Fondecyt 1211227

Mecanismo Neurobiológicos de la Representación del Valor bajo Incertidumbre

Neurobiological mechanisms of value representation under uncertainty

Nuestro mundo cambia constantemente, lo que ha quedado patente en el último tiempo por acontecimientos globales como la crisis del COVID-19. La adaptación del comportamiento a contextos nuevos ha sido crucial para la supervivencia de muchas especies. En este sentido, nuestra especie ha desarrollado muchos mecanismos neuronales para reconocer patrones y hacer asociaciones entre los estímulos ambientales, las acciones y sus consecuencias. Ante cambios imprevisibles, es necesario evaluar la fiabilidad (es decir, la incertidumbre) de las actuales asociaciones estímulos-acciones-consecuencias para poder modificar estas asociaciones al nuevo contexto.

A pesar del gran interés que despierta este campo, los mecanismos atreves de los cuales  los seres humanos toman decisiones en condiciones de incertidumbre y sus correlatos neurobiológicos siguen sin resolverse. Desentrañar estos mecanismos es fundamental porque subyacen a muchos problemas de adaptación social y conductual en trastornos psicológicos y neuropsiquiátricos que van desde la ansiedad hasta patologías neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson. Los primeros estudios sobre la toma de decisiones han identificado dos factores que los humanos tienen en cuenta cuando se enfrentan a una decisión. Uno de ellos es la probabilidad de que un estímulo y una acción estén asociados a una consecuencia (comúnmente denominada probabilidad o disponibilidad), y el otro factor es la consecuencia esperada (comúnmente denominada valor de la recompensa, magnitud de la recompensa o apetitividad). La evidencia  ha demostrado que el aumento de la incertidumbre durante el proceso de toma de decisiones se asocia con diversas  modulaciones conductuales y neurobiológicas:

i) los sujetos sopesan la probabilidad y la magnitud del resultado esperado de forma más independiente, y

ii) la actividad en una red fronto-parietal dorsal que implica al surco intraparietal (IPS), el córtex parietal posterior (PPC), el campo ocular frontal (FEF) y el córtex prefrontal dorsolateral (dlPFC) pasa a ser prominente.

Teniendo en cuenta las evidencias que provienen de la investigación sobre el control atencional, la memoria de trabajo y los cambios de preferencia en el aprendizaje sin refuerzo, es posible postular que esta red se relaciona a  la estabilidad/flexibilidad de las representaciones internas. Siguiendo esta evidencia, y apoyados por los resultados preliminares de nuestro laboratorio, postulamos que una función similar es llevada a cabo por la red fronto-parietal dorsal durante la toma de decisiones bajo incertidumbre. Por lo tanto, hipotetizamos que el aumento del grado de incertidumbre durante la toma de decisiones genera dos fenómenos que compiten entre sí:

i) una disminución de la estabilidad de la representación de valores, que a su vez da lugar a

ii) un aumento de la actividad de la red fronto-parietal dorsal que facilita la estabilización de las representaciones de valores.

Para comprobar nuestra hipótesis, proponemos un diseño experimental que combina tres tareas experimentales de toma de decisiones bajo incertidumbre y dos metodologías neurobiológicas, una que consiste en medir la actividad metabólica del cerebro mediante fMRI y otra que inhibe áreas cerebrales específicas mediante estimulación cerebral no invasiva (estimulación magnética transcraneal, TMS). Además, durante la sesión de fMRI se obtendrán sacadas y fijación ocular mediante la técnica de Eye-tracking (ET) y durante las sesiones de TMS se medirá la actividad eléctrica cerebral mediante electroencefalografía (EEG).

La razón de utilizar tres tareas (en experimentos y muestras independientes) es poder probar diferentes fuentes de incertidumbre durante la toma de decisiones basadas en valores, con el fin de encontrar una actividad cerebral consistente relacionada con las representaciones de valores bajo incertidumbre. Además, comprobaremos el impacto de los estímulos distractores/irrelevantes en la representación del valor y cómo este impacto se correlaciona con el grado de incertidumbre, evaluando así la estabilidad de la representación del valor. Además, utilizando tanto fMRI-ET como TMS-EEG, podremos localizar la red fronto-parietal dorsal y luego modular su actividad con el fin de probar el papel causal de esta red en el mecanismo de representación del valor bajo incertidumbre.

Los resultados de estos experimentos arrojarán luz sobre los mecanismos neurobiológicos subyacentes a la toma de decisiones en entornos inciertos. Los conocimientos adquiridos también podrían abrir nuevos enfoques para el estudio tanto de los mecanismos neurobiológicos como de la posible intervención sobre los trastornos que presentan problemas de adaptación de las decisiones a entornos cambiantes.