Imagen generada por una IA generativa especializada en crear imágenes, a partir de la siguiente descripción textual: “actividad variable en un procesador de silicio que se asemeja a una red neuronal artificial ».
Las decisiones humanas tomadas en condiciones de incertidumbre suelen ser impredecibles, al igual que la actividad cerebral asociada a ellas. Un equipo de Inserm del Laboratorio de Neurociencias Cognitivas y Computacionales de la École Normale Supérieure – Universidad PSL acaba de descubrir los beneficios ocultos de esta imprevisibilidad. Este trabajo, basado en simulaciones de redes neuronales utilizadas en inteligencia artificial, podría contribuir a una mejor comprensión de determinadas enfermedades psiquiátricas cuyos síntomas se expresan en situaciones de incertidumbre, como los trastornos obsesivo-compulsivos o la esquizofrenia, por ejemplo. Los resultados acaban de publicarse en Avances científicos.
¿Cómo se adapta nuestro cerebro a una situación inesperada? Si nunca antes se ha enfrentado a ello y no tiene retroalimentación que favorezca una elección sobre otra, ¿cómo se las arregla para tomar una decisión? Por poner un ejemplo concreto: ¿qué hacer cuando el metro o el autobús no llega y la información comunicada oralmente o en los tablones de anuncios es vaga? ¿Es mejor esperar, probar otra ruta, caminar? Tener la capacidad de adaptarnos y tomar decisiones ante situaciones imprevistas es fundamental en nuestro día a día.
Valentin Wyart, director de investigación del Inserm, y su equipo buscan comprender cómo se adapta el cerebro a estas situaciones imprevistas que surgen en el día a día.
“Muchos neurocientíficos buscan identificar circuitos cerebrales específicos para cada función cognitiva, y este es el caso de la adaptación a la incertidumbre.explica el investigador. Pero este enfoque no tiene en cuenta ni la evolución del cerebro ni su funcionamiento. Por tanto, partimos de otra hipótesis radicalmente diferente: la capacidad de adaptación de nuestro cerebro sería una consecuencia natural de su funcionamiento. »
De hecho, se sabe que la actividad cerebral es variable y está sujeta a fluctuaciones inexplicables cuando tenemos experiencias, que se manifiestan como señales eléctricas impredecibles. En el laboratorio, esto se traduce en una gran variabilidad en las respuestas cerebrales cuando un mismo participante se expone a varias repeticiones de un mismo estímulo, como una imagen o un sonido, por ejemplo.
“Imaginamos que nuestro cerebro podría confiar en estas fluctuaciones de actividad para reconfigurarse ante situaciones nuevas e imprevistas”especifica Valentin Wyart.
En otras palabras, la adaptación a la incertidumbre no dependería de un circuito cerebral dedicado y se produciría sin esfuerzo aprovechando la actividad variable de nuestro cerebro.
Para probar esta hipótesis, el equipo recurrió a herramientas de inteligencia artificial, en este caso redes neuronales artificiales, inspiradas en las redes neuronales de nuestro cerebro, y capaces de simular procesos cognitivos como la memoria, el aprendizaje o la toma de decisiones. Los investigadores primero enseñaron a estas redes neuronales artificiales a tomar decisiones en situaciones predecibles. Algunas de estas redes no exhibieron variabilidad y siempre se activaron de la misma manera en las mismas situaciones. Otros, por el contrario, habían sido modificados por los investigadores para presentar una actividad variable, como la del cerebro humano. Luego, el equipo expuso los dos tipos de redes neuronales a nuevas situaciones, incluidas fuentes de incertidumbre a las que nunca antes habían estado expuestos.
Las redes variables mostraron entonces una capacidad impresionante para adaptarse casi de manera óptima a fuentes de incertidumbre que nunca habían encontrado, mientras que las redes sin variabilidad mostraron un comportamiento rígido y desadaptativo. En concreto, las cadenas jugaron en una máquina tragamonedas de la que habían aprendido algunas de las combinaciones ganadoras. Cuando los investigadores introdujeron nuevas combinaciones, las redes variables lograron adivinar cuáles estaban ganando mientras que las redes sin variabilidad fallaron sistemáticamente.
¿Cómo podemos explicar este beneficio oculto de la variabilidad cerebral? La actividad variable podría permitir que las redes neuronales de nuestro cerebro sean flexibles y se reconfiguren muy rápidamente cuando llega nueva información.
Además de abrir perspectivas interesantes para comprender mejor el funcionamiento del cerebro humano, estos resultados también podrían tener aplicaciones prácticas en inteligencia artificial, para el desarrollo de sistemas capaces de adaptarse a situaciones imprevistas sin necesidad de reprogramación ni formación específica. De hecho, las herramientas basadas en inteligencia artificial que podamos utilizar en el futuro (como un sistema de conducción autónoma, por ejemplo) deben poder adaptarse a situaciones para las que no han sido capacitadas específicamente.
Además, este descubrimiento nos anima a explorar la variabilidad cerebral y medir su impacto en el contexto de determinadas enfermedades psiquiátricas que tienen un impacto deletéreo en la toma de decisiones en situaciones de incertidumbre, como los trastornos obsesivo-compulsivos o la esquizofrenia, por ejemplo.
“Actualmente estamos estudiando la variabilidad cerebral en pacientes que padecen estas enfermedades psiquiátricas, pero también los neurotransmisores que podrían estar implicados en la regulación de esta variabilidad”concluye Valentin Wyart.
