Un estudio muestra que la atención y la memoria de trabajo comparten los mismos mecanismos neuronales



En 1890, el psicólogo William James describió la atención como el centro de atención que iluminamos no solo el mundo que nos rodea, sino también el contenido de nuestra mente.

La mayoría de los científicos cognitivos desde entonces han establecido una clara distinción entre lo que James denominó “atención sensorial” y “atención intelectual”, ahora normalmente llamada “atención” y “memoria de trabajo”, pero James las vio como dos variedades del mismo proceso mental.

Una nueva investigación realizada por neurocientíficos de Princeton sugiere que James estaba en algo, descubriendo que la atención al mundo exterior y la atención a nuestros propios pensamientos son en realidad dos caras de la misma moneda neuronal. Además, han observado la moneda mientras se lanza dentro del cerebro.

Un artículo publicado en Naturaleza el 31 de marzo por Matthew Panichello, investigador asociado postdoctoral en el Instituto de Neurociencia de Princeton, y Timothy Buschman, profesor asistente de psicología y neurociencia en Princeton, encontraron que la atención y la memoria de trabajo comparten los mismos mecanismos neuronales. Es importante destacar que su trabajo también revela cómo las representaciones neuronales de los recuerdos se transforman a medida que dirigen el comportamiento.

“Cuando actuamos sobre las entradas sensoriales, lo llamamos ‘atención'”, dijo Buschman. “Pero hay un mecanismo similar que puede actuar sobre los pensamientos que tenemos en mente”.

En un par de experimentos con dos monos macacos rhesus, los investigadores encontraron que las neuronas en las cortezas prefrontales que enfocan la atención en los estímulos sensoriales son las mismas que se enfocan en un elemento de la memoria de trabajo. Además, Panichello y Buschman realmente observaron las representaciones neuronales de esos recuerdos realineándose en el cerebro a medida que los monos seleccionaban sobre qué recuerdos actuar.

En un experimento, cada mono estaba sentado frente a un monitor de computadora y una cámara que rastreaba los movimientos de sus ojos.

El monitor mostraba pares de cuadrados de colores seleccionados al azar, uno encima del otro. Luego, los cuadrados desaparecieron, requiriendo que el mono recordara el color y la ubicación de los cuadrados. Después de una breve pausa, apareció un símbolo que le decía al mono qué cuadrado debía seleccionar de su memoria de trabajo. Luego, después de otra pausa, informaron el color del cuadrado seleccionado haciéndolo coincidir con una rueda de colores.

Para realizar la tarea, cada mono necesitaba mantener ambos colores en su memoria de trabajo, seleccionar el color objetivo de la memoria y luego informar ese color en la rueda de colores. Después de cada respuesta, el mono fue recompensado con gotitas de jugo. Cuanto más cerca estaba su informe del color objetivo, más gotas obtenían.

En un segundo experimento, para comparar la selección de elementos de la memoria de trabajo con una tarea de atención más clásica, los investigadores indicaron la dirección a los monos antes de que vieran los cuadrados de colores.

Esto permitió a los macacos enfocar toda su atención en el cuadrado indicado (e ignorar el otro). Como era de esperar, los monos se desempeñaron mejor en esta tarea porque sabían de antemano a qué casilla atender y cuál ignorar.

Los investigadores registraron la actividad neuronal en la corteza prefrontal, la corteza parietal y la corteza visual. La corteza prefrontal está asociada con una variedad de procesos de funciones ejecutivas que incluyen atención, memoria de trabajo, planificación e inhibición.

En este estudio, los investigadores descubrieron que las mismas neuronas de la corteza prefrontal que dirigían la atención también se usaban para seleccionar un elemento de la memoria de trabajo del mono.

Esto no era cierto en todas partes del cerebro. En un área de la corteza visual asociada con el reconocimiento de colores y en un área del lóbulo parietal asociado con el análisis visual y espacial, los procesos de atención a la entrada sensorial y selección del color objetivo de la memoria de trabajo involucraron distintos mecanismos neuronales.

La atención le permite enfocar sus recursos en un estímulo particular, mientras que ocurre un proceso de selección similar con los elementos en la memoria de trabajo. Nuestros resultados muestran que la corteza prefrontal usa una representación para controlar tanto la atención como la memoria de trabajo “.

Timothy Buschman, profesor asistente, psicología y neurociencia, Universidad de Princeton

Las mismas grabaciones neuronales también mostraron cómo la selección de un elemento cambia las memorias para que se oculten en la memoria de trabajo o se utilicen para dar una respuesta. Esto implica rotar dinámicamente la representación de la memoria en la corteza prefrontal.

Esto se puede comparar con sostener un trozo de papel con texto. Si sostienes el papel de canto contra tu cara, no podrás leerlo. Este ocultamiento, explicó Buschman, evita que el cerebro desencadene una respuesta incorrecta o desencadene una respuesta demasiado pronto.

“El cerebro contiene información de una manera que la red no puede ver”, dijo. Luego, cuando llegó el momento de responder al final de la prueba, la representación de la memoria rotó. Así como rotar el papel le permite leer y actuar sobre el texto, rotar la representación neuronal permite que el cerebro dirija el comportamiento.

“Esta transformación dinámica simplemente me impactó”, dijo Buschman. “Muestra cómo el cerebro puede manipular elementos en la memoria de trabajo para guiar su acción”.

“Es un artículo importante”, dijo Earl Miller, neurocientífico del Instituto de Tecnología de Massachusetts, que no participó en esta investigación. “La atención y la memoria de trabajo se han discutido a menudo como dos caras de la misma moneda, pero eso ha sido principalmente de labios para afuera. Este documento muestra cuán cierto es esto y también nos muestra la ‘moneda’: los mecanismos de codificación y control que Cuota.”

“Nuestro objetivo no es sobrescribir la palabra ‘atención'”, dijo Buschman. En cambio, espera que los hallazgos de décadas de investigación sobre la atención puedan generalizarse para arrojar luz sobre otras formas de función ejecutiva. “La atención ha sido bien estudiada como el control cognitivo de las entradas sensoriales. Nuestros resultados comienzan a ampliar estos conceptos a otros comportamientos”.

Fuente:

Referencia de la revista:

Panichello, M. F & Buschman, TJ, (2021) Los mecanismos compartidos subyacen al control de la memoria de trabajo y la atención. Naturaleza. doi.org/10.1038/s41586-021-03390-w.

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