Una nueva teoría del sueño por Hobson y Friston

Dos neurocientíficos muy respetados, J. Allan Hobson y Karl Friston, han publicado recientemente una nueva teoría de los sueños (JA Hobson y KJ Friston; Despertar y conciencia de los sueños: consideraciones neurobiológicas y funcionales. Prog Neurobiol. Julio de 2012; 98 (1): 82 -98. Doi: 10.1016 / j.pneurobio.2012.05.003; PMCID: PMC3389346).

La teoría formaliza una concepción del cerebro de los sueños como una máquina de simulación o un generador de realidad virtual que busca modelar y predecir de manera óptima su entorno de vigilia y necesita procesos de sueño REM (especialmente las ondas PGO) para hacerlo. La idea básica es que el cerebro viene genéticamente equipado con un sistema neuronal que genera una realidad virtual del mundo de vigilia durante el sueño REM porque los procesos de sueño REM son esenciales para optimizar este modelo generativo.

Los tratamientos de la mente / cerebro como una máquina de realidad virtual o un dispositivo de predicción de errores o una "máquina de Helmholtz" (todo más o menos lo mismo) abundan en las ciencias cognitivas y neurocientíficas, y tiene mucho sentido considerar soñar a lo largo de estos líneas también Después de todo, un sueño se experimenta como un "mundo" totalmente realizado que parece generarse internamente sin el beneficio de la entrada sensorial actual (ya que la entrada sensorial se bloquea durante REM).

Hobson y Friston sugieren que los datos sensoriales se muestrean durante la vigilia para construir un modelo complejo del mundo que pueda guiar el comportamiento y reducir el error de predicción y las sorpresas. Luego, el modelo se desconecta durante el sueño y se somete a un procedimiento de optimización que reduce la redundancia y reduce la complejidad, mejorando así el ajuste del modelo al mundo.

Durante la vida de vigilia, los cambios en los parámetros del modelo (experimentados subjetivamente como percepciones) son impulsados ​​por la necesidad de explicar la entrada visual imprevista. Sin embargo, durante el soñar no existe una entrada sensorial u otra sensorial, por lo que las percepciones de los sueños se deben a la necesidad de explicar una entrada oculomotora imprevista. Por lo tanto, el contenido del sueño es el intento del cerebro de encontrar explicaciones plausibles para búsquedas visuales ficticias desencadenadas por la entrada oculomotora (a través de movimientos oculares rápidos y ondas PGO, presumiblemente) y mediante la poda de conexiones sinápticas que forman parte del proceso de optimización de reducción de complejidad.

¿Por qué es necesario desconectarse para optimizar la máquina de simulación? Los autores en mi opinión nunca responden adecuadamente a esta pregunta. El procedimiento de optimización nos brinda un mejor modelo que puede guiar mejor el comportamiento. Eso está bien y está bien, pero no explica por qué la optimización tiene que suceder fuera de línea. Después de todo, la optimización del modelo avanza durante la vida de vigilia y podría decirse que es mucho más eficiente debido a la información sensorial disponible para el cerebro en vigilia.

Los autores sugieren que el uso de la opción fuera de línea fue especialmente grave para los cerebros complejos de mamíferos (y aves) que exhiben el sueño REM. Pero las medidas de sueño REM no se correlacionan con el tamaño o la complejidad del cerebro. Hay muchos animales (por ejemplo, marsupiales) con mucho sueño REM y cerebros no muy complejos.

Los autores también sugieren que su teoría arroja algo de luz sobre el lapso en los reflejos termorreguladores que son característicos de REM. La reversión durante REM a un estado poilkothermic ha sido de largo uno de los muchos misterios biológicos asociados a REM. ¿Por qué la madre naturaleza somete al animal a un peligroso lapso en la termorregulación durante el sueño? Los autores argumentan que, entre otras funciones, la máquina de simulación genera predicciones sobre las necesidades y condiciones térmicas del organismo. Pero si la máquina se desconecta, "el cerebro será impermeable a las fluctuaciones de temperatura y no responderá para suprimir los errores de predicción térmica, lo que provocará la suspensión de la homeotermia". Pero esto equivale a decir que los procesos reguladores térmicos no pueden continuar porque la temperatura reflejos reguladores son inhibidos como parte del estado REM. Pero lo que queremos saber es por qué estos reflejos están inhibidos en primer lugar.

Quizás los autores quieran argumentar que los reflejos sensoriales y la entrada en general se inhiben como parte del estado REM debido a que el procedimiento de optimización no puede funcionar a menos que toda entrada sensorial esté cerrada. Los autores argumentan que la optimización puede continuar con la activación sensorial, pero no establecen que debe proceder con la sincronización; es decir, ese bloqueo es obligatorio.

El hecho de que la optimización puede ocurrir durante la vida de vigilia argumenta en contra de la idea de que la entrada es absolutamente necesaria. Tenga en cuenta que los beneficios de la optimización fuera de línea tendrían que superar sus riesgos, incluida la creciente vulnerabilidad a la depredación, la caducidad de la termorregulación, etc.

Para reforzar el argumento de que la optimización fuera de línea es necesaria, los autores argumentan que sin una reparación periódica sin conexión (poda), el modelo se volverá demasiado complejo y disfuncional, reviviendo así la vieja idea de Francis Crick de que REM soñar representa una purga o poda de asociaciones superfluas y complejidad en el sistema cognitivo. "En resumen, sacar el cerebro fuera de línea para eliminar asociaciones exuberantes establecidas durante la vigilia puede ser un precio necesario que pagamos por tener un sistema cognitivo sofisticado que puede destilar asociaciones complejas y sutiles de muestras sensoriales". Pero, de nuevo, hay muchas especies de animales sin sistemas cognitivos complejos que, sin embargo, tienen REM abundante y viceversa; hay especies con cerebros complejos con REM escaso o nulo (p. ej., algunos mamíferos marinos).

¿Ver el cerebro como una realidad virtual o un modelo generativo del mundo nos ayuda a entender el contenido de los sueños? Para responder a esta pregunta, los autores instan a la precaución adecuada: "encontrar orden en el mundo real puede no ser lo mismo que encontrar orden en el mundo virtual". Un mundo virtual que está experimentando un proceso de ajuste u optimización del modelo es probable que genere todo tipos de contenido impredecible me parece. Es por eso que creo que la teoría de Hobson-Friston necesita una enmienda importante para trabajar por el contenido de los sueños.

Los sueños no son tan impredecibles. Miles de estudios sobre el contenido de los sueños han establecido claramente regularidades en el contenido de los sueños. Tales regularidades son ampliamente consistentes con el sueño como teoría de máquina de realidad virtual, pero la teoría necesita tomar en serio las regularidades del contenido de sueño si espera obtener una buena correspondencia con los datos. Para obtener ese ajuste, los autores sugieren que más de un proceso de modelado debe entrar en juego como parte del procedimiento de optimización. Es necesario lograr un equilibrio óptimo entre ensayar lo que ya se ha aprendido sobre el mundo y explorar nuevas hipótesis y posibilidades que puedan experimentarse. Esta sugerencia tiene sentido para mí.

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