Así es como el cerebro combina recuerdos para resolver problemas
El cerebro alberga nuestra mente y nuestros recuerdos, y confiamos en sus capacidades de procesamiento de información cuando nos proponemos aprender algo nuevo. Pero, ¿cómo consigue el cerebro combinar recuerdos para resolver problemas?
Los seres humanos tenemos la capacidad de combinar de manera creativa nuestros recuerdos para resolver problemas y obtener nuevos conocimientos. Este proceso depende en buena medida de los recuerdos para eventos específicos. Estos recuerdos se conocen como memoria episódica.
Aunque la memoria episódica ha sido ampliamente estudiada, las teorías actuales no explican fácilmente cómo las personas pueden usar sus memorias episódicas para llegar a estas ideas novedosas. Una nueva investigación ofrece una nueva forma de entender la forma en que el cerebro humano conecta individualmente recuerdos para resolver problemas.
El estudio, realizado por un equipo de neurocientíficos e investigadores de inteligencia artificial en DeepMind, Otto von Guericke University Magdeburg y el Centro Alemán para Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE), ha sido publicado en la revista Neuron.
Nuevo mecanismo cerebral para recuperar recuerdos
Los investigadores proponen el siguiente ejemplo para explicar cómo se activa la recuperación de recuerdos. Imagina que ves a una mujer conduciendo su coche por la calle. Al día siguiente, ves a un hombre conduciendo el mismo coche en la misma calle. Esto podría desencadenar el recuerdo de la mujer que viste el día anterior y podrías razonar que se trata de una pareja y que viven juntos, dado que comparten un automóvil.
Los investigadores proponen un nuevo mecanismo cerebral que permitiría recuperar los recuerdos para activar la recuperación de otros recuerdos relacionados de esta manera. Este mecanismo permite la recuperación de múltiples memorias vinculadas, que luego permiten al cerebro crear nuevos tipos de ideas como estas.
En común con las teorías estándar de la memoria episódica, los autores postulan que las memorias individuales se almacenan como trazas de memoria separadas en una región del cerebro llamada hipocampo.
Según Raphael Koster, investigador de DeepMind y coautor del estudio, los recuerdos episódicos pueden decirnos si ya conocíamos a alguien o dónde aparcamos nuestro coche, por ejemplo. “El sistema del hipocampo es compatible con este tipo de memoria, que es crucial para el aprendizaje rápido”, explica.
A diferencia de las teorías estándar, la nueva teoría explora una conexión anatómica desatendida que sale del hipocampo a la corteza entorrinal vecina, pero luego vuelve a entrar de inmediato. Los investigadores pensaron que esta conexión recurrente es lo que permite que los recuerdos recuperados del hipocampo desencadenen la recuperación de otros recuerdos relacionados.
La asociación de recuerdos para resolver problemas
Los investigadores idearon una forma de probar esta teoría mediante la toma de imágenes por resonancia magnética funcional de alta resolución. El estudio se realizó con 26 hombres y mujeres jóvenes mientras realizaban una tarea que les exigía obtener información sobre eventos separados.
A los voluntarios se les mostraron pares de fotografías: una de una cara y otra de un objeto o un lugar. Cada objeto y lugar individual aparecía en dos pares de fotos separadas, cada una de las cuales estaba asociada a una cara diferente. Esto significaba que cada par de fotos estaba vinculada con otro par a través del objeto compartido o la imagen del lugar.
En una segunda fase del experimento, los investigadores probaron si los participantes podían inferir la conexión indirecta entre las dos caras vinculadas mostrando una cara y pidiéndoles que eligieran entre otras dos caras. Una de las opciones, la correcta, se emparejó con el mismo objeto o imagen del lugar, y una no.
Los investigadores predijeron que la cara presentada desencadenaría la recuperación del objeto o lugar emparejado y, por lo tanto, provocaría una actividad cerebral que pasaría del hipocampo a la corteza entorrinal. Además, los investigadores también esperaban encontrar evidencias de que esta actividad volvería después al hipocampo para activar la recuperación de la cara enlazada correcta.
Usando técnicas especializadas desarrolladas por ellos mismos, los investigadores pudieron separar las partes de la corteza entorrinal que proporcionan información al hipocampo. Esto les permitió medir con precisión los patrones de activación en la entrada y salida del hipocampo por separado.
Los investigadores programaron un algoritmo informático para distinguir entre la activación de escenas y objetos dentro de estas regiones de entrada y salida. El algoritmo fue aplicado solo cuando se mostraban caras en la pantalla. Si el algoritmo indicaba la presencia de información sobre la escena o el objeto en estos ensayos, solo podría ser controlado por memorias recuperadas de la escena vinculada o fotos de objetos.
Según explican los investigadores, estos datos mostraron que cuando el hipocampo recupera un recuerdo, la activación no pasa al resto del cerebro, sino que recircula de vuelta al hipocampo. Este mecanismo sería el que desencadenaría la recuperación de otros recuerdos relacionados.
Los investigadores piensan en los resultados del algoritmo como una síntesis de teorías nuevas y antiguas. “Los resultados podrían considerarse como lo mejor de ambos mundos: preservas la capacidad de recordar experiencias individuales manteniéndolas separadas, mientras que al mismo tiempo permites que los recuerdos relacionados se combinen sobre la marcha en el punto de recuperación”, dice Dharshan Kumaran, coautor del estudio.
Según Kumaran, esta habilidad es útil, por ejemplo, para entender cómo encajan las diferentes partes de una historia, algo que no es posible si solo recuperas un recuerdo de la memoria.
Los autores creen que los resultados de este estudio podrían ayudar a la inteligencia artificial a aprender más rápido en el futuro. Martin Chadwick, coautor del estudio, explica que, aunque hay muchos dominios en los que la inteligencia artificial es superior, los humanos aún tenemos una ventaja cuando las tareas dependen del uso flexible de la memoria episódica. En este sentido, dice Chadwick, “si podemos entender los mecanismos que permiten a las personas hacer esto, la esperanza es poder replicarlos dentro de nuestros sistemas de inteligencia artificial, brindándoles una capacidad para resolver algunos problemas en mucho menos tiempo”.
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- Koster, R., Chadwick, M., Chen, Y., Berron, D., Banino, A. y Düzel, E. et al. (2018). Big-Loop Recurrence within the Hippocampal System Supports Integration of Information across Episodes. Neuron, 99(6), 1342-1354.e6. doi: 10.1016/j.neuron.2018.08.009
