Imagínese este escenario: usted y un amigo están caminando por su vecindario cuando se detienen en un cruce de peatones. Mientras esperas, los ruidos del mundo y tus pensamientos internos compiten por tu atención. De repente, ves que un automovilista casi atropella a un ciclista.  

"Vaya, ¿viste eso?" le dices a tu amigo.  

"Ciertamento lo hice; Ese era un Ford Mustang de 1967 completamente restaurado”, responde su amigo, refiriéndose a un automóvil separado del lugar donde estuvo a punto de colisionar el tráfico.

A pesar de estar en el mismo lugar al mismo tiempo y mirar la misma escena, tú y tu amigo prestaron atención a cosas diferentes.  

¿Por qué? ¿Y cómo? 

Una posibilidad es que diferentes cosas en el entorno atrajeran tu atención de manera diferente. Pero otra posibilidad es que usted y su amigo hayan tomado decisiones voluntarias sobre a qué prestar atención, ejerciendo su libre albedrío en consecuencia. 

Financiado por una subvención de tres años de 900,000 dólares de la Fundación Nacional de Ciencias, el distinguido profesor George R. Mangun, director del Centro para la Mente y el Cerebro de UC Davis, está lanzando un proyecto para comprender mejor los mecanismos cognitivos detrás de la atención voluntaria realista, o atención dirigida. por el libre albedrío de un individuo. El proyecto se llevará a cabo en colaboración con colegas de ingeniería de la Universidad de Florida. 

"La forma en que utilizamos el libre albedrío para centrar la atención influye en nuestra conciencia momentánea y en nuestra conciencia". —Mangun

El papel de la atención voluntaria no sólo es importante para comprender la función cerebral saludable, afirmó. También es fundamental para comprender los trastornos del cerebro.

"Casi todos los trastornos neurológicos o psiquiátricos afectan algún componente de la atención, y esto a veces implica déficits en el libre albedrío, como en la enfermedad de Parkinson", dijo.

Libre albedrío sin el 'libre'

Durante décadas, los neurocientíficos han investigado los mecanismos cognitivos y neuronales detrás de la atención voluntaria mediante el uso de señales externas (estímulos simples como flechas) para dirigir la atención de sus sujetos de investigación a lugares específicos frente a ellos. Pero esto está muy lejos de cómo se produce naturalmente la atención voluntaria humana.  

En el mundo real, nuestro libre albedrío nos permite controlar aquello a lo que prestamos atención, incluso ante posibles distracciones. Para adaptarse a esta realidad, los neurocientíficos a menudo investigan el concepto de libre albedrío a través de acciones motoras voluntarias, pidiendo a los participantes del estudio que presionen un botón por su propia voluntad sin que un investigador se lo indique. 

El proyecto de Mangun unirá estas dos líneas de investigación. Dado que orientar la atención es un acto cognitivo y no motor, los investigadores esperan dar un paso importante hacia la comprensión tanto del libre albedrío como de la atención voluntaria.  

Medir el verdadero 'libre albedrío'

El proyecto de Mangun se basará en experimentos anteriores que realizó su laboratorio analizando la actividad neuronal que precede a la toma de decisiones voluntaria.  

En un estudio publicado en el Journal of Cognitive Neuroscience en 2014, Mangun y sus colegas relatan experimentos en los que pidieron a los participantes que miraran un punto en el centro de una pantalla de computadora. Luego, pidieron a los participantes que centraran su atención en otro lugar de la pantalla utilizando su libre albedrío para elegir dónde, pero sin mover los ojos para mirar directamente el lugar atendido.  

Al hacer esta petición, los investigadores separaron el acto cognitivo de prestar atención del acto motor de mover los ojos para mirar. Mangun y sus colegas registraron las ondas cerebrales de los participantes (electroencefalografía o señales EEG), antes y después de que usaran el libre albedrío para centrar la atención.  

"Resulta que el patrón continuo de actividad cerebral que precede a las elecciones de libre albedrío del sujeto podría predecir dónde centrarían su atención más adelante", dijo Mangun. "Usando métodos de neurociencia, pudimos hacer una especie de lectura de la mente".

Mejorar las prótesis y diversificar la investigación 

La nueva subvención NSF de Mangun da el siguiente paso al aplicar enfoques de aprendizaje automático y métodos avanzados de imágenes cerebrales para identificar las bases neuronales precisas de estas señales cerebrales predictivas. El proyecto altamente interdisciplinario reúne a ingenieros como el investigador postdoctoral Sreenivasan Meyyappan y el candidato a doctorado en psicología John Nadra. 

Probar y perfeccionar los mecanismos cognitivos detrás de la atención voluntaria podría ayudar a mejorar las intervenciones tecnológicas, como las prótesis. Actualmente, muchas prótesis aprovechan información periférica como la actividad muscular. Esta nueva investigación podría trasladar esas señales del músculo al cerebro mismo.  

"Se puede entrenar a una persona para que use un brazo mecánico aprovechando la actividad eléctrica de los músculos del hombro y luego aprende a contraer esos músculos para impulsar ese brazo mecánico", dijo Mangun. “Pero además, se puede utilizar la actividad eléctrica del cerebro, por ejemplo en la corteza motora, directamente para hacer lo mismo. Nuestra investigación puede abrir puertas para aprovechar las señales cerebrales incluso antes en la cadena de eventos neuronales”. 

Además de sus posibles impactos amplios en la salud y el bienestar, el proyecto abrirá las puertas a estudiantes interesados ​​en realizar investigaciones en neurociencia.  

En la solicitud de subvención, Mangun señaló que el proyecto ayudará a avanzar y diversificar la educación STEM al involucrar a estudiantes universitarios, graduados y académicos postdoctorales, reclutando estudiantes a través del Programa de investigación de pregrado de verano de UC Davis y el Programa de jóvenes académicos.  

"Uno de los grandes beneficios de estudiar en una universidad de investigación intensiva como UC Davis es la posibilidad de que los estudiantes participen en investigaciones de vanguardia; es parte de lo que somos", dijo.