Una investigación revela cómo el cerebro humano utiliza el ‘Lego’ cognitivo para un aprendizaje flexible

Los avances recientes en inteligencia artificial (IA) han demostrado la capacidad de producir ensayos galardonados y ayudar a los profesionales médicos a diagnosticar enfermedades con notable precisión. A pesar de estos logros, el reino de la verdadera flexibilidad mental sigue firmemente al alcance del cerebro humano. Un nuevo estudio realizado por neurocientíficos de la Universidad de Princeton arroja luz sobre las diferencias sustanciales en la adaptabilidad entre los humanos y los sistemas de inteligencia artificial.

Si bien los individuos a menudo pueden adaptarse sin problemas a nuevas circunstancias o información, la IA generalmente enfrenta desafíos para adaptarse en tiempo real y aprender de manera efectiva sobre la marcha. La investigación destaca un factor crucial que contribuye a esta discrepancia: la capacidad del cerebro humano para reutilizar “bloques” cognitivos en distintos contextos. Al recombinar estos componentes, las personas pueden desarrollar eficientemente nuevos comportamientos y habilidades.

Tim Buschman, Ph.D., director asociado del Instituto de Neurociencia de Princeton y autor principal del estudio, explica: “Los modelos de IA de última generación pueden lograr un rendimiento similar al humano o incluso sobrehumano en tareas individuales. Pero tienen dificultades para aprender y realizar muchas tareas diferentes”. Sugiere que la flexibilidad del cerebro proviene de su capacidad de utilizar elementos cognitivos conocidos para afrontar diversos desafíos, similar a ensamblar una nueva estructura con “Legos cognitivos”.

El concepto de composicionalidad (la capacidad mental de reutilizar habilidades existentes para nuevas tareas) sirve como base para esta flexibilidad. Por ejemplo, a alguien familiarizado con hornear pan le puede resultar más fácil aprender a hornear pasteles sin comenzar desde cero porque puede aprovechar experiencias previas midiendo ingredientes y usando un horno mientras integra nuevas técnicas.

Para investigar cómo el cerebro apoya un pensamiento tan flexible, los investigadores entrenaron a dos monos rhesus macho en tres tareas de categorización visual interconectadas. A los monos se les mostró una serie de manchas de colores y se les indicó que las clasificaran según su forma o color, un desafío que requirió un juicio cuidadoso a pesar de la ambigüedad de algunas de las imágenes.

El experimento fue cuidadosamente diseñado para evaluar la reutilización de bloques cognitivos. Cada tarea tenía sus propias reglas, pero compartía componentes cruciales con otras, como la forma de indicar sus elecciones. Esta estructura permitió a los investigadores distinguir si el cerebro utilizaba patrones neuronales similares en diferentes tareas.

Después de analizar los patrones de actividad cerebral, el estudio reveló que la corteza prefrontal, una región involucrada en el pensamiento de alto nivel y la toma de decisiones, mostraba patrones recurrentes cuando grupos de neuronas trabajaban juntas para lograr objetivos específicos. Buschman describió estos patrones como “Legos cognitivos”, sugiriendo que facilitan la capacidad del cerebro para realizar tareas mediante la ejecución sistemática de cada componente.

Los investigadores notaron que cuando los monos cambiaban de tarea, la corteza prefrontal activaba los bloques cognitivos apropiados necesarios para esa tarea, mientras que los movimientos oculares se manejaban de manera similar. Esta activación selectiva de los bloqueos cognitivos parecía concentrarse en la corteza prefrontal, lo que implica que esta región desempeña un papel crucial en la composicionalidad.

Además, el estudio reveló que la corteza prefrontal podía suprimir ciertos bloqueos cognitivos cuando eran irrelevantes, permitiendo al cerebro mantenerse concentrado en la tarea en cuestión. Este enfoque selectivo es fundamental porque previene la sobrecarga cognitiva y mejora el desempeño en objetivos específicos.

Los hallazgos de Tafazoli y Buschman brindan información sobre por qué las personas pueden adaptarse rápidamente a nuevos desafíos. A diferencia de los sistemas de inteligencia artificial actuales, que a menudo experimentan interferencias catastróficas (donde aprender algo nuevo borra el conocimiento previo), los humanos pueden aprovechar los componentes mentales existentes, evitando la redundancia en los procesos de aprendizaje.

Las implicaciones de esta investigación se extienden más allá del ámbito de la IA. Los principios de composicionalidad también podrían aumentar nuestra comprensión de varios trastornos neurológicos y psiquiátricos, como la esquizofrenia y el trastorno obsesivo-compulsivo, en los que los individuos tienen dificultades para aplicar las habilidades aprendidas en situaciones nuevas. Tafazoli sugiere que comprender la capacidad del cerebro para recombinar conocimientos podría allanar el camino para terapias destinadas a restaurar la flexibilidad cognitiva.

En general, el estudio destaca la adaptabilidad única del cerebro humano y destaca vías potenciales para mejorar los sistemas de inteligencia artificial y las intervenciones terapéuticas.