Un estudio de la Universidad de Tel Aviv podría cambiar nuestra comprensión científica de cómo los humanos aprenden y forman recuerdos, particularmente a través del condicionamiento clásico y operante.
por la Universidad de Tel Aviv
El equipo de investigación descubrió que nuestro cerebro participa en una feroz competencia entre estos dos sistemas de aprendizaje y que solo uno puede prevalecer en un momento dado. Esto significa que si tratamos de aprender dos acciones conflictivas para la misma situación simultáneamente, el resultado será una confusión, lo que dificultará realizar cualquiera de las dos acciones cuando nos encontremos nuevamente en la misma situación.
En su estudio, los investigadores demostraron este fenómeno en moscas de la fruta . Cuando se entrenó a las moscas para que asociaran un olor con una descarga eléctrica aplicada al azar (condicionamiento clásico) y también para que relacionaran sus propias acciones con el olor y la descarga (condicionamiento operante), las moscas se confundieron y no mostraron una respuesta clara a la descarga.
La investigación estuvo a cargo del profesor Moshe Parnas y el estudiante de doctorado Eyal Rozenfeld del Laboratorio de Circuitos Neuronales y Percepción Olfativa de la Facultad de Ciencias Médicas y de la Salud de la Universidad de Tel Aviv. Los hallazgos fueron publicados en Science Advances .
Los investigadores explican que los seres humanos aprendemos de distintas maneras. Un ejemplo conocido de aprendizaje es el famoso experimento de Ivan Pavlov, en el que un perro aprende a asociar el sonido de una campana con la comida. Este tipo de aprendizaje se denomina condicionamiento clásico e implica asociaciones pasivas entre dos estímulos.
Por otra parte, los seres humanos también podemos aprender de nuestras propias acciones: si una acción concreta produce un resultado positivo, aprendemos a repetirla, y si nos perjudica, aprendemos a evitarla. Este tipo de aprendizaje se denomina condicionamiento operante e implica una conducta activa.
Durante muchos años, los científicos creyeron que estos tipos de memoria funcionan juntos en el cerebro. Pero, ¿qué sucede si los dos recuerdos dictan acciones contradictorias? Por ejemplo, se puede entrenar a ratones para que teman un determinado olor utilizando ambos métodos de condicionamiento, pero sus respuestas serán diferentes según el método que se emplee.
En el condicionamiento clásico, los ratones se quedan paralizados en el sitio, mientras que en el condicionamiento operante, huyen. ¿Qué ocurre si ambos recuerdos están presentes simultáneamente? ¿Los ratones se quedarán paralizados, huirán o simplemente seguirán comportándose como si nada hubiera pasado?
En un estudio único realizado con moscas de la fruta (Drosophila), investigadores de la Universidad de Tel Aviv descubrieron que el cerebro no puede aprender utilizando simultáneamente el condicionamiento clásico y el operante. El cerebro suprime activamente la formación de ambos tipos de memoria al mismo tiempo, utilizando esta estrategia para determinar qué comportamiento ejecutar.
Durante el experimento, los investigadores enseñaron a las moscas a asociar un olor con una descarga eléctrica. Cuando se utilizó el condicionamiento clásico, las moscas aprendieron a quedarse inmóviles cuando percibieron el olor condicionado.
En cambio, cuando se utilizó el condicionamiento operante, las moscas aprendieron a huir del olor para evitar la descarga eléctrica. Demostraron que las moscas no podían aprender ambas lecciones a la vez y que los intentos de enseñar ambos tipos de aprendizaje simultáneamente no conducían a ningún aprendizaje. Además, identificaron los mecanismos cerebrales que priorizan un tipo de aprendizaje sobre el otro.
«Nuestra investigación cambia por completo la forma en que hemos pensado durante décadas sobre cómo aprende nuestro cerebro», explica el profesor Parnas.
«Se puede pensar que el cerebro está enfrascado en un ‘tira y afloja mental’: si nos centramos en aprender a través de nuestras acciones, el cerebro bloquea la formación de asociaciones automáticas. Esto ayuda a evitar la confusión, pero también significa que no podemos aprender dos cosas al mismo tiempo».
El profesor Parnas añade: «Las moscas de la fruta tienen cerebros simples, lo que las hace fáciles de estudiar, pero sus cerebros son sorprendentemente similares a los de los mamíferos y, por lo tanto, al nuestro.
«Utilizando potentes herramientas genéticas, los investigadores han logrado comprender en profundidad cómo compiten los diferentes sistemas de aprendizaje por el ‘espacio en el cerebro’. Descubrieron que el ‘centro de navegación’ del cerebro interviene para garantizar que sólo un tipo de memoria esté activo en un momento dado, lo que evita conflictos entre los dos sistemas. Este descubrimiento puede ayudarnos a entender por qué la multitarea a veces conduce a olvidar detalles importantes».
Eyal Rozenfeld concluye: «Este descubrimiento no sólo cambia lo que sabemos sobre el aprendizaje humano, sino que también podría conducir al desarrollo de nuevas estrategias para tratar los trastornos del aprendizaje.
«Si entendiéramos mejor cómo se forman los recuerdos en personas con trastornos como el TDAH o el Alzheimer, podríamos crear nuevos tratamientos. Es fascinante que nuestro cerebro elija entre diferentes sistemas de aprendizaje para evitar confusiones, todo ello sin que nos demos cuenta».
Más información: Eyal Rozenfeld et al, Mecanismos de circuitos neuronales de interacción competitiva entre aprendizaje basado en acciones y aprendizaje de coincidencias, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adq3016
