Un ‘conductor de la conciencia’ sincroniza y conecta las áreas del cerebro del ratón

Las neuronas de Claustrum están etiquetadas con sinaptofisina-GFP (las presinapsis se muestran en verde) y WGA (área trans-sinapsis en rojo). Todos los cuerpos celulares neuronales y las dendritas se tiñen con anti-MAP2 (azul). Crédito: RIKEN

Para los científicos que buscan la «sala de control» del cerebro, un área llamada claustrum ha surgido como un candidato convincente. Se cree que esta estructura cerebral profunda poco estudiada es el lugar donde se unen múltiples sentidos, la atención se controla y surge la conciencia. Las observaciones en ratones ahora respaldan el papel del claustrum como un centro para coordinar la actividad en todo el cerebro. Una nueva investigación del Centro RIKEN para la Ciencia del Cerebro (CBS) muestra que la actividad cerebral de onda lenta, una característica de los estados de sueño y reposo, está controlado por el claustrum. La sincronización de los estados silenciosos y activos en gran parte del cerebro mediante estas ondas lentas podría contribuir a la conciencia.

Un descubrimiento fortuito en realidad llevó a Yoshihiro Yoshihara, líder del equipo de CBS, a investigar el claustrum Su laboratorio normalmente estudia el sentido del olfato y la detección de feromonas, pero se encontraron con una cepa de ratón modificada genéticamente con una población específica. on de las células cerebrales que estaba presente sólo en el claustrum. Estas neuronas podrían activarse utilizando tecnología optogenética o silenciarse selectivamente mediante manipulación genética, lo que permitiría el estudio de lo que resultó ser una vasta red controlada por claustrum. El estudio realizado por Yoshihara y sus colegas se publicó en Nature Neuroscience el 11 de mayo.

Comenzaron mapeando las entradas y salidas del claustrum y descubrieron que muchas áreas cerebrales de orden superior envían conexiones al claustrum, como las involucrados en la sensación y el control motor. Las conexiones salientes del claustrum se distribuyeron ampliamente por todo el cerebro, llegando a numerosas áreas del cerebro, como las cortezas prefrontal, orbital, cingulada, motora, insular y entorrinal. «El claustrum está en el centro de una red cerebral generalizada, que cubre áreas que están involucradas en el procesamiento cognitivo», dice la coautora Kimiya Narikiyo. «Esencialmente, alcanza todas las áreas superiores del cerebro y todos los tipos de neuronas, lo que lo convierte en un orquestador potencial de la actividad de todo el cerebro».

De hecho, esto es lo que encontraron los investigadores cuando manipularon optogenéticamente las neuronas claustrum. El disparo neuronal en el claustrum está estrechamente relacionado con la actividad de ondas lentas en muchas regiones del cerebro que reciben información del claustrum. Cuando activaron artificialmente el claustrum mediante la estimulación de luz optogenética, silenciaron la actividad cerebral a través del fenómeno de la corteza conocido como «estado de inactividad», que se puede ver cuando los ratones están dormidos o en reposo. Se sabe que los estados arriba y abajo están sincronizados en la corteza por ondas lentas de actividad que viajan desde la parte frontal del cerebro hacia atrás. «La onda lenta es especialmente importante durante el sueño porque promueve la homeostasis de las sinapsis en todo el cerebro y consolida los recuerdos del período de vigilia anterior», comenta Yoshihara.

El claustrum resulta vital para generar esta lentitud. actividad de las olas La eliminación genética de las neuronas del claustro redujo significativamente las ondas lentas en la corteza frontal. «Creemos que el claustrum juega un papel fundamental en la activación de los estados bajos durante la actividad de ondas lentas, a través de sus entradas generalizadas en muchas áreas corticales», dice Yoshihara. Cuando estas áreas subsecuentemente entran en un estado activo y se disparan sincrónicamente, esto sirve para ‘reproducir’ recuerdos, transferir información entre áreas y consolidar recuerdos a largo plazo, «todas las funciones que pueden contribuir indirectamente a un estado consciente», observa Yoshihara. «El claustrum es un coordinador de la actividad global de ondas lentas, y es tan emocionante que nos estamos acercando a vincular las conexiones y acciones específicas del cerebro con el último rompecabezas de la conciencia».

Explore más

Oculto: un área enigmática del cerebro de los mamíferos revelada en los reptiles Más información: El claustrum coordina la actividad cortical de ondas lentas, Nature Neuroscience (2020). DOI: 10.1038/s41593-020-0625-7 , www.nature.com/articles/s41593-020-0625-7 Información de la revista: Nature Neuroscience

Proporcionado por RIKEN Cita : Un ‘conductor de la conciencia’ sincroniza y conecta las áreas del cerebro del ratón (11 de mayo de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-consciente-conductor-synchronizes-mouse-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.