Comprender cómo predice el cerebro

El trastorno del espectro autista y otros trastornos neurológicos implican problemas con la predicción del cerebro. Por ejemplo, el cerebro generalmente recuerda situaciones que pueden volverse peligrosas, como una estufa caliente o un automóvil que viene hacia usted mientras cruza la calle. Para alguien con autismo, el cerebro no siempre puede predecir esas cosas.

Un profesor de la Universidad de Purdue está descubriendo cómo las complicaciones con la predicción conducen a cambios en la percepción sensorial y problemas de aprendizaje, los cuales son síntomas comunes del autismo.

"El cerebro calcula previamente todo", dijo Alexander Chubykin, profesor asistente de ciencias biológicas. "Cuando ves algo familiar, inmediatamente trata de recordar qué es y así es como sabemos lo que sucederá después. Mi laboratorio está tratando de entender cómo el cerebro distingue entre algo que es familiar y novedoso y cómo eso juega con los trastornos neurológicos".

A través de su investigación, el objetivo de Chubykin es trabajar en el desarrollo de nuevos biomarcadores para facilitar el diagnóstico de trastornos como el autismo y avanzar hacia el descubrimiento de nuevos medicamentos potenciales para el tratamiento.

Comprender cómo el cerebro predice eventos futuros es crítico cuando se trata de definir y comprender los trastornos neurológicos, dijo Chubykin. También es una clave para la supervivencia y la función cerebral normal.

"Si ves algo peligroso, tu cerebro generalmente lo reconoce y predice que algo malo podría pasar". Dijo Chubykin. "Si tiene esta experiencia previa y puede procesar esta información, puede escapar a tiempo. Cuando su cerebro no puede decirle esas cosas, es abrumador y aterrador".

Chubykin dice que entender cómo el cerebro decide a qué debe prestar atención en primer lugar es clave para comprender cómo la predicción juega un papel en trastornos como el autismo. Para que el cerebro decida qué es novedoso, primero debe reconocer un estímulo sensorial.

El reconocimiento del estímulo familiar conduce a la generación de una expectativa o predicción.

Sin embargo, cuando se viola una expectativa previa, eso lleva a una sorpresa. Estas sorpresas se llaman errores de predicción, que es cuando los sentidos no se corresponden con las predicciones del cerebro.

Cuando el cerebro recibe sorpresas, quiere minimizar esa sorpresa en el futuro memorizándola y el entorno correspondiente, un proceso conocido como aprendizaje.

"Continuamente recibimos nueva información sensorial, y la aprendemos", dijo Chubykin. "Pero para alguien con un trastorno como el autismo, no es tan fácil". En el autismo, el cerebro no siempre puede predecir con precisión lo que sucederá en un futuro cercano a partir de sentidos como la visión, el tacto y la audición.

Es por eso que las personas afectadas por el autismo a menudo experimentan "sobrecarga sensorial", que es cuando la información sensorial anula la predicción. La sobrecarga sensorial puede causar estrés y dificulta la concentración.

"Por ejemplo, si tengo un paraguas en la esquina de mi oficina y lo veo todos los días, mi cerebro sabe que va a estar allí y no es una sorpresa", dijo Chubykin. "Me acostumbro a que esté allí. Pero para los pacientes con autismo, puede llevarles un tiempo procesarlo. También puede llevar más tiempo acostumbrarse a nuevos entornos con muchos estímulos sensoriales nuevos, y son estos detalles los que abrumarlos ".

Chubykin también dirigió una investigación recientemente publicada que reveló que los ratones pueden percibir las llamadas ilusiones ópticas de Kanizsa y los mecanismos neuronales involucrados. El trabajo fue publicado en el Journal of Neuroscience.

"Los pacientes con autismo y esquizofrenia generalmente tienen dificultades para percibir esta ilusión", dijo Chubykin. "Esto podría ser significativo para las pruebas de diagnóstico de detección temprana de autismo y esquizofrenia en el futuro. La razón de esto es que esta ilusión prueba la capacidad de hacer predicciones espaciales".

Él dice que en la esquizofrenia, la predicción también se ve afectada, pero es todo lo contrario del autismo.

"Para los pacientes con esquizofrenia, sus cerebros tienen un mayor énfasis en la predicción en comparación con los sentidos", dijo Chubykin. "Cuando están alucinando o escuchando voces, sus predicciones internas anulan sus sentidos".

Chubykin quiere que su investigación brinde respuestas tanto para los pacientes como para sus familias. Cuanto antes se puedan diagnosticar estos trastornos, más rápido los pacientes podrán obtener la ayuda que necesitan.

"Cuanto más aprendemos, más podemos ayudar", dijo Chubykin.