decir..., està registrando "al vuelo" aquellos nombres que volveràn a aparecer (a los que volverà a leer) a los que tendràn "mayor frecuencia de lectura" por muchas personas y mayor volumen de comentarios o extensiòn de espacio... Està leyendo los contenidos del "sitio" o lugar... Una Lectura Espacial o "relaciòn entre puntos o letras o signos o nombres de equipos". No sirve para ganar el Prode el ejercicio, porque si se hace con mayor anticipaciòn da lugar a interferencias o combinaciones de ruidos. Hay que efectuarlo "unas horas o minutos antes"... Y lo que la memoria pesca es nuestra propia relaciòn con ese "sitio" o superficie o lìneas donde volveremos a "fijar" la vista.

10.Publicado por Dr House el 17/04/2010 16:44
Eso no es recordar el futuro, Hugo. Tampoco es Lupus.
El fenómeno que comentas no es más que un problema en la memoria, al percibir lo que ves como un recuerdo, conocido como dejavú.

11.Publicado por hugo luchetti el 19/04/2010 19:40





Una propuesta de practicar un deja vu deliberado. Interesante.
Me parece que estarìa de acuerdo Dr Hause.
No olvidemos que lo que afirmamos ahora es el pasado del futuro.

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