RV y Aprendizaje: Explorando la Navegación Virtual

RV y Aprendizaje: Explorando la Navegación Virtual

Los científicos descubrieron que las ratas pueden visualizar lugares previamente visitados gracias al uso de la realidad virtual.

En una colaboración sin precedentes, Tim Harris y Albert Lee, de los laboratorios de Janelia Research Campus del Howard Hughes Medical Institute, desarrollaron un sistema revolucionario que combina realidad virtual y tecnología cerebro-máquina en roedores.

Sus hallazgos demostraron que, al igual que los humanos, las ratas poseen la capacidad cognitiva de la imaginación.

El Hipocampo: Centro de la Memoria

El hipocampo, una estructura cerebral esencial para la memoria y la orientación espacial, es clave para formar mapas mentales del entorno.

Esta área cerebral es sorprendentemente similar en todos los mamíferos, lo que llevó a los investigadores a postular que los animales no humanos podrían tener habilidades imaginativas.

En las ratas, las neuronas del hipocampo se activan en patrones únicos que representan el espacio que ocupan, una característica que insinúa la posibilidad de una imaginación comparable a la humana.

Para poner a prueba esta teoría, los científicos diseñaron una interfaz cerebro-máquina que decodifica la actividad neuronal del hipocampo de las ratas.

Durante el experimento, los roedores se colocaron sobre cintas rodantes esféricas, cuyos movimientos se correspondían con un entorno virtual tridimensional que imitaba un túnel oscuro.

El hipocampo es una estructura intrincada y esencial del cerebro que juega un papel crucial en la formación de la memoria y la navegación espacial.

Su nombre, derivado de la palabra griega para «caballito de mar», refleja su forma curva y distintiva, que se encuentra profundamente arraigada en el lóbulo temporal de cada hemisferio cerebral.

Esta región del cerebro es fundamental en la consolidación de la memoria a corto y largo plazo y en la transición de la memoria de trabajo a la memoria duradera.

Las investigaciones han demostrado que el hipocampo no solo está implicado en el almacenamiento de recuerdos sino que también es vital para la recuperación de estos.

Permite a los seres humanos y otros mamíferos recordar ubicaciones y orientarse en el espacio, creando lo que se conoce como «mapas cognitivos» del entorno. Esta función es vital para la supervivencia, ya que permite la navegación y el reconocimiento de lugares, esenciales para encontrar recursos y evitar peligros.

El hipocampo es también un área de gran interés en el estudio de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, donde la pérdida de tejido en esta zona está estrechamente relacionada con la pérdida de la memoria y la desorientación que caracterizan a la enfermedad.

La neuroplasticidad del hipocampo lo hace único: tiene una de las mayores tasas de neurogénesis, o creación de nuevas neuronas, en el cerebro adulto.

Esto significa que continuamente está reorganizando sus conexiones y creando nuevas, lo que se cree que es la base de nuestra capacidad para aprender y memorizar a lo largo de la vida.

Aprendizaje y Navegación Virtual

A medida que las ratas aprendían a desplazarse por este ambiente digital en pos de una recompensa, los patrones de activación cerebral se interpretaban como movimientos a través del espacio virtual. Pronto, los roedores dominaron la tarea, como revelaba su actividad cerebral.

El aprendizaje y la navegación virtual representan un campo de estudio fascinante que se sitúa en la intersección de la tecnología y la neurociencia cognitiva.

En este contexto, la realidad virtual (RV) emerge como una herramienta poderosa que permite simular ambientes tridimensionales complejos en los que tanto humanos como animales pueden ser sumergidos para estudiar su comportamiento y procesos de aprendizaje en un entorno controlado y manipulable.

La Inmersión en Mundos Virtuales

Mediante la realidad virtual, los sujetos pueden experimentar la sensación de estar presentes en un mundo completamente diferente. Para las ratas en el experimento mencionado anteriormente, por ejemplo, el entorno virtual se configuró para emular un túnel oscuro.

Este tipo de inmersión desencadena respuestas cognitivas y físicas similares a las que tendrían en el mundo real, lo que permite a los investigadores observar cómo aprenden, cómo se orientan y cómo toman decisiones basadas en su percepción virtual del espacio.

Interfaz Cerebro-Máquina y Navegación

La interfaz cerebro-máquina (IMC) es una tecnología revolucionaria que permite la comunicación directa entre el cerebro y un dispositivo externo.

En el ámbito de la navegación virtual, la IMC puede interpretar las señales neuronales asociadas con el movimiento y la orientación espacial y traducirlas en acciones dentro del entorno virtual.

En el caso de las ratas, esto significa que su actividad cerebral puede controlar su navegación por el túnel virtual, permitiendo a los científicos estudiar directamente los procesos neuronales implicados en la memoria y el aprendizaje espacial.

Imaginación Espacial en Acción

El estudio observó que las ratas activaban patrones neuronales específicos del hipocampo al recordar lugares y sucesos, una habilidad común en los seres humanos.

Esto permitió a los investigadores identificar qué neuronas se encendían cuando las ratas se orientaban hacia objetivos en el escenario virtual.

Chongxi Lai, investigador postdoctoral en los laboratorios Harris and Lee y autor principal del estudio publicado en Science, señaló: «Las ratas pueden activar mentalmente representaciones de lugares sin desplazarse físicamente, lo que indica que su pensamiento espacial puede proyectarse a ubicaciones distantes».

Capacidad de Reflexión Animal

Los resultados indican que los animales son capaces de reflexionar sobre lugares u objetos no presentes y de invocar voluntariamente recuerdos de espacios lejanos.

«Imaginar es una habilidad humana fascinante, y ahora sabemos que los animales también son capaces de ello; hemos encontrado cómo estudiar este fenómeno», dijo Albert Lee.

Este descubrimiento revela que las ratas pueden ejercer un control sobre la actividad del hipocampo tan preciso como el humano. Además, demuestra la utilidad de la interfaz cerebro-máquina para explorar esta región crucial del cerebro, abriendo nuevas vías para la investigación neurológica.

«Es asombroso cómo las ratas pueden concentrarse en ese lugar específico, y solo en ese, por periodos extensos, lo que cuestiona nuestra percepción de la capacidad de concentración de los roedores», concluyen los investigadores.

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