Nuevas revelaciones sobre los mecanismos neuronales de la motivación (www.tendencias21.net)

El cerebro moviliza tres regiones neuronales para tomar una decisión que implica esfuerzo.

Apagar el despertador y levantarse de la cama implica a tres regiones cerebrales específicas que sopesan los costos y beneficios de esa elección, ha comprobado una investigación. Un descubrimiento que ayudará a comprender por qué desaparece la motivación en la depresión o la esquizofrenia. 

Los mecanismos neuronales de la motivación han podido ser establecidos por primera vez mediante un estudio de la Universidad de Emory, que revela cómo el cerebro decide hacer un esfuerzo, como apagar el televisor y prepararse para dormir por la noche, o apagar el despertador y levantarse de la cama.

En esos momentos, el cerebro, de forma inconsciente, sopesa los costos y beneficios de esa elección usando tres regiones específicas: la corteza dorsal anterior cingulada (dACC), la ínsula anterior (aI) y la corteza prefrontal ventromedial (vmPFC).

"Mostramos que la corteza prefrontal ventromedial del cerebro, que anteriormente no se pensaba que jugara un papel clave en las elecciones basadas en el esfuerzo, parece estar fuertemente involucrada en la formación de expectativas subyacentes a esas elecciones", explica el psicólogo Emory Michael Treadway, autor principal, en un comunicado.

La corteza prefrontal ventromedial, según se explica en otro artículo, está situada en la parte ventral del prefrontal y es la única área prefrontal que posee densas conexiones recíprocas con la amígdala, una estructura relacionada con las emociones. La vmPFC implica asimismo a todas las demás áreas de la corteza prefrontal, a las que se atribuye un papel fundamental en funciones ejecutivas y de memoria de trabajo.  Ahora se confirma que participa asimismo en las decisiones relacionadas con el esfuerzo.

El laboratorio de Treadway se centra en la comprensión de los mecanismos moleculares asociados a los síntomas psiquiátricos relacionados con el estado de ánimo, la ansiedad y la toma de decisiones. "Comprender cómo funciona normalmente el cerebro cuando se decide a esforzarse proporciona una manera de identificar qué está pasando en los trastornos donde la motivación se reduce, como la depresión y la esquizofrenia", añade Treadway.

Hasta ahora se sabía que, aunque las tres citadas regiones cerebrales estaban implicadas en la toma de decisiones, pero que la corteza prefrontal ventromedial (vmPFC) no intervenía en las decisiones relacionadas con un esfuerzo físico necesario para dar cumplimiento a una decisión.

Decisiones con esfuerzo

Eso se debe, según los autores de la nueva investigación, a que los estudios previos sobre las elecciones basadas en el esfuerzo presentaron a los participantes simultáneamente los costos y beneficios de una elección que implica esfuerzo.

"En el mundo real, sin embargo, generalmente tenemos que tomar decisiones basadas en información incompleta", explica al respecto Amanda Arulpragasam, otra de las autoras de esta investigación.

Arulpragasam diseñó un estudio que permitió a los investigadores modelar cálculos neurales distintos para esfuerzo y recompensa. Los sujetos se sometieron a resonancia magnética funcional (fMRI) mientras realizaban una tarea de toma de decisiones basadas en el esfuerzo, en las que los costos de esfuerzo y las recompensas de una elección se presentaron por separado a lo largo del tiempo (y no simultáneamente, como se había hecho hasta ahora).

Los participantes en esta investigación podían optar por no hacer ningún esfuerzo y recibir un dólar, o hacer algún esfuerzo físico a cambio de recompensas monetarias de diversa magnitud, hasta llegar a los 5,73 dólares.

El esfuerzo físico suponía presionar un botón muchas veces a diferentes ritmos. Además, los participantes debían presionar el botón con el dedo meñique, lo que hacía que la tarea fuera lo suficientemente desafiante como para ser desagradable, aunque no dolorosa.

En las primeras pruebas de esfuerzo, a los participantes se les mostró una barra vertical que representaba el porcentaje de la

tasa máxima de pulsación de botones que se necesitaría para realizar la tarea con éxito. Luego se les mostró el tamaño de la recompensa por realizar la tarea. Los primeros ensayos de recompensa presentaron la información en el orden opuesto. 

Resultados concluyentes

Después de recibir ambos conjuntos de información, se les pidió a los participantes que eligieran la opción sin esfuerzo o la opción de esfuerzo. El diseño experimental permitió a los investigadores separar los efectos de las elecciones recientes en la formación de las expectativas de valor de las decisiones futuras.

Los resultados revelaron un papel claro para la corteza prefrontal ventromedial (vmPFC) en la codificación de una recompensa, que ya era esperada antes de que se revelara toda la información.

Los datos también sugirieron que el DACC y el AI están involucrados en la codificación de la diferencia entre lo que los participantes esperaban y lo que realmente obtuvieron, en lugar de la codificación del costo del esfuerzo.

"Algunos han argumentado que las decisiones sobre el esfuerzo tienen un circuito neuronal diferente que las decisiones sobre probabilidad y riesgo", dice Treadway. Sin embargo, añade, "hemos demostrado que las tres regiones del cerebro entran en juego, simplemente de una manera diferente a lo que se sabía anteriormente”.

Esta investigación se enmarca en la línea de trabajos científicos orientados a clarificar cómo el cerebro toma decisiones en diferentes contextos, incluso el de la toma de decisiones colectivas, tal como informamos en otro artículo. El resultado obtenido ahora ayudará a tratar aquellos episodios clínicos en los que la depresión desaparece en las personas, como las que padecen depresión o esquizofrenia.

Referencia

Corticoinsular circuits encode subjective value expectation and violation for effortful goal-directed behavior. Amanda R. Arulpragasam, Jessica A. Cooper, Makiah R. Nuutinen, and Michael T. Treadway. PNAS May 14, 2018. 201800444; May 14, 2018. DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.1800444115

Fuente:https://www.tendencias21.net/Nuevas-revelaciones-sobre-los-mecanismos-neuronales-de-la-motivacion_a44554.html

El cerebro se concentra en el objetivo

¿Qué es más importante cuando planificamos una acción: el objetivo general o el enfoque en el camino?

21 de diciembre de 2015Científicos del Instituto Max Planck de Ciencias Cognitivas y Cerebrales en Leipzig descubrieron que inicialmente nos enfocamos en el objetivo. Lo demostraron en un estudio llevado a cabo con pianistas entrenados cuyos procesos mentales se concentran más en la armonía específica de una melodía que en las posiciones de los dedos para los acordes individuales.Los dedos de un pianista vuelan expertamente sobre las teclas, creando una melodía con aparente facilidad que cautiva a su público. Pero, ¿qué está haciendo realmente el cerebro del pianista mientras tocan la pieza? El pianista tiene que pensar tanto en lo que está tocando, en otras palabras, qué teclas tocar para crear una melodía agradable y cómo la está tocando, es decir, qué dedos usar. "Ahora sabemos que los músicos no se enfocan en los dos al mismo tiempo, sino en primer lugar en la melodía que buscan y luego en los movimientos correspondientes de los dedos para lograrlo. Primero, qué y cómo", dice Daniela Sammler del Max Planck. Instituto de Ciencias Cognitivas y Cerebrales Humanas. Es similar a un futbolista que se concentra principalmente en poner la pelota en la red sin preguntarse explícitamente cómo mover sus pies para lograrla.Los neurocientíficos descubrieron estas conexiones al interferir deliberadamente con el flujo natural de los pianistas profesionales. Para hacerlo, les reprodujeron una melodía que luego copiarían. Sin embargo, de repente lanzaron un acorde inesperado que no encajaba en el patrón melódico o sonaba fiel al oído de un músico. "La rapidez con la que el pianista puede reaccionar y tocar la nota inesperada depende de la duración de la melodía que le precede. Si tienen más tiempo para acostumbrarse a la melodía, se sorprenderán aún más cuando sus expectativas se cumplan. estropeado por la nota falsa ", explica Roberta Bianco, autora principal del estudio asociado y estudiante de doctorado en el Instituto Max Planck en Leipzig. La razón de la demora es que el pianista ya había comenzado a planear los movimientos correctos para lograr la agradable melodía, pero de repente tuvo que abortarlos y reprogramar sus dedos.Tales procesos de ninguna manera se limitan a los pianistas. Algo similar ocurre cuando utilizamos el lenguaje y la gramática. Por ejemplo, esperamos que una oración que comience, "ahora voy a comer una", termine con un sustantivo, y nos confundiríamos si la siguiéramos "leer". "De la misma manera que la construcción de frases de nuestro lenguaje en nuestros cerebros, un pianista profesional ha internalizado las reglas de la música en sus dedos, por así decirlo", dice la italiana nativa, que estudió musicología.Los resultados muestran que el cerebro escanea constantemente nuestro entorno en busca de patrones que nos permitan realizar nuestras actividades e interacciones diarias. Luego, deduce lo que podría venir a continuación y prepara los procesos necesarios. Si sucede algo inesperado,toma una cierta cantidad de tiempo para readaptarse. "Lo que es particularmente asombroso es el hecho de que básicamente los mismos procesos mentales ocurren en un pianista durante una actuación virtuosa como todos usamos en la vida diaria, por ejemplo cuando se juega fútbol o se hace café", agrega Bianco.

Fuente:http://www.cbs.mpg.de/337968/20151221-01

Bianco, R.; Novembre, G.; Keller, P. E.; Scharf, F.; Friederici, A. D.; Villringer, A.; Sammler, D.: Syntax in action has priority over movement selection in piano playing: An ERP study. Journal of Cognitive Neuroscience 28 (1), pp. 41 - 54 (2016)

MPG.PuRe DOI

Miles Davis no es Mozart: los cerebros del jazz y los pianistas clásicos funcionan de manera diferente

 

El cerebro de un músico es diferente al de un músico no músico. Hacer música requiere una interacción compleja de varias habilidades que también se reflejan en las estructuras cerebrales más desarrolladas. Científicos del Instituto Max Planck de Ciencias Cognitivas y Cerebrales Humanas (MPI CBS) en Leipzig han descubierto recientemente que estas capacidades están incorporadas de una manera mucho más precisa que lo que se suponía anteriormente, e incluso difieren según el estilo de la música: observó que la actividad cerebral de los pianistas de jazz difiere de la de los pianistas clásicos, incluso cuando tocan la misma pieza de música. Esto podría dar una idea de los procesos que generalmente tienen lugar al hacer música y que son específicos para ciertos estilos.

Keith Jarret, pianista de jazz de fama mundial, una vez respondió en una entrevista cuando le preguntaron si alguna vez le interesaría hacer un concierto en el que tocaría jazz y música clásica: "No, es gracioso. [...] Es como una cosa elegida prácticamente imposible [...] Es [debido a] los circuitos. Su sistema exige diferentes circuitos para cualquiera de esas dos cosas. "Cuando los no especialistas tienden a pensar que no debería ser demasiado difícil para un músico profesional cambiar de estilos de música, como el jazz y el clásico, en realidad no es tan fácil como uno supondría, incluso para personas con décadas de experiencia.

Científicos del Instituto Max Planck de Ciencias Cognitivas y Cerebrales Humanas (MPI CBS) en Leipzig demostraron que podría haber una explicación neurocientífica de este fenómeno: observaron que, mientras toca el piano, se producen diferentes procesos en los cerebros del jazz y de los pianistas clásicos, incluso cuando se realiza la misma pieza.

"La razón podría deberse a las diferentes demandas que estos dos estilos representan para los músicos, ya sea para interpretar hábilmente una pieza clásica o para improvisar creativamente en el jazz. De este modo, se pueden haber establecido diferentes procedimientos en sus cerebros mientras se toca el piano, lo que dificulta el cambio entre los estilos ", dice Daniela Sammler, neurocientífica de MPI CBS y líder del estudio actual sobre las diferentes actividades cerebrales en jazz y pianistas clásicos.

Una distinción crucial entre los dos grupos de músicos es la forma en que planifican los movimientos mientras tocan el piano. Independientemente del estilo, los pianistas, en principio, primero tienen que saber lo que van a tocar, es decir, las teclas que deben presionar, y luego cómo tocar, es decir, los dedos que deben usar. Es la ponderación de ambos pasos de planificación la que está influenciada por el género de la música.

De acuerdo con esto, los pianistas clásicos enfocan su juego en el segundo paso, el "Cómo". Para ellos se trata de tocar piezas perfectamente con respecto a su técnica y agregar una expresión personal. Por lo tanto, la elección de la digitación es crucial. Los pianistas de jazz, por otro lado, se concentran en el "qué". Siempre están preparados para improvisar y adaptar su interpretación para crear armonías inesperadas.

"De hecho, en los pianistas de jazz encontramos evidencia neuronal de esta flexibilidad en la planificación de armonías al tocar el piano", afirma Roberta Bianco, primera autora del estudio. "Cuando les pedimos que toquen un acorde armónicamente inesperado dentro de una progresión de acordes estándar, sus cerebros comenzaron a replanificar las acciones más rápido que los pianistas clásicos. En consecuencia, fueron más capaces de reaccionar y continuar su actuación ". Curiosamente, los pianistas clásicos se desempeñaron mejor que los demás cuando se trataba de seguir una digitación inusual. En estos casos, sus cerebros mostraron una mayor conciencia de la digitación y, en consecuencia, cometieron menos errores al imitar la secuencia de acordes.

Los científicos investigaron estas relaciones en 30 pianistas profesionales; la mitad de ellos se especializaron en jazz durante al menos dos años, la otra mitad recibió formación clásica. Todos los pianistas llegaron a ver una mano en una pantalla que reproducía una secuencia de acordes en un piano desparramado por errores de armonías y digitación. Los pianistas profesionales tuvieron que imitar esta mano y reaccionar de acuerdo con las irregularidades mientras sus señales cerebrales estaban registradas con sensores de EEG (Electroencefalografía) en la cabeza. Para garantizar que no hubiera otras señales molestas, como el sonido acústico, todo el experimento se llevó a cabo en silencio con un piano apagado.

"A través de este estudio, descubrimos con qué precisión el cerebro se adapta a las demandas de nuestro entorno", dice Sammler. También deja en claro que no basta con centrarnos en un solo género de música si queremos comprender completamente lo que sucede en el cerebro cuando interpretamos música, como hasta ahora solo hemos investigado la música clásica occidental. "Para obtener una imagen más amplia, tenemos que buscar el mínimo común denominador de varios géneros", explica Sammler. "Similar a la investigación en el lenguaje: para reconocer los mecanismos universales del procesamiento del lenguaje, tampoco podemos limitar nuestra investigación al alemán".

En el estudio, todos los pianistas llegaron a ver una mano en una pantalla que reproducía una secuencia de acordes en un piano desparramados por errores en las armonías y la digitación. Los pianistas profesionales tuvieron que imitar esta mano y reaccionar de acuerdo con las irregularidades mientras sus señales cerebrales se registraban con sensores EEG en la cabeza. © MPI CBS

  Cuando los científicos le pidieron a los pianistas tocar un acorde armónicamente inesperado dentro de una progresión de acordes estándar, los cerebros de los pianistas de jazz comenzaron a replanificar las acciones más rápido que los de los pianistas clásicos. Esto se midió con sensores EEG (Electroencefalografía) en la parte posterior de la cabeza, que detectaron las señales cerebrales en las regiones cerebrales relacionadas responsables del planeamiento de la acción.
Fuente:
http://www.cbs.mpg.de/brains-of-jazz-and-classical-pianists-work-differently

Artículo de revista:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1053811917310820?via%3Dihub

¿Qué le hace la música a nuestro cerebro? (Facundo Manes)

"Somos lo que somos con la música y por la música", argumenta el autor, neurólogo y neurocientífico

Los seres humanos convivimos con la música en todo momento. Es un arte que nos hace disfrutar de tiempos placenteros, nos estimula a recordar hechos del pasado, nos hace compartir emociones en canciones grupales, conciertos o tribunas deportivas. Pero eso que resulta por demás natural, se produce a través de complejos y sorprendentes mecanismos neuronales. Es por eso que desde las neurociencias nos hacemos muchas veces esta pregunta: ¿qué le hace la música a nuestro cerebro?

La música parece tener un pasado extenso, tanto o más que el lenguaje verbal. Prueba de ello son los hallazgos arqueológicos de flautas construidas con hueso de ave, cuya antigüedad se estima de 6.000 a 8.000 años, o más aun de otros instrumentos que podrían preceder al homo sapiens. Existen diversas teorías sobre esta coexistencia íntima con la música en la evolución. Algunas de estas se dieron porque al estudiar la respuesta del cerebro a la música, las áreas claves que se ven involucradas son las del control y la ejecución de movimientos. Una de las hipótesis postula que esta es la razón por la que se desarrolló la música: para ayudarnos a todos a movernos juntos. Y la razón por la que esto tendría un beneficio evolutivo es que cuando la gente se mueve al unísono tiende a actuar de forma más altruista y estar más unida. Algunos científicos, a su vez, sugieren que la influencia de la música sobre nosotros puede haber surgido de un hecho fortuito, por la capacidad de esta para secuestrar sistemas cerebrales construidos para otros fines, tales como el lenguaje, la emoción y el movimiento.

Escuchamos música desde la cuna o, incluso, en el período de gestación. Los bebés, en los primeros meses de vida, tienen la capacidad de responder a melodías antes que a una comunicación verbal de sus padres. Los sonidos musicales suaves los relajan. Se sabe, por ejemplo, que niños prematuros que no pueden dormir son beneficiados por los latidos de la madre o sonidos que los imitan.

La música está considerada entre los elementos que causan más placer en la vida. Libera dopamina en el cerebro como también lo hacen la comida, el sexo y las drogas. Todos ellos son estímulos que dependen de un circuito cerebral subcortical en el sistema límbico, es decir, aquel sistema formado por estructuras cerebrales que gestionan respuestas fisiológicas ante estímulos emocionales; particularmente, el núcleo caudado y el núcleo accumbens y sus conexiones con el área pre-frontal. Los estudios que muestran activación ante los estímulos mencionados revelan un importante solapamiento entre las áreas, lo que sugiere que todos activan un sistema en común.

Las áreas claves que se ven involucradas son las del control y la ejecución de movimientos. Una de las hipótesis postula que esta es la razón por la que se desarrolló la música: para ayudarnos a todos a movernos juntos"

Uno de los fundadores del laboratorio de investigación Brain, Music and Sound [cerebro, música y sonido], en Canadá, el científico Robert Zatorre describe así los mecanismos neuronales de percepción musical: una vez que los sonidos impactan en el oído, se transmiten al tronco cerebral y de ahí a la corteza auditiva primaria; estos impulsos viajan a redes distribuidas del cerebro importantes para la percepción musical, pero también para el almacenamiento de la música ya escuchada; la respuesta cerebral a los sonidos está condicionada por lo que se ha escuchado anteriormente, dado que el cerebro tiene una base de datos almacenada y proporcionada por todas las melodías conocidas.

Estas memorias fueron la base para una original investigación, liderada por Agustín Ibáñez y Lucía Amoruso, que realizó el Instituto de Neurociencias Cognitivas (INECO) sobre mecanismos cerebrales que permiten anticipar acciones. Nuestro cerebro constantemente trata de anticipar qué va a suceder. Para analizar esto, les mostraron a expertos bailarines de tango vídeos en los que, según el nivel de experiencia, pudieran prever (o no) cuándo otros bailarines cometerían un error. Mientras ellos observaban, se registró la activación de ciertas regiones del cerebro con electroencefalograma de alta densidad. Esta investigación reveló que solo en los expertos, 400 milisegundos antes de que se iniciara la secuencia, la actividad cerebral ya anticipaba que iba a ocurrir un error. Existen circuitos en la corteza cerebral involucrados en la percepción, codificación, almacenamiento y en la construcción de los esquemas abstractos que representan las regularidades extraídas de nuestras experiencias musicales previas. La construcción de expectativas y su posible violación es clave para una respuesta emocional.

Las personas cantan y bailan juntas en todas las culturas. Sabemos que lo hacemos hoy y lo seguiremos haciendo en el futuro. Podemos imaginar que lo hacían también nuestros ancestros, alrededor del fuego, hace miles de años"

La relación de la música con el lenguaje también es objeto de estudio. El procesamiento del lenguaje es una función más ligada al lado izquierdo del cerebro que al lado derecho en personas diestras, aunque las funciones desempeñadas por los dos lados del cerebro en el procesamiento de diferentes aspectos del lenguaje aún no están claros. La música también es procesada por los hemisferios derecho e izquierdo. Evidencia reciente sugiere un procesamiento compartido entre el lenguaje y la música a nivel conceptual. Pero la música parece ofrecer un nuevo método de comunicación arraigada en emociones en lugar del significado tal como lo entiende el signo lingüístico. Investigaciones muestran que lo que sentimos cuando escuchamos una pieza musical es muy similar a lo que el resto de la gente en el mismo lugar está experimentando. Por eso las melodías, en muchos de los casos, pueden trabajar en nuestro beneficio a nivel individual, al modular el estado de ánimo e incluso la fisiología humana, de manera más eficaz que las palabras. La activación simultánea de diversos circuitos cerebrales producida por la música parece generar algunos efectos notables: en lugar de facilitar un diálogo en gran medida semántico, como hace el lenguaje, la melodía parece mediar un diálogo más emocional.

Los fabulosos efectos de la música

• El cura que inventó un Spotify en 1933
• El hombre ciego y con autismo que toca decenas de miles de canciones al piano
• ‘Iamus’, la máquina que quiere ser todos los compositores
• Lo que su gusto musical dice de usted

El área de la salud se vale de la música con el fin de mejorar, mantener o intentar recuperar el funcionamiento cognitivo, físico, emocional y social, y ayudar a lentificar el avance de distintas condiciones médicas. La musicoterapia, a través de la utilización clínica de la música, busca activar procesos fisiológicos y emocionales que permiten estimular funciones disminuidas o deterioradas y realzar tratamientos convencionales. Se han observado importantes resultados en pacientes con trastornos del movimiento, dificultad en el habla producto de un accidente cerebrovascular, demencias, trastornos neurológicos y en niños con capacidades especiales, entre otros.

Los bebés, en los primeros meses de vida, tienen la capacidad de responder a melodías antes que a una comunicación verbal de sus padres"

La música puede ser una herramienta poderosa en el tratamiento de trastornos cerebrales y lesiones adquiridas ayudando a los pacientes a recuperar habilidades lingüísticas y motrices, ya que activa a casi todas las regiones del cerebro. Estudios de neuroimagen muestran que tanto al escuchar como al hacer música se estimulan conexiones en una amplia franja de regiones cerebrales normalmente involucradas en la emoción, la recompensa, la cognición, la sensación y el movimiento. Las nuevas terapias basadas en la música pueden favorecer la neuroplasticidad -nuevas conexiones y circuitos- que compensan en parte las deficiencias en las regiones dañadas del cerebro. La música es física y anima a la gente a moverse con el ritmo. Cuanto más destacado es el ritmo, más radical y contundente el movimiento del cuerpo. El ejercicio físico puede ayudar a mejorar la circulación, a proteger el cerebro y facilitar la función motora. La música induce estados emocionales al facilitar cambios en la distribución de sustancias químicas que puede inducir estados de ánimo positivos y aumento de la excitación, lo que a su vez puede ayudar a la rehabilitación.

La música parece ofrecer un nuevo método de comunicación arraigada en emociones en lugar del significado tal como lo entiende el signo lingüístico"

Emoción, expresión, habilidades sociales, teoría de la mente, habilidades lingüísticas y matemáticas, habilidades visoespaciales y motoras, atención, memoria, funciones ejecutivas, toma de decisiones, autonomía, creatividad, flexibilidad emocional y cognitiva, todo confluye en forma simultánea en la experiencia musical compartida. Las personas cantan y bailan juntas en todas las culturas. Sabemos que lo hacemos hoy y lo seguiremos haciendo en el futuro. Podemos imaginar que lo hacían también nuestros ancestros, alrededor del fuego, hace miles de años. Somos lo que somos con la música y por la música, ni más ni menos.

Facundo Manes es neurólogo y neurocientífico (PhD in Sciences, Cambridge University). Es presidente de la World Federation of Neurology Research Group on Aphasia, Dementia and Cognitive Disorders y Profesor de Neurología y Neurociencias Cognitivas en la Universidad Favaloro (Argentina), University of California, San Francisco, University of South Carolina (USA), Macquarie University (Australia). @manesf

Fuente:https://elpais.com/elpais/2015/08/31/ciencia/1441020979_017115.html