¡Sorpresa! Por qué los eventos inesperados son fáciles de recordar

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Cualquiera que haya tenido un accidente automovilístico sabe que los eventos inesperados en torno a un accidente automovilístico están atascados en su cerebro.

Todos los detalles de lo que sucedió exactamente en milisegundos antes, durante y después de un accidente son fáciles de recordar y difíciles de olvidar. El cerebro parece reproducir eventos sorprendentes que pueden causar daño potencial como una película divertida en el ojo de tu mente, mientras trata de aprender de los errores y encontrar formas de evitar accidentes inesperados en el futuro.

Por ejemplo, a principios de esta primavera, mi automóvil resbaló sobre hielo negro y terminó en una zanja. En ese momento la temperatura rondaba los 39º F y lloviznaba. Conducía justo después del amanecer y hacía suficiente calor para escuchar las gotas de lluvia. El camino recién pavimentado se veía mojado y vidrioso, pero no pensé que estuviera helado. Aunque he estado conduciendo durante décadas, esta fue la primera vez que experimenté una carretera que parecía mojada, en realidad era hielo puro con un glaseado de agua resbaladiza en la parte superior.

Está lloviendo hoy y 73º F. No hay posibilidad de lluvia helada o hielo negro, pero cuando doblé la esquina donde ocurrió mi accidente hace unos meses, mi cerebro todavía se preguntaba ilógicamente si el camino resbaladizo podría estar helado. Desde que este sorprendente evento de resbalar sobre hielo negro me tomó desprevenido, he estado increíblemente atento cuando conduzco sobre asfalto mojado, independientemente de la temperatura ambiente.

Sorprendentes eventos provocan un brote de norepinefrina de Locus Coeruleus

Un nuevo estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) arroja luz sobre cómo reacciona el cerebro ante eventos sorprendentes. Los neurólogos del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del Instituto Tecnológico de Massachusetts descubrieron que la sorpresa desencadena una oleada de norepinefrina que atrae la atención y extrae lecciones de eventos inesperados en el cerebro del ratón. Estos hallazgos (Breton-Provencher et al., 2022) se publicaron el 1 de junio en la revista revisada por pares naturalezaVincent Breton-Provencher fue el primer autor del estudio y Mriganka Sur fue el autor principal.

Para este experimento, los investigadores premiaron a los ratones por empujar una palanca cuando escuchaban un sonido fuerte. Si empujan la palanca en el momento equivocado, les entrará aire en los ojos sin recompensa. A través del condicionamiento operante, los ratones aprendieron a asociar presionar la palanca después de escuchar un sonido fuerte con la recompensa.

“El animal está empujando porque quiere una recompensa, y el locus coeruleus está dando señales críticas para decir, empuja ahora, porque la recompensa llegará”, dijo Sur en una publicación de junio de 2022. comunicado de prensa.

Sur y su equipo también estaban probando lo que sucedía cuando los ratones respiraban de forma inesperada mientras esperaban una recompensa. En estos casos sorprendentes, la norepinefrina aumentó y los ratones bien entrenados parecieron prestar mucha atención a por qué había sucedido algo inesperado.

En modelos de ratones, el salto sorpresa en la norepinefrina promueve un mejor aprendizaje y memoria. En otro conjunto de experimentos, si la optogenética bloqueaba la liberación de norepinefrina del locus coeruleus, los ratones no respondían de la misma manera a eventos sorprendentes. los investigadores especulan que el cerebro humano reacciona como una sorpresa.

Las flechas azules en esta imagen ilustran cómo el locus coeruleus (LC), visto aquí como el "punto azul" en el tronco encefálico, envía norepinefrina a las áreas corticales y subcorticales de todo el cerebro a través de vías eferentes que se originan en el núcleo LC.

Fuente: Breton-Provencher, Drummond, & Sur, 2021 / Creative Commons (CC BY)

Locus coeruleus (latín para "punto azul") es una pequeña área en el tronco cerebral con un tinte azulado que produce la mayor parte de la norepinefrina del cerebro tanto en humanos como en ratones. La norepinefrina actúa como un neuromodulador que aumenta los estados de excitación, alerta y alerta. Los altos niveles de norepinefrina durante períodos prolongados pueden causar estrés y ansiedad crónicos. Sin embargo, las rápidas ráfagas de este neuromodulador después de un evento sorprendente ayudan al cerebro a recordar mejor y aprender más rápido.

A diferencia de los neurotransmisores clásicos, que facilitan la comunicación célula-célula entre neuronas específicas, los neuromoduladores como la norepinefrina se "dispersan" en regiones corticales y subcorticales generalizadas del cerebro, lo que les permite ejercer efectos más amplios en todo el cerebro.

Usar el poder de la sorpresa mejora los comportamientos aprendidos y promueve el dominio

En muchos sentidos, la sorpresa es lo opuesto al aburrimiento. Sé anecdóticamente que cada vez que estaba aburrido en la escuela y mis ojos se vidriaban, mi cerebro se apagaba de manera que no apoyaba un mejor aprendizaje o creaba recuerdos vívidos. Lo mismo me pasa a mí como atleta, cada vez que el deporte se vuelve monótono o demasiado predecible y no hay sorpresa, es difícil de mejorar.

El año pasado en revisión por pares Límites en los circuitos neuronales documento sobre locus coeruleus y conducta aprendida (Breton-Provencher, Drummond, & Sur, 2021) Los investigadores del MIT escriben: “A pesar de sus efectos en todo el cerebro, se desconoce gran parte del papel del locus coeruleus-norepinefrina (LC-NE) en el comportamiento y las cadenas que controlan la actividad de LC.

Su artículo de seguimiento publicado recientemente (2022) mejora nuestra comprensión de cómo el sistema LC-NE se activa después de eventos inesperados y refina los comportamientos aprendidos. "La función de codificación sorpresa del locus coeruleus parece ser mucho más común en el cerebro, y eso podría tener sentido porque todo lo que hacemos está moderado por la sorpresa", dijo Sur en un comunicado de prensa de junio de 2022.

La investigación futura de Sur y su equipo en el MIT explorará la sinergia entre la norepinefrina y otros neuromoduladores, como la dopamina, que también aumenta en respuesta a recompensas inesperadas.

Las próximas investigaciones también analizarán cómo la corteza prefrontal almacena los datos de la memoria a corto plazo del locus coeruleus de maneras que parecen ayudar a los ratones a aprender y dominar nuevos comportamientos. Estos experimentos con animales tienen implicaciones para mejorar el aprendizaje/memoria humanos y optimizar el dominio atlético asociado con el máximo rendimiento.