Investigadores de la Universidad de Yale registraron neuronas individuales del claustro cerebral en siete pacientes con epilepsia y descubrieron señales relacionadas con la incertidumbre y las diferencias entre los resultados esperados y los reales.
Redacción: Redacción Mundo de la Salud
Editor: Eduardo Schmitz
Una pequeña estructura situada en las profundidades del cerebro humano podría participar en la manera en que identificamos situaciones inciertas y detectamos cuándo la realidad no coincide con nuestras expectativas. Un equipo de investigadores de la Universidad de Yale, en Estados Unidos, y otras instituciones encontró que determinadas neuronas del claustro cerebral registran información relacionada con la incertidumbre y los errores de predicción durante una tarea de aprendizaje.
La investigación, publicada en octubre de 2026 en la revista científica Nature Neuroscience, analizó directamente la actividad de neuronas individuales en siete pacientes con epilepsia que tenían electrodos intracraneales implantados como parte de su evaluación clínica.
Los resultados ofrecen nuevas pistas sobre las funciones del claustro, una estructura del sistema nervioso cuyo papel en el procesamiento de la información todavía no se comprende completamente.
El estudio fue desarrollado por Mingyue Hu, Rodrigo Dalvit y sus colaboradores, quienes compararon la actividad del claustro con la de otras dos regiones cerebrales relacionadas con el comportamiento, las emociones y la evaluación de los resultados de nuestras acciones.
Los investigadores observaron que el claustro y la corteza cingulada anterior contienen neuronas capaces de representar variables cognitivas que no pueden deducirse directamente de los estímulos sensoriales. Sin embargo, ambas regiones mostraron diferencias importantes en el momento en que aparecían esas señales.
El claustro cerebral, una estructura pequeña con conexiones extensas
El claustro es una lámina delgada de tejido nervioso localizada en el interior de cada hemisferio cerebral. Aunque su tamaño es reducido, mantiene conexiones recíprocas con numerosas regiones de la neocorteza.
Esta organización anatómica ha despertado el interés de los neurocientíficos porque sugiere que podría intervenir en la coordinación de información procedente de diferentes circuitos cerebrales.
Sin embargo, conocer sus conexiones no basta para determinar qué funciones desempeña durante el pensamiento, el aprendizaje o la conducta.
Una de las principales dificultades para estudiarlo es su localización profunda y su estructura estrecha, características que complican el registro preciso de su actividad en personas.
El nuevo trabajo aprovechó una circunstancia clínica particular: los participantes tenían electrodos implantados para localizar el origen de sus crisis epilépticas.
Estos dispositivos permitieron a los investigadores registrar señales eléctricas de neuronas individuales mientras los pacientes realizaban una tarea diseñada para examinar cómo modificaban sus expectativas frente a situaciones cambiantes.
El objetivo no era tratar la epilepsia mediante la estimulación del claustro, sino utilizar los registros disponibles durante la evaluación médica para investigar mecanismos básicos del funcionamiento cerebral.
Un videojuego permitió estudiar cómo el cerebro aprende del peligro
Durante el experimento, los participantes debían controlar una nave espacial virtual y dirigirla a través de aberturas que aparecían entre cinturones de asteroides.
La tarea exigía seleccionar trayectorias que permitieran evitar las colisiones.
Los investigadores modificaban las probabilidades de encontrar un paso seguro en determinadas posiciones de la pantalla. De esta manera, una elección que anteriormente había resultado favorable podía dejar de serlo.
Los participantes necesitaban observar los resultados de sus decisiones y ajustar sus expectativas para mejorar su desempeño.
Esta dinámica permitió estudiar una forma de aprendizaje aversivo, mediante la cual el sistema nervioso utiliza información sobre resultados desagradables o desfavorables para orientar decisiones posteriores.
El equipo examinó las respuestas neuronales durante distintos momentos del juego, desde la aparición de los obstáculos hasta el resultado de las acciones realizadas.
Para interpretar los registros, los científicos utilizaron un modelo matemático que estimaba cómo podían cambiar las expectativas de los participantes a medida que obtenían nueva información.
El modelo permitió calcular dos variables fundamentales: la incertidumbre y el error de predicción.
La incertidumbre representa el grado de desconocimiento sobre lo que puede ocurrir. El error de predicción expresa la diferencia entre el resultado esperado y el que realmente se produce.
Estas variables no se observan directamente como un movimiento o una imagen en la pantalla, pero pueden estimarse a partir del comportamiento y de las condiciones de la tarea.
Las neuronas distinguieron entre los estímulos y sus consecuencias
Los registros mostraron que distintas poblaciones de neuronas respondían a momentos diferentes de la experiencia.
Algunas modificaban su actividad cuando aparecía un nuevo cinturón de asteroides, mientras que otras respondían a las consecuencias de las decisiones de los participantes.
Esta diferenciación permitió identificar señales relacionadas tanto con la presentación de estímulos como con los resultados de las acciones.
El hallazgo indica que el claustro no se limita necesariamente a recibir información sensorial. Al menos durante esta tarea, parte de su actividad también estaba asociada con variables relacionadas con la evaluación de lo que podía suceder.
Los investigadores compararon esos patrones con los registrados en la corteza cingulada anterior, una región implicada en el seguimiento de resultados y la regulación del comportamiento.
También examinaron la amígdala, estructura relacionada con el procesamiento emocional y el aprendizaje de amenazas.
No todos los pacientes disponían de registros simultáneos de las tres regiones, una característica importante para interpretar el alcance de las comparaciones.
Los resultados revelaron que el claustro y la corteza cingulada anterior presentaban respuestas organizadas en relación con la tarea, mientras que la amígdala mostró una modulación mucho menor de las variables cognitivas estimadas mediante el modelo.
La corteza cingulada y el claustro procesan la incertidumbre en momentos diferentes
Una de las principales diferencias identificadas por el equipo apareció en el momento en que las neuronas representaban la incertidumbre.
En la corteza cingulada anterior, los investigadores encontraron señales relacionadas con esta variable tanto durante los intervalos entre ensayos como durante las fases activas del juego.
En cambio, las señales del claustro asociadas con la incertidumbre y los errores de predicción se observaron principalmente durante los períodos en que los participantes intentaban evitar los asteroides.
Esta diferencia temporal sugiere que ambas regiones podrían desempeñar funciones complementarias en el seguimiento de situaciones cambiantes.
La corteza cingulada anterior parece mantener información relacionada con la incertidumbre incluso cuando no se está ejecutando la acción principal de la tarea.
El claustro, por su parte, mostró una actividad especialmente relacionada con esas variables durante la fase de evitación activa.
Los resultados no demuestran que una estructura controle a la otra ni que exista una división funcional definitiva entre ambas.
Lo que muestran es que sus neuronas representan aspectos del aprendizaje con perfiles temporales distintos, una observación que ayuda a precisar las posibles contribuciones de cada región.
Los errores de predicción ayudan a interpretar los cambios del entorno
El concepto de error de predicción ocupa un lugar importante en la neurociencia del aprendizaje.
Cuando una persona espera que una acción produzca determinado resultado y ocurre algo diferente, esa discrepancia puede proporcionar información útil para modificar decisiones posteriores.
En el experimento, los participantes necesitaban actualizar sus expectativas porque las probabilidades de encontrar una trayectoria segura cambiaban durante el juego.
La actividad neuronal asociada con esos cambios permitió investigar cómo distintas estructuras cerebrales representan información que no depende únicamente de los estímulos presentes.
Este enfoque complementa otras investigaciones sobre la transición entre las decisiones orientadas a objetivos y los hábitos automáticos, que también examinan cómo el sistema nervioso modifica las estrategias de comportamiento.
Asimismo, se relaciona con estudios sobre los circuitos cerebrales implicados en la adaptación del comportamiento social, donde las experiencias previas influyen en las respuestas posteriores.
Sin embargo, el nuevo trabajo se concentra específicamente en la representación neuronal de la incertidumbre y los errores de predicción durante una tarea de evitación.
No demuestra que el claustro sea responsable de todos los procesos de aprendizaje ni que funcione como un centro único de control de las expectativas.
Los registros directos aportan información difícil de obtener con otras técnicas
Una característica destacada de la investigación es el registro de actividad eléctrica de neuronas individuales en el cerebro humano.
Las técnicas de neuroimagen permiten estudiar la actividad de regiones cerebrales durante determinadas tareas, pero no siempre ofrecen la resolución necesaria para identificar la respuesta de células específicas.
Los electrodos intracraneales proporcionan información más directa sobre los patrones eléctricos de las neuronas próximas a los puntos de registro.
En este caso, los investigadores pudieron relacionar esas señales con momentos concretos del videojuego y con variables calculadas mediante el modelo de aprendizaje.
El trabajo también muestra la importancia de distinguir entre las funciones de distintas poblaciones neuronales, incluso cuando pertenecen a una misma estructura anatómica.
Esta perspectiva forma parte de una evolución más amplia de la investigación cerebral, en la que se utilizan métodos capaces de observar circuitos y células con mayor precisión.
Entre esos avances se encuentran las técnicas de optogenética para investigar la actividad de circuitos neuronales específicos, que permiten estudiar relaciones entre determinadas poblaciones celulares y el comportamiento.
El estudio del claustro utiliza una aproximación diferente, basada en registros intracraneales humanos y análisis computacionales de las decisiones.
El hallazgo no demuestra que el claustro controle nuestras expectativas
Los autores destacan una limitación esencial: identificar actividad neuronal asociada con una variable cognitiva no demuestra que esa actividad sea la causa de un comportamiento.
En este caso, las señales registradas permiten afirmar que determinadas neuronas del claustro representan información relacionada con la incertidumbre y los errores de predicción durante el aprendizaje aversivo.
Sin embargo, todavía no se ha demostrado que esas neuronas sean indispensables para modificar las expectativas o evitar resultados desfavorables.
La investigación tampoco establece que los mismos patrones aparezcan necesariamente durante cualquier situación cotidiana que implique incertidumbre.
Los resultados proceden de siete pacientes con epilepsia que participaron en una tarea experimental específica.
Por ello, se necesitan estudios adicionales para comprobar cómo interviene el claustro en otros tipos de aprendizaje y si su actividad desempeña funciones semejantes en diferentes circunstancias.
Los investigadores plantean que futuros experimentos podrían examinar tareas que requieran actualizar representaciones mentales y modificar decisiones ante nueva información.
Estas investigaciones permitirían determinar con mayor precisión si el claustro participa activamente en esos procesos o si sus neuronas reflejan cálculos realizados por circuitos cerebrales más amplios.
Por ahora, el hallazgo proporciona evidencia directa de que una estructura cerebral poco comprendida contiene señales relacionadas con la diferencia entre lo esperado y lo ocurrido.
La investigación amplía el conocimiento sobre cómo el cerebro humano representa información incierta durante el aprendizaje y muestra que distintas regiones pueden seguir aspectos semejantes de una experiencia en momentos diferentes.
Fuentes referenciales:
Nature Neuroscience — Human claustrum neurons encode uncertainty and prediction errors during aversive learning
Medical Xpress — Información sobre la investigación del claustro cerebral
