Estas 'neuronas omisión' están localizadas en la corteza auditiva, y son capaces de identificar silencios en secuencias de sonidos regulares
¡Silencio por favor! La neurociencia ha demostrado que la ausencia de ruidos es fundamental para que podamos concentrarnos, aprender, reforzar la memoria, crear nuestro mundo interior y recargar 'pilas', pero hasta ahora no se sabía cómo el cerebro lograba identificar esas pausas sonoras. Un estudio coliderado por Manuel Sánchez-Malmierca, director del Instituto de Neurociencias de Castilla y León (Incyl), ha descubierto las neuronas del silencio, aquellas que detectan la omisión de sonidos dentro de una secuencia auditiva. Las ha llamado «neuronas omisión» y se localizan en la corteza auditiva.
El hallazgo clave de este estudio, llevado a cabo en roedores, ha sido identificar «que un subconjunto de neuronas del cerebro auditivo responde a la omisión de un estímulo esperado (un sonido dentro de una secuencia)», explica Malmierca, que dirige el laboratorio de Neurociencia Cognitiva y Auditiva del Incyl.
En concreto, la investigación, publicada en 'Science Advance', ha demostrado que aparece una actividad neuronal robusta en respuesta a la omisión de un sonido en una secuencia regular de estímulos repetitivos. Y esta respuesta es consistente con las denominadas «señales de error de predicción», entendidas como la diferencia entre lo que el cerebro espera percibir y los estímulos que realmente percibe.
Según la teoría de la codificación predictiva, el cerebro genera constantemente predicciones en sentido «descendente», que se comparan con las señales sensoriales que nos llegan a través de los sentidos (en sentido ascendente, del exterior hacia el cerebro).
Las señales sensoriales entrantes que coinciden con las predicciones se suprimen, mientras que los estímulos inesperados, que no coinciden con las predicciones que genera el cerebro, ponen en marcha una señal de error de predicción, que se propaga para generar predicciones nuevas y actualizadas, explica Sánchez Malmierca.
De esta forma, la información sensorial se comparte continuamente entre los niveles de entrada sensorial bajos y los niveles más altos, lo que proporcionan predicciones actualizadas sobre las siguientes entradas sensoriales esperadas.
Importante para la supervivencia
«Un punto fuerte de nuestro estudio ha sido utilizar dos especies animales (ratones y ratas) y dos preparaciones de registro diferentes en dos laboratorios distintos. Este enfoque nos ha permitido distinguir tanto el efecto de la especie y el estado cerebral en las respuestas de omisión», resalta la primera autora del estudio, Ana Lao-Rodríguez.
Así han podido comprobar que esta respuesta de omisión no depende del tamaño de la corteza auditiva (diferente en ratones y ratas) y que es constante en distintos estados de consciencia. De igual modo los investigadores de Salamanca han observado que la respuesta de omisión está presente aunque la atención no esté focalizada en escuchar los sonidos del entorno, y que aumenta cuando la atención se centra en los estímulos sonoros.
«El hecho de que también hayamos detectado respuestas de omisión en el colículo inferior, una estructura subcortical muy importante de la vía auditiva, además de en la corteza auditiva, indica que el cerebro auditivo genera internamente una predicción sobre las futuras entradas sensoriales», añade David Pérez-González, que también ha participado en el estudio.
Los colículos inferiores están involucrados en los movimientos reflejos provocados por los estímulos auditivos. Un ejemplo de estos movimientos es el reflejo de girar la cabeza hacia el origen de un sonido repentino e inesperado.
La predicción proporciona ventajas clave para la supervivencia, y los estudios cognitivos han demostrado que el cerebro efectúa predicciones multinivel. Pero la evidencia de las predicciones es difícil de obtener a nivel neuronal debido a la complejidad de separar la actividad neuronal resultante de las predicciones que hace el cerebro auditivo y las respuestas neuronales a los estímulos procedentes del exterior.
«Nosotros hemos superado este reto registrando neuronas individuales de regiones auditivas corticales y subcorticales durante omisiones inesperadas de estímulos intercaladas en una secuencia regular de tonos. Y gracias a esto encontramos un subconjunto de neuronas que responde de forma fiable a los tonos omitidos», puntualiza Sánchez Malmierca.
