Investigadores siguen el proceso de toma de decisiones a través del cerebro de peces cebra

Investigadores del Instituto Max Planck de Neurobiología (Alemania) han seguido el proceso de toma de decisiones en el cerebro de los vertebrados a través de los peces cebra, donde se muestra cómo y dónde el cerebro del pez cebra transforma el movimiento del medio ambiente en una decisión de nada en una dirección específica.

Sin apenas darnos cuenta, tomamos innumerables decisiones: ¿girar a la izquierda o derecha en el autobús? ¿Esperar o acelerar? ¿Mirar o ignorar? En el período previo a estas decisiones, el cerebro evalúa la información sensorial y solo entonces genera un comportamiento. Los investigadores quisieron mirar todo el cerebro y ver qué sucede cuando se toma una decisión, para ello, se sirvieron de peces cebra jóvenes, unos vertebrados cuyo cerebro no es mucho más grande que el de una mosca y es casi transparente.

«El primer paso fue crear un paradigma conductual que pudiéramos utilizar para estudiar la toma de decisiones», ha explicado la investigadora del Sensorimotor Control Research Group del Instituto Max Planck de Neurobiología, Elena Dragomir.

PUNTOS EN MOVIMIENTO

Los animales pueden ser entrenados para indicar su decisión sobre la dirección del movimiento de puntos, y si es correcto, reciben una recompensa. Los neurobiólogos del grupo del investigador Rubén Portugues han adaptado esta configuración experimental para el pez cebra. «El truco es que usamos un comportamiento confiable, llamado respuesta optomotora, como una lectura del comportamiento del pez», ha explicado la neurobióloga.

Cuando un pez se desplaza por la corriente, pasa por sus ojos una imagen del medio ambiente. De esta forma, los peces nadarán en la dirección del flujo óptico percibido para evitar la deriva. Los puntos en movimiento pueden desencadenar esta misma respuesta optomotora en el laboratorio, y los peces girarán hacia la izquierda o hacia la derecha, en función de la dirección de los puntos en movimiento.

«También podemos variar la dificultad de la decisión, cambiando la fuerza del estímulo visual. Si un porcentaje mayor de punto se mueve en una dirección, el pez girará más rápido y de manera más confiable en la dirección correcta», ha indicado el investigador y director principal del estudio, Rubén Portugues.

A través del microscopio, los investigadores pudieron observar que el cerebro de los peces registra los puntos en movimiento e integra este movimiento direccional en el tiempo. Así, después de que se haya acumulado suficiente evidencia, se desencadena la decisión de nadar en la dirección percibida de los puntos en movimiento.

¿A DÓNDE SE MUEVEN LOS PUNTOS?

La decisión de cuándo y en qué dirección girará el pez se correlaciona con el patrón de movimiento de los puntos. «Esto podría tomar varios segundos y definitivamente no es un reflejo, que es una respuesta inmediata a un estímulo sensorial», ha aclarado el coautor del estudio, Vilim Stih. «Esta acumulación e información sensorial a lo largo del tiempo también es parte de los modelos de toma de decisiones en otras especies animales», ha añadido. A diferencia de otras especies, los investigadores pueden mapear casi todas las regiones cerebrales contribuyentes subyacentes a este proceso de decisión en el pez cebra larval.

Los grupos neuronales en la región del pretecto/tálamo, por ejemplo, es probable que procesen la entrada visual, y las neurones en el cerebro posterior probablemente desencadenan los movimientos de giro y natación. En el núcleo interpeduncular (IPN), los investigadores han encontrado patrones de actividad que se correlacionan fuertemente con la velocidad de rotación de los peces.

Con un enfoque integrado de comportamiento, neurofisiología y modelado, los científicos han creado posibilidades nuevas para investigar el flujo de información durante la toma de decisiones en el cerebro de los vertebrados.