La brújula interna: un mapa modular en el cerebro
Brújula y mapa: cómo se mapean en el cerebro durante la orientación aún plantea numerosas preguntas de investigación. Crédito: Eduardo Blanco-Hernandez
Los puntos de referencia como el campanario de una iglesia o una casa amarilla en la esquina juegan un papel importante en la capacidad de navegar. Pero también lo hace una brújula interna, que se cree que está respaldada por neuronas especializadas en el cerebro llamadas células de «dirección de la cabeza». Estas neuronas responden a la dirección, y todavía hay muchos acertijos sin resolver sobre cómo funcionan. Un equipo de neurocientíficos de la Universidad de Tbingen ha establecido exactamente dónde están ubicados, cómo están conectados con otras partes del cerebro y qué mecanismos respaldan su actividad. Los investigadores creen que pueden haber encontrado la ubicación en el cerebro donde la información de la brújula interna se encuentra con las entradas sobre puntos de referencia externos. El equipo internacional está encabezado por la Dra. Patricia Preston-Ferrer en el Instituto de Neurobiología y el Centro Werner Reichardt de Neurociencia Integrativa (CIN). El estudio, realizado en cooperación con el Instituto de Tecnología Avanzada de Shenzhen, ha sido publicado en la revista Cell Reports.
«La existencia de células de dirección de la cabeza se documentó hace más de 30 años en roedores. Al igual que una brújula, estas neuronas siguen el movimiento del animal en su entorno, lo que da lugar a una representación interna de la dirección en el cerebro. «, explica la Dra. Patricia Preston-Ferrer. «Si quieres entender cómo funcionan las neuronas en el cerebro, primero debes hacerlas visibles», agrega. Para comprender el procesamiento de la información en el cerebro, el software, es necesario resolver los circuitos cerebrales subyacentes, el hardware. Ya en 2016, el equipo estableció un enfoque experimental para hacer que las neuronas de dirección de la cabeza fueran visibles bajo el microscopio.
Estructuras correspondientes en el cerebro humano
Se sabe que las neuronas de dirección de la cabeza son Localizado preferentemente en el presubículo, un área especializada de la corteza. «Nos sorprendió mucho descubrir que el presubículo del ratón no era homogéneo, sino que estaba claramente dividido en módulos», dice el investigador del CIN, Giuseppe Balsamo. «Identificamos dos tipos diferentes de módulos que eran molecularmente distintos y estaban interconectados de manera diferente con otras partes del cerebro». El equipo encontró que estos módulos estaban presentes no solo en el cerebro de los roedores, sino también en el cerebro humano.
Al etiquetar las neuronas de dirección de la cabeza individuales, los autores hicieron dos observaciones sorprendentes. En primer lugar, las neuronas de dirección de la cabeza se encontraron solo en un módulo cortical, lo que apunta a una organización estructura-función precisa de la corteza presubicular. En segundo lugar, este tipo de módulo estaba densamente inervado por un núcleo particular del tálamo, que está involucrado en el procesamiento de la información visual de puntos de referencia. «Sabemos que la navegación eficiente se basa en el uso de una brújula interna, además de información de puntos de referencia visuales externos», dice el profesor Andrea Burgalossi, jefe de una unidad de investigación de CIN. «Es posible que hayamos encontrado el lugar en el cerebro donde el sentido interno de dirección y la información visual se combinan para respaldar la navegación».
Apagar la brújula
El equipo también descubrió que, cada vez que perturbaban artificialmente la actividad de los módulos corticales, las neuronas de dirección de la cabeza se silenciaban repentinamente. «Parecía que nuestra manipulación había apagado la brújula interna», dice el Dr. Eduardo Blanco-Hernández. Sin embargo, no todas las neuronas de dirección de la cabeza fueron silenciadas. «Actualmente no sabemos si las neuronas de dirección de la cabeza silenciadas y estables cumplen diferentes funciones durante el comportamiento, pero claramente la brújula interna tiene una estructura más compleja de lo que se suponía anteriormente».
«Hemos obtenido información sobre la organización fundamental principios de la corteza», dice la Dra. Preston-Ferrer. De hecho, se ha observado modularidad en otras áreas corticales. La corteza es una fina capa de tejido neural en la superficie del cerebro, que es la principal responsable de las funciones cognitivas de orden superior. Al centrarse en el sistema de dirección de la cabeza, el equipo pudo mapear una de estas funciones de representación interna de la dirección en la estructura cortical subyacente. «Ahora será importante entender cuándo y cómo emergen los módulos corticales presubiculares durante el desarrollo», dice el profesor Burgalossi, «y si se interrumpen en los trastornos neurodegenerativos, como la enfermedad de Alzheimer, donde los problemas con el sentido interno de la dirección son uno de los problemas». los primeros signos».
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Una neurona que rastrea puntos de referencia ayuda a las ratas a saber dónde están Más información: Giuseppe Balsamo et al, Modular microcircuit organization of the presubicular head-direction map, Cell Reports (2022) ). DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110684 Información de la revista: Cell Reports
Proporcionado por Universitaet Tbingen Cita: La brújula interna: un mapa modular en el cerebro (2022 , 20 de abril) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-04-internal-compass-modular-brain.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.