El cerebro organiza secuencias aleatorias de información
Un nuevo modelo neuromatemático estudia este proceso y su rol en la anticipación de eventos.
El cerebro humano continuamente identifica regularidades en los estímulos del entorno, lo que le permite interpretarlos de forma adecuada, orientar sus acciones y realizar predicciones sobre dichos acontecimientos. Sin embargo, la manera en que el cerebro realiza esta tarea sigue siendo en gran medida desconocida. En un estudio publicado recientemente en PLOS Computational Biology, Marcela Svarc, directora del Departamento de Matemática y Ciencias de la Universidad de San Andrés, junto con Fernando A. Najman (Universidade Estadual de Campinas), Antonio Galves (Universidade de São Paulo) y Claudia D. Vargas (Universidade Federal do Rio de Janeiro), introducen un procedimiento estadístico novedoso para investigar cómo el cerebro codifica y organiza secuencias de información. “Desde la neuromatemática buscamos generar un modelo ad hoc que nos permitiera comprender este proceso específico que sucede en el cerebro, integrando una propuesta teórica válida, el desarrollo de teoremas y un análisis contextualizado de los resultados”, señala Svarc.
Los investigadores realizaron un experimento con 19 participantes, quienes escucharon distintas secuencias aleatorias de estímulos auditivos mientras se registraban señales electroencefalográficas en tres regiones del cerebro. Los sonidos, generados mediante un algoritmo, presentaban un ritmo similar al de la samba, compuesto por patrones regulares de palmadas de manos: una fuerte, una débil, un silencio y otra débil. De manera aleatoria, algunas secuencias omitían las palmadas débiles, generando cuatro patrones sonoros diferentes. Para analizar cómo el cerebro clasificaba estos estímulos, aplicaron un procedimiento de agrupación automática de conjuntos de datos según sus características estadísticas relevantes, que les permitió agrupar las señales cerebrales registradas durante el experimento y vincularlas con las secuencias auditivas correspondientes.
Los resultados revelaron que el cerebro utiliza la palmada fuerte del estímulo auditivo como un punto de renovación, segmentando las secuencias sonoras continuas en bloques independientes más pequeños. Independientemente de su posición en la secuencia, se observó que la palmada fuerte funcionaba como un momento de regeneración para el cerebro, facilitando la organización de la información auditiva. Este hallazgo sugiere que el cerebro utiliza las recurrencias de un estímulo regular (en este caso, la palmada fuerte), para construir un modelo de la secuencia, lo que le permite identificar su estructura y anticipar con precisión el próximo evento, incluso en contextos de aleatoriedad.