‘Hyperscans’ muestra cómo los cerebros de las personas se sincronizan cuando interactúan

La gran mayoría de la investigación neurocientífica consta de tres elementos: personas, tareas cognitivas y máquinas de alta tecnología que pueden ver el interior del cerebro. Esta sencilla receta produce ciencia poderosa. Dichos estudios ahora a menudo producen imágenes con las que los neurocientíficos solían soñar. Permiten a los investigadores describir los complejos mecanismos neuronales que dan sentido a la vista y el sonido, procesan el lenguaje y derivan el significado de la experiencia.

Pero a estos estudios les falta en gran medida algo: otros. Los humanos somos inherentemente sociales, pero incluso la neurociencia social, un campo creado específicamente para explorar la neurobiología de la interacción humana, no es tan social como se podría pensar. Caso en cuestión: nadie ha captado todavía la rica complejidad de la actividad cerebral cuando dos personas hablan juntas. «Pasamos nuestras vidas hablando entre nosotros y construyendo estos lazos», dijo la neurocientífica Talia Whitley de Dartmouth College.[Yet] Sabemos muy poco acerca de cómo las personas realmente se conectan. No sabemos casi nada acerca de cómo se acoplan las ideas. «

mapa cerebral grupal

Esto está empezando a cambiar. Cada vez más neurocientíficos están utilizando técnicas sofisticadas, y algunas matemáticas muy sofisticadas, para capturar lo que sucede en un cerebro, dos cerebros o incluso 12 o 15 cerebros cuando sus dueños hacen contacto visual, narración de historias, un tema u objeto de interés compartido. preocupación, o cualquier otra actividad que requiera toma y daca social. Aunque el campo de la neurociencia social interactiva aún está en sus inicios, se espera que la identificación de la base neuronal de la verdadera comunicación social cambie nuestra comprensión fundamental de la comunicación y, en última instancia, mejore la educación o informe muchos trastornos psiquiátricos que involucran trastornos sociales.

Las limitaciones previas de la tecnología fueron un impedimento importante para estudiar las interacciones humanas reales. Las imágenes cerebrales requieren quietud, y el rigor científico requiere un grado de control experimental, que de ninguna manera es natural. Por lo tanto, es difícil generar datos de alta calidad sobre un cerebro. Hacer esto para dos cerebros es «más del doble de difícil», dice David Popper, neurocientífico de la Universidad de Nueva York. “Hay que sincronizar máquinas, datos y adquisición de datos”.

Sin embargo, el primer estudio para monitorear con éxito dos cerebros al mismo tiempo ocurrió hace casi 20 años. El físico Read Montague, ahora en Virginia Tech, y sus colegas pusieron a dos personas en diferentes máquinas de resonancia magnética funcional (fMRI) y observaron su actividad cerebral mientras jugaban un juego competitivo simple en el que un jugador (emisor) envía un mensaje sobre si él o simplemente vio rojo o verde, y el otro jugador (receptor) tiene que decidir si el remitente dice la verdad o miente. Las conjeturas correctas conducen a recompensas. Montagu llama a esta técnica hiperescaneo, y su trabajo ha demostrado que es posible observar dos cerebros al mismo tiempo.

Inicialmente, el liderazgo de Montague fue seguido en gran medida por otros neuroeconomistas en lugar de neurocientíficos sociales. Sin embargo, el término hiperescaneo ahora se aplica a cualquier estudio de imágenes cerebrales que involucre a varias personas. Hoy en día, las tecnologías elegibles incluyen electroencefalografía (EEG), magnetoencefalografía y espectroscopia funcional de infrarrojo cercano. El uso de estas diferentes técnicas, muchas de las cuales son bastante nuevas, amplía la gama de posibles experimentos y hace que el hiperescaneado sea menos tedioso y, por lo tanto, más popular.

Participación

Además de los desafíos prácticos de la neurociencia interactiva, ha surgido una cuestión más filosófica, la de escanear durante las interacciones sociales midiendo si las personas adquieren información neuronal cuando están solos o solo como observadores.Hay una marcada diferencia. ¿Importa que la persona que estás mirando mire hacia atrás? ¿Hay alguna diferencia entre decir una oración y decírsela a alguien que está escuchando?

Sí, aparentemente lo hay. Cada vez hay más evidencia de que «la cognición social es fundamentalmente diferente cuando estás en contacto directo con otra persona en lugar de observar a otra persona», dice Leonhard Schilbach, psiquiatra y neurocientífico social del Instituto Max Planck de Psiquiatría en Munich. .

Demostrar estas diferencias no requiere necesariamente estudiar varios cerebros a la vez, pero sí requiere experimentos relativamente naturales que son difíciles de diseñar dentro de las limitaciones impuestas por los protocolos de laboratorio estándar.. Elizabeth Redcay, psicóloga de la Universidad de Maryland, estudia las interacciones sociales en el autismo, con un enfoque en la infancia intermedia. En 2010, cuando era investigadora postdoctoral en Rebecca Saxe en el MIT, Redcay realizó un experimento innovador en el que un participante estaba dentro de un escáner y el otro (en realidad, un investigador) interactuaba en tiempo real a través de un video fuera del escáner. Un video grabado de otro interlocutor sirvió como control. Durante las interacciones en vivo y grabadas, Redcay encontró más actividad en las regiones del cerebro relacionadas con la cognición social y la recompensa.

Su investigación posterior pasó a identificar las diferencias en la forma en que el cerebro responde a las interacciones. En el cerebro de los niños, las áreas más involucradas en el pensamiento sobre el estado mental de los demás (en lengua vernácula, mentalización) estaban más activas cuando pensaban que estaban interactuando con sus compañeros que cuando no estaban participando. En la investigación de la atención conjunta, Como parte importante de la interacción social, Redcay descubrió que las regiones mentalizadoras del cerebro, como la unión temporo-parietal, respondían de manera diferente cuando compartían la atención que cuando miraban solos. Ahora se pregunta si hay más diferencias en cómo interactúan los cerebros de las personas con autismo. «¿El grado en que las personas se involucran en estas áreas de mentalización se correlaciona con su éxito en las interacciones sociales?», se preguntó. Es demasiado pronto para saberlo, pero está claro, dijo Redkay, que «si solo confías en el método del observador, no obtendrás una imagen completa».

Scherbach ha sido uno de los principales defensores de lo que él llama neurociencia en segunda persona. Su investigación incluye personajes virtuales que parecen responder a las miradas de los participantes. En este caso, “la llamada red de mentalización y la red de acción-observación parecen estar más estrechamente vinculadas. [than we knew]», dice Schilbach. «Se influyen mutuamente, a veces de manera complementaria, a veces de manera inhibitoria. Schilbach también descubrió que incluso comportamientos muy simples, como mirar fijamente a otra persona y creer que está mirando hacia atrás, una interacción en la que sientes que tus acciones tienen un impacto en la otra persona, estimula el cerebro.Actividad en los circuitos de recompensa, especialmente en el estriado ventral Descubrimos que cuanto más gratificante era un comportamiento, más probable era que lo repitiéramos.

los ojos lo tienen

¿Qué está pasando en el cerebro de otra persona? El contacto visual es un lugar lógico para estar. El contacto visual activa el cerebro social y le indica a la otra persona que estás prestando atención. Es una forma en que compartimos intenciones y emociones. A principios de 2023, Norihiro Tono del Instituto Nacional de Ciencias Fisiológicas de Japón y sus colegas usaron el hiperescáner para demostrar que el contacto visual activa simultáneamente las mismas áreas del cerebro de cada persona: el cerebelo, que ayuda a predecir las consecuencias sensoriales de las acciones, y el sistema de espejo límbico. , cuando Cuando movemos cualquier parte de nuestro cuerpo (incluidos los ojos) y observamos los movimientos de los demás, se activa un grupo de regiones cerebrales. En términos generales, el sistema límbico es fundamental para nuestra capacidad de reconocer y compartir emociones. En otras palabras, regular nuestra capacidad de empatizar es fundamental.

Las historias que nos contamos son una forma ideal de explorar el vínculo social. El neurocientífico de Princeton, Uri Hasson, realizó un experimento innovador sobre el acoplamiento del cerebro a través de la narración de historias. En uno de esos estudios, colocó a una persona en un escáner y le pidió a esa persona que contara una historia. Luego puso a una nueva persona en el escáner e hizo que los voluntarios escucharan una grabación de la historia contada por la primera persona. Hasson comparó los tiempos de procesamiento del cerebro de hablantes y oyentes, igualando la actividad hora por hora, y encontró evidencia del acoplamiento de los dos cerebros. «El cerebro del oyente se vuelve similar al cerebro del hablante», dijo Hasson. Cuanto más alineado esté el cerebro, mayor será la comprensión reportada por la audiencia. «Como individuo, su cerebro está realmente determinado por los cerebros a los que está conectado», dijo Hasson.

Hasson se asoció recientemente con Whitley de Dartmouth para ver si podían medir el acoplamiento cerebral en una conversación. Una buena conversación, dice Wheatley, significa «crear nuevas ideas y experiencias juntos que no puedan tener solos». Ella quiere ver esa experiencia en su cerebro.Su investigación incluye escáneres de diferentes universidades conectados en línea.. (La mayoría de los departamentos de psicología tienen solo un escáner). Con una persona en cada escáner, los sujetos se turnan para completar una historia: un participante dice algunas palabras y el otro continúa donde lo dejó su compañero. Si los científicos pueden capturar los estados del cerebro durante esta interacción, podrían ver cómo los dos cerebros se acercan alternativamente durante una conversación y luego se alejan, dijo Wheatley.

más allá del par

Quizás inevitablemente, los neurocientíficos han comenzado a estudiar no solo dos, sino múltiples cerebros simultáneamente. Estos experimentos requieren el uso de un EEG porque es portátil. Las primeras investigaciones sugieren que cuando asistimos a eventos grupales como conciertos o películas, nuestras ondas cerebrales se sincronizan: la atención total de la audiencia significa que procesan finales de sinfonía o escenas de amor o pelea de la misma manera. No es sorprendente, pero ahora que los científicos están aplicando el mismo método en el aula, los hallazgos podrían aumentar nuestra comprensión de cómo aprenden mejor los estudiantes.

En una serie de estudios en las escuelas secundarias de la ciudad de Nueva York, un equipo de investigadores de la NYU, incluidos Poeppel, Suzanne Dikker e Ido Davidesco, tomaron repetidas grabaciones de EEG de cada estudiante en una clase de biología durante un semestre. Descubrieron que cuando los estudiantes estaban más involucrados en clase, sus ondas cerebrales estaban más sincronizadas. La sincronización de cerebro a cerebro también refleja cuánto se gustan los estudiantes entre sí y sus maestros: las relaciones más cercanas conducen a una mayor sincronización. Su estudio actual está examinando si los niveles de sincronización cerebral en el aula pueden predecir la retención del material aprendido. «Creo que lo que estamos haciendo es muy útil», dijo Poeppel. «cómo [do we] ¿Uso específico de estas tecnologías para el aprendizaje STEM?«

Schilbach cree que la neurociencia interactiva también tiene aplicaciones prácticas en psiquiatría. Por ejemplo, puede predecir qué terapeuta es mejor para qué paciente. Centrarse en la vida real ayuda a garantizar que cualquier hallazgo sea valioso para los pacientes. «Como psiquiatra», dijo Schilbach, «no estoy interesado en ayudar a una persona a mejorar en una tarea sociocognitiva en particular. Estoy tratando de ayudar a esa persona a llevar una vida feliz y plena».