Esclarecen cómo funciona el mecanismo neural que nos permite percibir el tiempo

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14 mayo, 2018

José Emilio Pacheco pedía en uno de sus poemas “no me preguntes cómo pasa el tiempo”, pero para científicos como Hugo Merchant, del Instituto de Neurobiología (INB) de la UNAM, en el campus Juriquilla, este tipo de asuntos merecen una respuesta y por ello, desde hace seis años busca entender la neurofisiología de la percepción temporal o, en otras palabras, cómo percibimos el tiempo.

“Y es que en realidad no se sabe bien cómo hace el sistema nervioso para cuantificar intervalos, algo fundamental para el lenguaje y la música, o para practicar un deporte, bailar o coordinar los movimientos del cuerpo. Para todo eso es preciso temporalizar la conducta y predecir eventos futuros, aunque ignoramos los mecanismos neurales subyacentes”, explicó el académico.

La página web de UNAM Global publicó que para entender este proceso, Merchant y un equipo conformado por Germán Mendoza, Juan Méndez, Oswaldo Pérez y Luis Prado, también del INB, entrenaron a un par de monos Rhesus (Macaca mulatta) a fin de que categorizaran si estos eran cortos o largos, basados en una regla aprendida previamente.

“Utilizamos a estos simios debido a que su capacidad psicométrica es muy parecida a la humana, pero entrenarlos no fue sencillo: nos tomó sesiones de tres horas diarias, de lunes a sábado, durante poco más de un año. Al final los primates eran capaces de manipular un cursor y, cuando percibían un lapso corto lo movían hacia un marcador anaranjado, y si consideraban que era largo, a uno azul”.

Sobre el porqué de esta estrategia, el universitario detalló que se evitó emplear botones, como se estila en los demás laboratorios del mundo, a fin de desasociar la dirección del movimiento para que así el macaco no relacionara corto con izquierdo y largo con derecho, pues esto hubiera contaminado los resultados, como ha pasado con indagatorias similares. “Esto marcó una gran diferencia”.

Para Merchant, emprender este trabajo era imperativo, pues “no es tan difícil comprender cómo hacemos distinciones entre blanco o negro, o frío o caliente, aunque con algo tan sutil como el tiempo y el decidir si un periodo fue extendido o breve, las cosas no son tan claras. Hicimos este experimento a fin de entender cómo se da este proceso cuando nuestros límites categóricos son flexibles”.

Los resultados de este trabajo se publicaron en la revista Nature Communications, y una de las conclusiones a las que se llegó es que, a la hora de categorizar las duraciones, al igual que las personas, un macaco sigue la llamada Ley de Weber, es decir, al comparar dos estímulos si son pequeños basta una diferencia mínima para discernir entre ellos; si son grandes, la discrepancia entre uno y otro debe ser mucha.

“Hay un ejemplo que me gusta para explicar esto: si tomamos un par de plumas, rápido sabemos cuál pesa pocos gramos de más, pero si cargamos dos rocas voluminosas, sólo notaremos algo distinto si una tiene muchos kilos de diferencia. Al graficar cómo los monos movieron el cursor elaboramos una curva psicométrica que nos mostró el mismo fenómeno: las pendientes fueron altas cuando se trataba de intervalos cortos, mientras que si eran largos eran menos agudas”.

A decir de Merchant, datos como éste y trabajos anteriores, como uno que él mismo publicó en la revista 2011 en la revista Frontiers in Integrative Neuroscience, muestran que al procesar estos estímulos los macacos y los humanos son muy similares, por lo que, muy probablemente, esta investigación puede arrojar luz sobre cómo percibimos nosotros el tiempo, o al menos hacer inferencias.

Hallazgos novedosos

Para el experimento, el profesor Merchant y su equipo no sólo adiestraron a un par de macacos para que, a partir de estímulos variables, movieran un cursor y determinaran si un lapso era corto o largo, sino que les colocaron electrodos en la corteza cerebral a fin de monitorear qué pasaba en sus cabezas al realizar esta tarea.

“El objetivo fue registrar la actividad extracelular única, es decir, la señal que describe cómo responden las neuronas durante la ejecución de un paradigma. Según la conducta del animal, la activación de las neuronas se incrementa o baja y ello nos permite establecer correlaciones estrechas entre lo que realiza el simio y lo que hace una neurona, de manera muy paramétrica. Se trata de una señal electrofisiológica bastante fiable”.

A decir del doctor Merchant, existe mucha documentación acerca de cómo el cerebro decide si algo es, temporalmente, corto o largo, pero nada acerca de cómo este órgano almacena la información necesaria para delimitar dichas categorías. “Es justo en este renglón donde nuestro trabajo aporta resultados novedosos”.

A fin de dilucidar cómo operan estos procesos de discriminación y categorización, los científicos del INB diseñaron bloques de ensayos en los que un mismo lapso debía ser considerado breve en uno y largo en otro. “A veces un evento de 500 milisegundos era corto y en otras, largo, para forzar a los macacos a modificar sus límites categóricos y adecuarlos según el caso, y así entender cómo se representa el límite interno entre categorías, es decir la frontera subjetiva entre un intervalo y otro”.

Explorar este escenario les dio, en palabras de Merchant, su hallazgo más notable, pues a partir de las mediciones con electrodos pudieron corroborar qué parte del cerebro almacena la información necesaria para determinar si un evento es corto o largo.

“Se trata del lóbulo frontal, en particular las cortezas premotoras mediales, cercanas a la línea media de los hemisferios corticales. Esa área tiene la capacidad de guardar lo necesario para saber si algo es corto y largo, y de hacerlo predictivamente. A partir de la Teoría de Detección de Señales demostramos que varias neuronas de límite categórico (boundary neurons), al comparar dos estímulos alcanzan un pico de actividad; es justo en ese instante cuando éstas evalúan si intervalo duró poco o no, y hacen todo mucho antes de que el mono siquiera se mueva y exprese su decisión”.

Así, añadió el investigador, podemos anticipar —de manera paramétrica y de ensayo a ensayo— lo que hará el macaco; para ello sólo debemos establecer el momento exacto en que la actividad de las neuronas alcanza su punto más alto.

“Por el momento sólo hemos abordado la actividad de neuronas únicas; el siguiente paso es estudiar el sistema nervioso y sus redes neuronales, pues es ahí donde se representan gran parte de la conducta. No obstante, lo hallado en este experimento es sumamente novedoso y nos abre camino para entender, finalmente, cómo percibimos el tiempo”. (UNAM GLOBAL)