¿De dónde viene la atención? La neurociencia tiene la respuesta

La avalancha de estímulos sensoriales que recibimos cada día es tan grande que procesarlos todos de la misma manera sería no sólo ineficaz sino también peligroso. Por eso es tan importante tener atención, que es como llamamos a un conjunto de sistemas que trabajan en paralelo seleccionando y filtrando la información que nos llega.

Esto permite, por ejemplo, prestar atención a posibles obstáculos que puedan aparecer en la carretera durante la conducción, y no a nubes o aviones volando sobre nuestras cabezas.

Hay dos tipos de cuidados, los voluntarios y los involuntarios.

Aunque normalmente asociamos la atención con el esfuerzo consciente de aprender o trabajar, existe otro tipo de atención mucho más primitivo que compartimos con casi todos los animales. Nos referimos a esa fuerza o instinto que nos hace girar la cabeza ante un movimiento inesperado.

En la jerga, la llamamos atención endógena o voluntaria, que utilizamos cuando decidimos centrarnos en una tarea particular, como leer este artículo. Y nos referimos a la atención exógena, o involuntaria, para discutir qué nos hace responder involuntariamente a estímulos externos.

Este último funciona como un sistema de alerta temprana que permite que cualquier estímulo inesperado o intenso active inmediatamente nuestros recursos cognitivos. En otras palabras, se trata de la capacidad del cerebro para filtrar el ruido del entorno y decidir qué elementos son lo suficientemente relevantes o novedosos como para interrumpir lo que estamos haciendo y hacernos “mirar”. Y de eso se trata este artículo.

El papel de la dopamina: de la sorpresa a la decisión

El cerebro tiene un neurotransmisor, la dopamina, que controla los sistemas de recompensa y placer y nos empuja a realizar actividades que nos hacen sentir bien. Se libera en dos áreas conocidas como sustancia negra y área tegmental ventral, que en los humanos contienen entre 400.000 y 600.000 neuronas.

Estas neuronas tienen mucho que ver con la atención y la respuesta a la novedad y la sorpresa. Cuando nos encontramos con algo nuevo, inesperado o potencialmente importante, la liberación de dopamina aumenta, actuando como una señal para prestar atención.

Si el nuevo estímulo responsable del pico de dopamina inicial produce inmediatamente algún tipo de recompensa (es decir, algo que nos proporcione placer, como aprender a jugar al tenis y devolver un buen revés), se genera un segundo pico de dopamina que codifica el valor de dicho estímulo.

Por el contrario, si nos resulta desagradable, o simplemente indiferente, no sólo no se produce el pico, sino que también bajan los niveles basales de dopamina.

Con el tiempo y la repetición, el cerebro aprende a asociar el estímulo original con la recompensa posterior, anticipándose a ella y haciendo que el segundo salto ya no sea necesario para motivar la conducta.

En resumen, la dopamina ayuda a nuestro cerebro a codificar y recordar los estímulos o la situación en la que ocurrieron, marcándolos como algo que vale la pena aprender a buscar (o evitar) en el futuro. Por eso este neurotransmisor es crucial en la toma de decisiones.

Las drogas roban la atención.

¿Y qué pasa con las sustancias y conductas adictivas como las drogas o el juego? Que al principio estas nuevas experiencias provocan un aumento de dopamina mucho mayor del que produciría una recompensa natural. Con el uso repetido, el cerebro aprende que la droga o ese comportamiento es la recompensa más importante. Y las sustancias adictivas acaban secuestrando el sistema natural de aprendizaje y motivación.

En otras palabras, el pico de dopamina se desplaza completamente hacia estímulos asociados con el placer, como ver la sustancia o las personas asociadas con ella, creando un deseo intenso que motiva la búsqueda compulsiva.

Para que las neuronas dopaminérgicas de estas dos áreas realicen su función, deben recibir información sobre las características del estímulo de otras regiones del cerebro. Esta información le permite valorar su novedad y valor.

Sorprendentemente se sabe poco sobre cómo lo hacen. Por eso, en colaboración con el Instituto Karolinska de Estocolmo, estamos realizando un estudio para responder a la pregunta: ¿cómo reciben las neuronas dopaminérgicas información visual y deciden qué elementos de lo que vemos en un momento determinado son nuevos?

El circuito que motiva la búsqueda de recursos y el conocimiento de nuevas fuentes de alimento o peligros está presente, de forma sorprendentemente similar, en todos los vertebrados. Incluida la lamprea, que pertenece al grupo de vertebrados más antiguo que existe, con un sistema nervioso simple, pero que representa mecanismos básicos que se conservan en casi todos los vertebrados.

Mapa de campo visual en tiempo real.

Por eso lo elegimos para nuestro estudio. Trabajando con este animal, observamos que las neuronas liberadoras de dopamina responden con mayor intensidad cuando el estímulo visual es mayor, más rápido o tiene mayor contraste.

Dado que estas neuronas no están conectadas directamente con los ojos, investigamos qué centro de procesamiento visual les envía esta información. Y lo ubicamos en una región llamada tectum óptico, que funciona como un mapa en tiempo real de nuestro campo visual, ayudando a dirigir nuestra atención (o mirada) a puntos de interés.

La información de la imagen llega desde los ojos al techo óptico, donde se clasifica por ubicación (arriba, abajo, izquierda, derecha) y también se procesan sus propiedades (tamaño, velocidad…).

También descubrimos que en las neuronas dopaminérgicas la ubicación del estímulo no importa: sólo cuenta su intensidad. Por tanto, cuando estas neuronas reciben información del tectum óptico indicando la presencia de un nuevo estímulo, envían una alerta general de dopamina a otras áreas del cerebro. Esta señal indica que algo interesante está sucediendo, y cuanto más intenso sea el estímulo (más grande y más rápido), más fuerte será la alarma.

Así, el estudio identifica definitivamente el origen del componente sorpresa codificado por las neuronas dopaminérgicas del tectum óptico, denominado colículo superior en los mamíferos. Este nuevo circuito de información parece estar presente en otros grupos de vertebrados, incluidos los humanos.

Dopamina: malestar por exceso de dopamina

Curiosamente, en pacientes con esquizofrenia, se ha demostrado que el sistema dopaminérgico está alterado de modo que libera más dopamina de la que debería. Una hipótesis para explicar la psicosis que se presenta en estos pacientes postula que este cambio en la dopamina se debe a que estas neuronas dan importancia a estímulos neutros o irrelevantes. Esto hace que envíen constantemente señales de alerta que crean una sensación de malestar y miedo, lo que en última instancia conduce a una pérdida de contacto con la realidad.

El conocimiento de los mecanismos por los que estas neuronas generan sus señales de alerta es fundamental para comprender esta patología.