Descubren que las ratas tienen imaginación igual que los humanos

Para probar que estos animales tienen esa capacidad, el equipo ideó un ingenioso sistema que combina la realidad virtual con una interfaz cerebro-máquina que a la vez que le muestra imágenes al espécimen, puede monitorizar su actividad cerebral. Y así es como descubrieron que estos animales pueden pensar en lugares y objetos que no están justo frente a ellos, usando sus pensamientos para imaginarse caminando hacia un lugar o moviendo un objeto remoto a un lugar específico.

Al igual que los humanos, cuando los roedores experimentan diferentes situaciones en determinados lugares, se activan patrones de actividad neuronal específicos en el hipocampo, un área del cerebro responsable de la memoria espacial. El nuevo estudio halló que las ratas pueden generar voluntariamente estos mismos patrones de actividad y hacerlo para recordar ubicaciones remotas distantes de su posición actual.

«De hecho, la rata puede activar la representación de lugares en el entorno sin tener que ir allí», dice Chongxi Lai, primer autor del artículo. «Incluso si su cuerpo físico está fijo, sus pensamientos espaciales pueden ir a un lugar muy remoto».

Esta capacidad de imaginar lugares alejados de la posición actual es fundamental para recordar eventos pasados e imaginar posibles escenarios futuros. Por tanto, el nuevo trabajo muestra que los animales, al igual que los humanos, poseen una forma de imaginación, según los autores del estudio. «Imaginar es una de las cosas más extraordinarias que podemos hacer los humanos. Ahora hemos descubierto que los animales también pueden hacerlo y encontramos una manera de estudiarlo», dice Albert Lee, ex líder de grupo y ahora investigador del HHMI en el Centro Médico Beth Israel Deaconess.

El proyecto comenzó hace nueve años, cuando Lai y Lee comenzaron a trabajar juntos para desarrollar un sistema para comprender lo que piensan los animales; un 'detector de pensamiento' en tiempo real que podría medir la actividad neuronal y traducir lo que significa.

El sistema utiliza una interfaz cerebro-máquina (BMI, por sus siglas en inglés), que proporciona una conexión directa entre la actividad cerebral y un dispositivo externo. En el sistema del equipo, el BMI produce una conexión entre la actividad eléctrica en el hipocampo de la rata y su posición en un campo de realidad virtual de 360 grados.

El hipocampo almacena mapas mentales del mundo involucrados en recordar eventos pasados e imaginar escenarios futuros. El recuerdo de la memoria implica la generación de patrones de actividad específicos del hipocampo relacionados con lugares y eventos. Pero nadie sabía si los animales podían controlar voluntariamente esta actividad.

El BMI permite a los investigadores probar si una rata puede activar la actividad del hipocampo con solo pensar en un lugar, sin ir físicamente allí; esencialmente, detecta si el animal es capaz de imaginar que va a ese lugar.

Una vez desarrollado su sistema, los investigadores tuvieron que crear el 'diccionario de pensamiento' que les permitiría decodificar las señales cerebrales de la rata. Este diccionario recopila cómo se ven los patrones de actividad cuando la rata experimenta algo (en este caso, lugares en el ámbito de la realidad virtual).

Los investigadores utilizaron dos ratas, Jumper y Jedi, para probar su experimento. Ambas estuvieron enganchadas al sistema de realidad virtual y, mientras camina sobre una cinta rodante esférica, sus movimientos se traducen en la pantalla de 360 grados. La rata es recompensada cuando navega hacia el objetivo marcado a la vez que el sistema BMI registra la actividad del hipocampo del animal. Los investigadores pueden ver así qué neuronas se activan cuando la rata 'anda' mentalmente por la arena para alcanzar cada objetivo.

El siguiente paso es desconectar la cinta de correr. Los autores recompensaron a la rata por reproducir el patrón de actividad del hipocampo asociado con la ubicación de un objetivo. Esencialmente, el animal usó sus pensamientos para navegar hacia la recompensa pensando primero en dónde debía ir para obtener la recompensa. Este proceso de pensamiento es algo que los humanos experimentamos con regularidad: por ejemplo, cuando nos piden que vayamos a comprar comida a una tienda que conocemos, podemos imaginar los lugares por los que pasaremos en el camino antes de salir de casa.

En la segunda tarea, la rata movió un objeto a un lugar únicamente con sus pensamientos. La rata está fija en un lugar virtual pero «mueve» un objeto a una meta en el espacio de realidad virtual controlando su actividad del hipocampo, de la misma manera que una persona sentada en su oficina podría imaginarse llenando su taza en la máquina de café y bebiéndosela después. Luego, los investigadores cambiaron la ubicación del objetivo, requiriendo que el animal produjera patrones de actividad asociados con la nueva ubicación.

El equipo descubrió que las ratas pueden controlar de manera precisa y flexible la actividad de su hipocampo, de la misma manera que probablemente lo hacen los humanos. Los animales también son capaces de mantener esta actividad del hipocampo, manteniendo sus pensamientos en un lugar determinado durante muchos segundos, un período de tiempo similar al que los humanos reviven eventos pasados o imaginan nuevos escenarios.

«Lo sorprendente es cómo las ratas aprenden a pensar en ese lugar, y en ningún otro, durante un período de tiempo muy largo, basándose en nuestra noción, quizás ingenua, de la capacidad de atención de una rata», dice Harris.

Anteriores trabajos habían revelado que mientras descansaban (tanto durante el sueño como en la vigilia) el hipocampo de las ratas se activa repitiendo rutas previamente recorridas. «Pero en estos casos la actividad del hipocampo era muy rápida, y en ocasiones incluso viajando atrás en el tiempo (recorriendo las rutas aprendidas en sentido contrario), así que era difícil poder asegurar que las ratas estuviesen experimentando subjetivamente dicha actividad, o si acaso lo hacían voluntariamente», señala al SMC Antonio J. Osuna Mascaró, investigador especialista en cognición animal de la Universidad de Medicina Veterinaria de Viena (Austria).

Este sistema resuelve ese problema. «El resultado es diferente a esa actividad previa que se conocía (y que se da a gran velocidad), y los autores especulan con la posibilidad de que en esos casos las ratas estén tomando decisiones rápidas, mientras que aquí lo que han encontrado es la capacidad para sostener en su imaginación un mapa mental, y manipularlo a voluntad», indica Osuna Mascaró.