La actividad cerebral sincronizada y la superfluidez son simbióticas

Imagen de la actividad cerebral sincronizada en un cerebro de roedores del laboratorio SISSA en Italia

Fuente: Cortesía de SISSA

El cerebro está dividido en varias regiones, redes neuronales y circuitos funcionales que deben comunicarse entre sí para crear armonía de trabajo en todo el cerebro. Pero, ¿cómo se coordinan estos circuitos neuronales entre sí para que puedan funcionar como un equipo unificado? Un estudio publicado hoy por SISSA Tactile Perception and Learning Lab informa que el secreto para armonizar la actividad cerebral radica en la sincronización de los ritmos oscilantes de la actividad eléctrica.

Según los investigadores, parece que varias regiones del cerebro coordinan sus ritmos cerebrales para que puedan "bailar" al ritmo de su propio tambor a veces, pero cuando es necesario, trabajan juntos bailando al unísono con una coreografía bien sincronizada. Por el contrario, estudios previos sobre los trastornos del espectro autista (TEA) han identificado que la falta de sincronización cerebral es un sello distintivo de las funciones cerebrales inadaptadas o atípicas.

En un comunicado de prensa, los investigadores de SISSA dijeron, "cuando una rata se dedica a una tarea de reconocimiento sensorial y necesita hacer una elección espacial basada en el conocimiento previo, las regiones sensoriales, motrices y de memoria del cerebro del animal (pero mecanismos similares son también es probable que exista en el cerebro humano), hacer que los ritmos de la actividad eléctrica sean coherentes entre sí ".

El estudio de febrero de 2016, "Coherencia entre el sistema sensoriomotor de ratas y el hipocampo se mejora durante la discriminación táctil", se publicó en la revista PLOS Biology. Los coautores del estudio son Natalia Grion y Athena Akrami, investigadoras de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA) de Trieste, Italia. El líder del estudio es Mathew Diamond, profesor de neurociencia cognitiva y subdirector de SISSA.

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Este nuevo estudio de SISSA muestra que cuando las ratas se involucran en una tarea que les exige tomar decisiones basadas en recuerdos retenidos en el hipocampo, sus regiones sensoriales y de memoria se sincronizan en una longitud de onda de "ritmo theta".

Hipocampo en rojo.

Fuente: Bases de datos de Ciencias de la vida / Wikimedia Commons

La actividad eléctrica del cerebro se caracteriza por diversas ondas cerebrales o "fluctuaciones rítmicas" de la actividad eléctrica dentro de varias frecuencias en una Electroencefalografía (EEG). El término "ritmo theta" se puede usar para referirse a dos fenómenos diferentes: "theta del hipocampo" y "theta cortical humana", que son ambos patrones EEG oscilatorios.

Durante su experimento reciente, los investigadores de SISSA identificaron la sincronización de ondas cerebrales theta entre 5 y 12 ciclos de Hz por segundo en el hipocampo de la rata -una estructura que se dedica al procesamiento de la memoria para humanos y roedores- y en otras regiones sensoriales del cerebro.

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"¿Cuál es la función del ritmo theta?"

En ratas, la onda cerebral de ciclos de 5-12 Hz por segundo se asocia con un comportamiento de rata conocido como "batir". Las ratas exploran sus entornos con el toque de sus bigotes, un sentido que es similar a la visión para los humanos. Mientras se batía, se encontró que los ritmos theta de las ratas oscilaban en el hipocampo y simultáneamente con diversas áreas a lo largo de la corteza cerebral en la misma longitud de onda.

Durante mucho tiempo, la pregunta del millón ha sido: "¿Cuál es la función del ritmo theta?" Curiosamente, algunos estudios en humanos sugieren que las ondas cerebrales theta flotan entre los reinos consciente y subconsciente de la mente humana. Al crear conscientemente ondas theta a través de la atención plena, la meditación o la biorretroalimentación, se especula que es posible que puedas acceder a las partes subconscientes del cerebro que normalmente son inaccesibles para tu mente consciente.

Hace más de una década, cuando escribí The Athlete's Way , hablé extensamente sobre la importancia de la actividad eléctrica eléctrica sincronizada que coordina la conectividad funcional entre varias regiones cerebrales. Tengo la hipótesis de que la actividad cerebral sincronizada entre ambos hemisferios del cerebro y ambos hemisferios del cerebelo es la clave para optimizar la función cerebral y crear un estado de superfluidez , que describo como la forma más alta de flujo.

Sincronizar las ondas cerebrales de varias regiones cerebrales crea una armonía cerebral

Esta ilustración rudimentaria representa cómo las ondas cerebrales sincronizadas pueden crear un estado armonizado de "superfluidez" mediante la optimización de la comunicación entre varias regiones del cerebro.

Fuente: Foto e ilustración de Christopher Bergland

En muchos sentidos, la nueva investigación de vanguardia de SISSA reafirma mi conjetura sobre la sincronización cerebral y la optimización de la conectividad cerebral de hace una década. En P. 114 de The Athlete's Way , en una sección sobre la electricidad del cerebro y el "bloqueo de modo", que ocurre cuando las neuronas de varias regiones del cerebro marchan al mismo paso, escribí:

"Existen diferentes ondas cerebrales como una forma de enfocar y cambiar los estados de conciencia. Cada estado de ánimo y pensamiento tiene una frecuencia específica que conecta una red neuronal. Las ondas cerebrales reflejan la velocidad de disparo de tus neuronas. Las tasas de disparo más altas denotan un cerebro muy activo y ocupado; tasas más bajas un cerebro más tranquilo.

Las neuronas se toman el tiempo para una frecuencia específica de disparo, y hay poder en los números. Cada célula cerebral está compitiendo por su atención. Tu estado mental es democrático. La cantidad de neuronas que se juntan o más fuerte es la señal es lo que llama su atención. Tienes libre albedrío y, en última instancia, puedes decidir en casi todas las situaciones en lo que quieres pensar, luego subir el volumen de ese conjunto neural.

El principio del biorretroalimentación es observar las tasas de activación y aprender a disminuir su velocidad a través de la prueba y el error. Cuando aprendes a ralentizar o acelerar la velocidad de disparo de las neuronas para crear un estado específico de conciencia, cambian la frecuencia a un canal diferente, una marcha más baja.

Al igual que cualquier ciclo de retroalimentación, puede centrarse en disminuir la velocidad de disparo y sentir el cambio en la conciencia, o puede cambiar el estado de su cuerpo mediante la respiración profunda para cambiar la velocidad de disparo. Recuerda que GABA será la molécula tranquilizadora, reduciendo la velocidad de disparo de las sinapsis, como arrojar agua al fuego ".

Estaba emocionado de despertarme esta mañana y leer nuevas pruebas basadas en las últimas tecnologías de neurociencia que parecen confirmar que el intercambio de información entre dos regiones del cerebro se facilita cuando sus respectivas oscilaciones están en la misma longitud de onda y son coherentes.

Los investigadores de SISSA pudieron probar su teoría sobre la oscilación theta en el hipocampo señalando cuándo se sincronizaron los ritmos theta asociados con el movimiento de los bigotes de una rata mientras que la rata usaba simultáneamente sus movimientos de bigotes para detectar su paradero en un entorno físico.

Los investigadores de SISSA también identificaron que la descarga neuronal en la corteza sensorial se volvió más bloqueada por fase a las oscilaciones theta del hipocampo. Las ratas fueron capaces de identificar las texturas en el entorno más rápidamente, mientras que minimizaban la probabilidad de cometer errores porque el ritmo de percepción y el ritmo de recordar de dos regiones cerebrales diferentes estaban perfectamente sincronizados.

Este tipo de sincronización es lo que yo llamaría el equivalente a la superfluidez en la que no hay fricción, viscosidad o entropía entre las regiones cerebrales responsables del pensamiento cerebral y los movimientos cerebelosos.

Conclusión: la actividad cerebral sincronizada y la superfluidez son simbióticas

El nuevo experimento histórico de Mathew Diamond y sus colegas en SISSA ha identificado una conexión entre los ritmos theta oscilantes de la corteza sensorial (que recopila información táctil), una estación de procesamiento intermedio entre las vibrisas y el hipocampo.

Los investigadores concluyen que "estos resultados sugieren que, a medida que las ratas recolectan señales táctiles, aumentan la coherencia entre el ritmo de batido, la corteza sensorial y la LFP del hipocampo facilita la integración de la información sensorial en la memoria y los centros de toma de decisiones en el cerebro".

Estos hallazgos aumentan mi investigación continua sobre las formas en que los humanos pueden optimizar su estructura cerebral y conectividad funcional en niveles eléctricos, químicos y arquitectónicos a lo largo de la vida útil para crear un rendimiento máximo a través de la superfluidez.

Con base en investigaciones previas, los nuevos hallazgos de SISSA sugieren que como el "conductor" de los diversos ritmos eléctricos de la banda de marcha en su cerebro, es posible que pueda iniciar de manera consciente un ritmo sincronizado en una región de la corteza cerebral que reclutará otras regiones del cerebro para unirse en la misma longitud de onda. . . O bien, puede usar otras regiones del cerebro, como el hipocampo (o posiblemente el cerebelo) para iniciar el ritmo de todo el cerebro desde la parte inferior de la corriente.

Una vez que las distintas regiones del cerebro se sincronizan y marchan al unísono al mismo ritmo, parece que la función cerebral está optimizada y el cerebro funciona como una unidad sin fricción, lo que aumenta las probabilidades de crear flujo o superfluidez.

¡Esto es algo emocionante! Estén atentos para más investigaciones sobre cómo varias ondas cerebrales y oscilaciones sincronizan la conectividad funcional de varias regiones cerebrales.

Para leer más sobre este tema, echa un vistazo a mis publicaciones anteriores del blog de Psychology Today ,

• "Superfluidez: la psicología del rendimiento máximo"
• "Las ondas alfa cerebrales aumentan la creatividad y reducen la depresión"
• "¿Es burlar tu cerebelo el secreto para vencer el miedo?"
• "Superfluidez: descifrando el enigma de la flexibilidad cognitiva"
• "La neurociencia de la superfluidez"
• "'Superfluidez' y la 'mano caliente' son sinónimos"
• "Superfluidez: rendimiento máximo más allá de un estado de 'flujo'"

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