Predictive Grid Cell Coding Does Not Require Explicit Planning

En lo profundo del sistema de navegación del cerebro se encuentra una pequeña región llamada corteza entorrinal medial, un lugar donde el cerebro construye un mapa mental del mundo. Durante décadas, los científicos han sabido que esta área contiene "células de rejilla" (grid cells), neuronas que se activan en un patrón hexagonal repetitivo a medida que un animal se desplaza por el espacio, actuando efectivamente como un sistema de coordenadas interno. Más recientemente, los investigadores descubrieron un subconjunto especial de estas células que parecen activarse no solo donde el animal está ahora mismo, sino donde estará próximamente. Esta activación "predictiva" sugería que el cerebro podría estar corriendo constantemente hacia adelante, simulando rutas futuras para ayudar con la planificación de un trayecto hacia un objetivo. Sin embargo, una pregunta persistente quedaba en el aire: ¿es esta capacidad de mirar al futuro una herramienta dedicada a la planificación, o es simplemente un subproducto de cómo el mapa del cerebro se actualiza a sí mismo?

Un equipo de investigadores se propuso responder a esto observando el cerebro de dos maneras muy diferentes: primero, reexaminando grabaciones reales de los cerebros de ratas explorando una habitación y, segundo, entrenando redes neuronales artificiales para realizar la misma tarea de rastrear el movimiento sin ninguna instrucción para planificar el futuro. Descubrieron que estas "células de rejilla predictivas" aparecen naturalmente en el cerebro real de la rata, incluso cuando el animal simplemente deambula sin un destino específico en mente. Más sorprendente aún, descubrieron que el mismo tipo de células que miran al futuro surgió en las redes artificiales, a pesar de que las redes nunca fueron enseñadas a planificar o predecir el futuro. Las redes artificiales solo tenían la tarea de actualizar su posición basándose en el movimiento, pero desarrollaron espontáneamente unidades que se activaban como si estuvieran mirando hacia adelante en el tiempo.

Los investigadores probaron si estas células estaban realmente prediciendo el futuro o si solo reaccionaban al pasado. Encontraron que la actividad de estas células específicas dependía fuertemente de la dirección en la que el animal se movía. Si dos caminos se cruzaban en el mismo punto pero el animal se dirigía en direcciones diferentes, estas células se activaban de forma distinta, demostrando que estaban rastreando la trayectoria por delante, no solo la ubicación actual. Esto sugiere que las células están codificando una trayectoria. El estudio también reveló que estas células predictivas a menudo se superponen con otro tipo de célula en la red que tiene forma de franja o banda, la cual ayuda a mantener el mapa estable. Esto llevó a los autores a proponer que estas células que miran al futuro podrían no ser un módulo de planificación separado, sino una parte fundamental del mecanismo que mantiene el mapa del cerebro preciso y en movimiento.

Para ver si este mecanismo existe incluso cuando el cerebro no está navegando activamente, el equipo analizó datos de ratas mientras dormían. Encontraron una firma tenue pero clara de esta codificación predictiva durante el sueño, lo que sugiere que el cerebro continúa ejecutando estas simulaciones hacia adelante incluso cuando el animal está descansando. Los resultados desafían la idea de que el cerebro necesita un objetivo específico o un plan consciente para generar estas señales que miran al futuro. En su lugar, parece que la capacidad de anticipar el siguiente paso está integrada en la propia circuitería que permite al cerebro saber dónde se encuentra en este momento. El estudio sugiere que el mapa del cerebro no es una imagen estática del presente, sino un sistema dinámico que se actualiza constantemente proyectando un momento hacia el futuro, un proceso que ocurre ya sea que el animal esté planeando un viaje o simplemente durmiendo.