"Los humanos y otros animales se sincronizan con eventos rítmicos en su entorno. Sin embargo, los mecanismos cerebrales subyacentes a esta capacidad siguen siendo poco conocidos", dice el autor principal Charles Schroeder, profesor asociado en el Centro de Ciencias Neurales y Departamento de Psicología de la Universidad de Nueva York. "Nuestro modelo ofrece información sobre cómo el cerebro logra tanto una sincronización basada en ritmos como ajustes flexibles a los cambios de tempo en el entorno".
El modelo matemático de Schroeder y su equipo se centra en el papel de los ganglios basales, una estructura cerebral implicada en el control motor y el aprendizaje. Los científicos combinaron su análisis matemático con datos de comportamiento de un estudio anterior para brindar apoyo experimental a las predicciones de su modelo.
El modelo sugiere que el cerebro tiene dos poblaciones neuronales acopladas:una que representa una sincronización regular basada en latidos (un mecanismo tipo metrónomo) y la otra, un oscilador neuronal ajustable que permite al cerebro adaptar de manera flexible su ritmo interno a los cambios de ritmo externos.
La validación experimental del modelo se produjo mediante una tarea musical realizada por sujetos humanos. Los participantes escucharon una serie de tonos cuyo ritmo aumentaba o disminuía gradualmente en velocidad, y tamborileaban con los dedos al ritmo. Los investigadores midieron la precisión del golpeteo de los participantes y encontraron que estaba estrechamente alineada con las predicciones del modelo:los individuos inicialmente se retrasaron en relación con el ritmo real, pero finalmente se adaptaron y golpearon con precisión a medida que cambiaba el tempo.
"Un hallazgo sorprendente fue que las personas tendían a sincronizarse con el ritmo esperado más que con el real durante las transiciones de tempo", observa Schroeder. "Esto sugiere que el cerebro predice activamente la ubicación futura del latido, en lugar de simplemente reaccionar ante él".
Los autores dicen que su modelo (la primera descripción matemática de las poblaciones neuronales acopladas que se cree subyacen a la sincronización basada en ritmos) tiene el potencial de ayudar a explicar una amplia gama de comportamientos, desde el baile y la música hasta la coordinación social y el procesamiento del lenguaje.
"Creemos que la arquitectura del oscilador dual proporcionará información sobre cómo los procesos neuronales se alinean y se adaptan a la entrada sensorial rítmica, lo cual es crucial para comprender una variedad de funciones cognitivas", dice Schroeder.
