Conocer el cerebro

La neurociencia computacional intenta comprender el cerebro humano utilizando métodos computacionales. Estudia desde el funcionamiento de neuronas individuales hasta áreas completas de la corteza y el cerebro. Luciano Paz investiga cómo el cerebro es capaz de generar ciertos comportamientos que hacen que la gente tome decisiones sobre lo que ve, escucha o siente.

El Laboratorio de Neurociencia Integrativa nació en el año 2006 en el Departamento de Física. Es un grupo interdisciplinario integrado por físicos, psicólogos, biólogos, ingenieros, científicos de la educación, biotecnólogos, lingüistas, matemáticos, artistas y científicos de la computación. Y, aunque su fundador y director original –Mariano Sigman- está, actualmente, migrando hacia un nuevo laboratorio en la Universidad Di Tella, ha quedado en el Departamento de Física un semillero de futuros doctores y varios investigadores formados que continúan llevando adelante proyectos relacionados con la neurociencia.

Este grupo de investigadores sigue desplegando sus intereses en neurociencia y psicología experimental. El Laboratorio de Neurociencia Integrativa hoy está constituido por investigadores del Laboratorio de Neurociencia de la Universidad Torcuato Di Tella, el Laboratorio de Inteligencia Artificial Aplicada del Departamento de Computación, el Instituto del Cálculo y el Departamento de Física.

Entre los miembros del grupo se encuentra Luciano Paz, próximo a doctorarse en neurociencia computacional. “La neurociencia computacional trata de entender el cerebro usando métodos computacionales. Es una disciplina muy amplia, con muchos estratos distintos de estudio. El nivel más bajo se dedica a tratar de entender el funcionamiento de neuronas individuales, la dinámica de los canales de iones y potenciales de membrana. A partir de ahí, se van estudiando escalas más grandes, desde estudios de la dinámica de grupos de neuronas, hacia áreas completas de la corteza y, por último, el cerebro”, explica el joven investigador.

Para Luciano Paz “la pregunta que guía a la neurociencia es ¿cómo funciona el cerebro?”. Pero, simultáneamente, hace notar que “el problema es que esa pregunta es demasiado amplia” porque el cerebro es muy complejo, y para poder encarar la búsqueda de respuesta hay que tratar de subdividirla en partes. De ahí que haya grupos muy diversos de neurociencia estudiando el cerebro a distintas escalas. Una fracción muy importante de esos grupos se enfoca en estudiar la fisiología del cerebro. “Muchos grupos teóricos se dedican a estudiar modelos matemáticos que describan la dinámica de neuronas ya sea por separado o en grupos, o cómo se forman las redes funcionales dentro del cerebro”, comenta Paz. “Nuestro enfoque es particular porque aborda el problema de la cognición. No se centra en estudiar una cierta escala del cerebro, sino que trata de explicar cómo es que el cerebro es capaz de generar el comportamiento observado. En primera medida tratamos explicar el comportamiento en términos abstractos del estilo del usado en la inteligencia artificial, y nuestro objetivo último es describir todo a partir de la interacción de neuronas individuales en áreas específicas del cerebro”, explica.

El enfoque que le da Paz a su investigación trata de entender cómo es que el cerebro puede generar ciertos comportamientos de interés. “Por ejemplo, tratamos de entender cómo es que a partir de la interacción de grupos de neuronas que reciben un estímulo sensorial, las personas son capaces de tomar decisiones sobre lo que ven, escuchan o sienten. Por otro lado, el cerebro además de decidir a partir de la información sensorial que recibió, evalúa la confianza que tiene en lo que efectivamente hizo. Esto lo llamamos metacognición. Estos dos temas, toma de decisiones y metacognición, son el grueso de lo que hacemos en el grupo”, afirma.

Para llevar a cabo su estudio, Luciano Paz realiza tanto experimentos como análisis teóricos. “Para poder responder preguntas sobre cómo funciona el cerebro hacemos experimentos psicofísicos y construimos modelos matemáticos capaces de explicar el comportamiento observado. Estos modelos necesitan ser implementados en la computadora para poder ser contrastados con la realidad, con lo que gran parte del trabajo es computacional. En última instancia, lo que tratamos es de contrastar nuestros modelos con datos de la fisiología de lo que pasa dentro del cerebro. Para esto, también hacemos experimentos de electroencefalografía dentro del laboratorio”, comenta el investigador.

Tal como se indica en su sitio web, el grupo no sólo tiene amplios intereses en neurociencia sino también en psicología experimental. En los últimos años estudiaron tanto en forma empírica como teórica los mecanismos de toma de decisiones y se interesaron en comprender la construcción de confianza y creencias subjetivas. Para ello utilizan minería de datos y herramientas computacionales para analizar el comportamiento humano.

Otra motivación compartida del grupo es incorporar progresivamente más aspectos fenomenológicos de la mente a terrenos cuantitativos, “intentando ser agnósticos e innovativos en las metodologías y frecuentemente fusionando ideas conocidas en combinaciones novedosas”, sostienen.