Un complejo estudio realizado en los laboratorios Lee y Harris, en el Campus de Investigación Janelia del HHMI (EE UU), concluye que las ratas también tienen imaginación. Para llevar a cabo su trabajo, desarrollaron un innovador sistema que combina realidad virtual y una interface cerebro-máquina, para sondear los pensamientos internos de estos roedores.
Los detalles de este, cuando menos, apasionante estudio aparecen hoy en Science, órgano oficial de la Asociación Americana para el Avance de las Ciencias (AAAS). Descubrieron que, al igual que los humanos, los animales pueden pensar en lugares y objetos que no están justo frente a ellos, usando sus pensamientos para imaginarse caminando hacia un lugar o moviendo un objeto remoto a un lugar específico.
Como las personas -subrayan-, cuando los roedores experimentan lugares y eventos, se activan patrones de actividad neuronal específicos en el hipocampo, un área del cerebro responsable de la memoria espacial.
Este trabajo concluye que las ratas pueden generar voluntariamente estos mismos patrones de actividad y hacerlo para recordar ubicaciones remotas distantes de su posición actual.
“De hecho, la rata puede activar la representación de lugares en el entorno sin tener que ir allí”, destaca Chongxi Lai, primer autor de este estudio. «Incluso si su cuerpo físico está fijo, sus pensamientos espaciales pueden ir a un lugar muy remoto«, continúa.
Esta capacidad de imaginar lugares alejados de la posición actual es fundamental para recordar eventos pasados e imaginar posibles escenarios futuros. Así, este trabajo demuestra que las ratas, al igual que los humanos, tiene una forma de imaginación.
Nueva interface cerebro-máquina
El proyecto comenzó en 2014 cuando Lai, estudiante de posgrado, y su asesor, Tim Harris, trabajaron conjuntamente para desarrollar un sistema con el fin de comprender lo que piensan los animales; algo así como un detector de pensamiento en tiempo real que pudiera medir la actividad neuronal y traducir lo que significa.
El sistema utiliza una interface cerebro-máquina (IMC) que proporciona una conexión directa entre la actividad cerebral y un dispositivo externo. En el sistema del equipo, el IMC produce una conexión entre la actividad eléctrica en el hipocampo de la rata y su posición en un campo de realidad virtual de 360 grados.
Es bien sabido por los neurocientíficos que el hipocampo almacena mapas mentales del mundo, involucrados en recordar eventos pasados e imaginar escenarios futuros. El recuerdo implica la generación de patrones de actividad específicos del hipocampo relacionados con lugares y eventos. Pero ahora nadie sabía si los animales podían controlar voluntariamente esta actividad.
Una vez desarrollado el sistema, como señalan en su estudio, los investigadores crearon lo que denominan diccionario de pensamiento, que les permitiera decodificar las señales cerebrales de la rata. Este diccionario recopila cómo se ven los patrones de actividad cuando la rata experimenta algo (en este caso, lugares en el ámbito de la realidad virtual).
En el experimento realizado, la rata, enganchada al sistema de realidad virtual, camina sobre una cinta rodante esférica mientras sus movimientos se traducen en la pantalla de 360 grados.
Paralelamente, el sistema BMI registra la actividad del hipocampo de la rata. Los investigadores pueden ver qué neuronas se activan cuando la rata navega por la arena para alcanzar cada objetivo. Estas señales proporcionan la base para un IMC del hipocampo en tiempo real, con la actividad del hipocampo del cerebro traducida en acciones en la pantalla.
Imaginación de las ratas: Jumper y Jedi
A continuación, los investigadores desconectan la cinta de correr y recompensan a la rata por reproducir el patrón de actividad del hipocampo asociado con la ubicación de un objetivo. En esta tarea, a la que llamaron Jumper, por la película de ciencia ficción del mismo nombre de 2008, el IMC traduce la actividad cerebral del animal en movimiento en la pantalla de realidad virtual.
Esencialmente, el animal usa sus pensamientos para navegar hacia la recompensa, pensando primero en dónde debe ir para obtenerla.
Llegados a este punto, los investigadores recuerdan que este proceso de pensamiento es algo que las personas experimentamos con regularidad. Por ejemplo, cuando nos piden que vayamos a comprar comida a una tienda que conocemos, podemos imaginar los lugares por los que pasaremos de camino a ella.
En otro momento de este experimento, al que denominaron Jedi, en clara alusión a Star Wars, los científicos comprobaron que la rata, únicamente con sus pensamientos, mueve un objeto. El animal está fijo en un lugar virtual pero mueve un objeto a una meta en el espacio de realidad virtual.
El equipo descubrió que las ratas pueden controlar de manera precisa y flexible la actividad de su hipocampo, de la misma manera que probablemente utilizan su imaginación los humanos. Los animales también son capaces de mantener esta actividad del hipocampo, manteniendo sus pensamientos en un lugar determinado durante muchos segundos, un período de tiempo similar al que los humanos reviven eventos pasados o imaginan nuevos escenarios.
“Lo sorprendente es cómo las ratas aprenden a pensar en ese lugar, y en ningún otro, durante un período de tiempo muy largo, basándose en nuestra noción, quizás ingenua, de la capacidad de atención de una rata”, apostilla Harris.
