Cómo el cerebro da sentido al tacto
Crédito: CC0 Dominio público
Los investigadores de la EPFL han identificado neuronas específicas que ayudan a activar el procesamiento sensorial en las células nerviosas cercanas, un hallazgo que podría explicar cómo el cerebro integra las señales necesarias para la percepción táctil y el aprendizaje.
La capacidad de percibir sensaciones táctiles brinda a nuestro cerebro una gran cantidad de información sobre el entorno, incluida la forma, la textura y la temperatura de los objetos. Trabajando en ratones, los neurocientíficos de la EPFL han identificado un tipo de neurona que ayuda a desencadenar la actividad en la región del cerebro involucrada en funciones como la percepción sensorial y el control motor.
Los hallazgos podrían ayudar a comprender no solo cómo funciona el cerebro percibe los estímulos táctiles, sino también cómo vincula la información en un proceso clave en el aprendizaje.
Estudios anteriores han sugerido que un tipo de neurona inhibidora llamada interneurona del péptido intestinal vasoactivo (VIP) podría desempeñar un papel en procesos que incluyen la formación de nuevas conexiones entre las células nerviosas y la integración de señales sensoriales y motoras. El nuevo estudio es el primero en medir el potencial de membrana, la característica eléctrica más fundamental de estas células cerebrales en un cerebro vivo, dice el profesor Carl Petersen de la Escuela de Ciencias de la Vida de la EPFL.
Disparado
Los ratones usan bigotes, cerdas largas que crecen en el hocico para explorar su entorno, de la misma forma en que las personas sienten con las manos para navegar en la oscuridad. En un conjunto de experimentos, Petersen y su equipo monitorearon la actividad de las neuronas en la corteza del barril somatosensorial, una región del cerebro que responde a la sensación de los bigotes, mientras los ratones movían sus bigotes hacia adelante y hacia atrás en un proceso llamado «batir». En otra serie de experimentos, los investigadores monitorearon la actividad de las neuronas en la corteza del barril mientras los ratones recibían ligeros toques en sus bigotes.
En ausencia del principal neurotransmisor excitatorio, el glutamato, tanto el batido como la estimulación de los bigotes activaron el actividad de las neuronas VIP, pero no de otros tipos de neuronas en la corteza del barril, encontraron los investigadores. La activación de las neuronas VIP parecía depender de un aumento en los niveles del neurotransmisor acetilcolina.
Para probar la idea de que la acetilcolina activa las neuronas VIP, Petersen y sus colegas usaron ratones diseñados para transportar proteínas sensibles a la luz en células cerebrales que utilizan principalmente acetilcolina para enviar sus mensajes. Luego, los investigadores usaron luz para estimular estas neuronas para que liberaran acetilcolina mientras monitoreaban la actividad de otras células nerviosas en la corteza del barril.
La liberación de acetilcolina desencadenó una señal de «ir» para iniciar la acción en las neuronas VIP. y una señal de «parada» en un tipo de neurona llamada neuronas que expresan somatostatina (SST). Las neuronas SST normalmente inhiben las porciones de las células nerviosas excitatorias ubicadas en la capa externa de la corteza somatosensorial.
Experimentos adicionales sugirieron que la acetilcolina liberada durante el batido excita las neuronas VIP, que a su vez amortiguan la actividad de las neuronas SST. Desactivar las señales inhibitorias de las neuronas SST ayuda a impulsar la actividad de las células nerviosas corticales excitatorias, estimulando el procesamiento sensorial a través de un proceso de desinhibición. El estudio fue publicado en Neuron.
Curva de aprendizaje
Muchas de las conexiones de largo alcance entre diferentes regiones del cerebro parecen ocurrir en la capa más externa de la corteza. La activación de las neuronas excitatorias a través de la desinhibición de esta capa externa probablemente favorece la integración de diferentes señales sensoriales, lo que ayuda al animal a entenderlas, dice Petersen. Eso también podría impulsar la formación de nuevas conexiones entre las neuronas, un proceso que subyace en el aprendizaje, agrega.
Aunque el estudio se realizó en ratones, Petersen señala que un proceso similar podría ocurrir en el cerebro de las personas. «Cuando los científicos observaron el cerebro humano, surgieron los mismos tipos de células y los mismos mecanismos», dice.
Por ejemplo, los hallazgos podrían ayudar a explicar algunos de los síntomas de la esquizofrenia, un trastorno caracterizado por delirios y alucinaciones, entre otras cosas. Algunas personas con esquizofrenia tienen mutaciones en los receptores que responden a la acetilcolina, lo que podría indicar por qué las personas con el trastorno tienen problemas para seleccionar e integrar la información sensorial, dice Petersen.
A continuación, el equipo planea estudiar si las señales median por la acetilcolina podría mejorar el aprendizaje en ratones. «Podemos aumentar la acetilcolina y ver si podemos mejorar el aprendizaje, o apagar las señales y ver si eso impide el aprendizaje», dice Petersen.
Los investigadores también están tratando de averiguar cómo llega la acetilcolina a sus receptores en la superficie de las neuronas VIP, y lo que hace que las neuronas productoras de acetilcolina se activen y liberen el neurotransmisor. «En este momento, eso es un completo misterio», dice Petersen.
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Los científicos resuelven un misterio de larga data por los pelos Más información: Clia Gasselin et al. La entrada nicotínica específica del tipo de célula desinhibe la corteza de barril del ratón durante la detección activa, Neuron (2021). DOI: 10.1016/j.neuron.2020.12.018 Información de la revista: Neuron
Proporcionado por Ecole Polytechnique Federale de Lausanne Cita: Cómo el cerebro tiene sentido del tacto ( 2021, 10 de febrero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-02-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.