El ruido perturba la brújula del cerebro
Crédito: CC0 Public Domain
Nuestro sentido de la orientación tiende a disminuir con la edad. En la revista científica Nature Communications, investigadores del Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE) y expertos de EE. UU. informan sobre nuevos conocimientos sobre las causas de este fenómeno. Según sus hallazgos, la principal fuente de errores en la determinación de la posición espacial, y aparentemente la causa de los problemas de orientación relacionados con la edad, es una percepción «ruidosa» y, por lo tanto, imprecisa de la velocidad a la que uno se mueve. Los resultados de este estudio podrían contribuir al desarrollo de herramientas de diagnóstico para la detección temprana de la demencia.
Desde estímulos visuales hasta retroalimentación muscular y señales transmitidas por el sistema vestibular, el cerebro humano utiliza una amplia gama de entradas sensoriales para determinar la posición y guiarnos a través del espacio. Una parte esencial del procesamiento de información necesario ocurre en la corteza entorrinal. En esta zona, que está presente en ambos hemisferios cerebrales, hay neuronas especiales que generan un mapa mental del entorno físico. Así, la información sobre el espacio real se traduce a una especie de formato de datos que el cerebro puede procesar.
«El sistema de navegación humano funciona bastante bien. Pero no está exento de fallas», explicó el Prof. Thomas Wolbers, investigador principal en el sitio DZNE, Magdeburg. “Es bien sabido que hay personas con buenas habilidades de orientación y otras a las que les cuesta más orientarse. Esta habilidad suele disminuir con la edad, porque a las personas mayores generalmente les cuesta más orientarse espacialmente que a los más jóvenes, especialmente en entornos desconocidos. Por lo tanto, las posibilidades de perderse aumentan con la edad».
Estudio en el espacio virtual
Para comprender las causas de este declive, los científicos de DZNE dirigidos por Thomas Wolbers, en colaboración con expertos de el Instituto de Tecnología de Massachusetts de EE. UU. y la Universidad de Texas en Austin, diseñaron un experimento específico: un total de aproximadamente 60 adultos jóvenes y mayores cognitivamente sanos que estaban equipados con gafas de realidad virtual tenían que moverse y orientarse, por separado, dentro de un entorno generado digitalmente. Simultáneamente, los participantes también se movían físicamente a lo largo de caminos enrevesados. Fueron asistidos por un experimentador que llevó al sujeto de prueba individual de la mano. Al hacerlo, la locomoción real condujo directamente a movimientos en el espacio virtual. «Este es un entorno artificial, pero refleja aspectos de situaciones reales», dijo Wolbers.
Durante el experimento, se pidió a los participantes varias veces que estimaran la distancia y la dirección hasta el punto de partida del camino. Debido a que el entorno virtual ofrecía solo unas pocas señales visuales para la orientación, los participantes tenían que depender principalmente de otros estímulos. «Observamos la precisión con la que los participantes podían evaluar su posición en el espacio y, por lo tanto, probamos lo que se conoce como integración de rutas. En otras palabras, la capacidad de determinar la posición en función de la conciencia corporal y la percepción del propio movimiento. La integración de rutas es considerada una función central de la orientación espacial», explicó Wolbers.
Modelo «ruidoso»
Tan importante como la configuración experimental fue el modelado matemático de los datos medidos. Esto se basó en un enfoque para describir los efectos de interferencia en la determinación de la posición como ruido. «El cuerpo humano y sus órganos sensoriales están lejos de ser perfectos. Por lo tanto, el procesamiento de la información en el cerebro se ve afectado por fallas, que pueden interpretarse como ruido. Esto es similar a una transmisión de radio, donde el ruido puede superponerse a la señal real», dijo Wolbers. . «Con la ayuda de nuestro modelo matemático, pudimos desentrañar las contribuciones de varias fuentes de error e identificar qué distorsiona más el seguimiento de posición y qué tiene poco efecto. Tales fuentes de error nunca se han investigado con este nivel de detalle».
Por ejemplo, la evaluación de datos mostró que la rotación del cuerpo en la dirección del punto de inicio de la ruta era consistentemente bastante precisa. Y los errores de memoria prácticamente no jugaron ningún papel. «Para determinar la ubicación en el espacio mientras te mueves, debes actualizar constantemente tu posición en tu mente. Esto requiere que recuerdes dónde estabas momentos antes. En este sentido, nuestro análisis encontró solo errores mínimos», dijo Wolbers.
Cuestión de velocidad
La conclusión del equipo de investigación: Los errores en la integración de la ruta se deben principalmente a la «acumulación de ruido interno» en el procesamiento de la información y este fenómeno es probablemente una consecuencia de imprecisiones en la percepción de velocidad de movimiento. «Cabe señalar que los humanos estiman intuitivamente las distancias recorridas sobre la base de cuánto tiempo y qué tan rápido viajaban previamente. Sin embargo, nuestro estudio sugiere que la fuente crítica de error para determinar la posición no es la percepción del tiempo, sino las fluctuaciones aparentemente aleatorias en el tiempo». acelerar la información que llega al cerebro», dijo Wolbers.
Esta fuente de error era dominante tanto en los más jóvenes (edad promedio de 22 años) como en los adultos mayores (edad promedio de 69 años). «Los sujetos jóvenes eran generalmente mejores en la orientación que los participantes mayores del estudio. Críticamente, la acumulación de ruido interno aumentó con la edad. Este fenómeno es aparentemente la causa principal de los déficits en la integración de rutas y probablemente también el desencadenante de los problemas de orientación relacionados con la edad. Sin embargo, aún no sabemos el origen exacto de este ruido y por qué aumenta con la edad», dijo Wolbers.
Detección temprana de demencia
En estudios previos, Wolbers y otros DZNE Los investigadores habían descubierto que en adultos mayores cognitivamente sanos, ciertas neuronas de la corteza entorrinal, las llamadas células de cuadrícula, que son esenciales para la navegación espacial, se activan de manera irregular: su actividad es inestable. Esto está relacionado con las dificultades de orientación relacionadas con la edad. Los resultados actuales sugieren que estas inestabilidades no se deben al mal funcionamiento de las celdas de la red en sí, sino que son causadas por el ruido del exterior. Por lo tanto, el problema no está en las células de la cuadrícula, sino en el flujo de información que llega a la corteza entorrinal. Esto apunta a una posibilidad para el diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer.
«La enfermedad de Alzheimer se asocia con daño a la corteza entorrinal en una etapa temprana. Por lo tanto, es razonable suponer que los trastornos de orientación como los que se manifiestan en El Alzheimer se origina en esta área del cerebro, a diferencia de las dificultades de orientación relacionadas con la edad, como sugiere nuestro estudio actual», explicó Wolbers. «Esto podría brindar la oportunidad de distinguir los problemas de orientación normales relacionados con la edad de los causados por el alzhéimer. A largo plazo, nuestro objetivo es desarrollar métodos de diagnóstico que detecten el alzhéimer en una etapa temprana. Esto podría ser posible utilizando tecnología como la realidad virtual. Actualmente estamos preparando estudios clínicos al respecto».
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Perdiéndose, por qué las personas mayores pueden perder el rumbo Más información: Matthias Stangl et al, Fuentes de error de integración de ruta en humanos jóvenes y mayores, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-15805-9 Información de la revista: Nature Communications
Proporcionado por el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas Cita: El ruido perturba la brújula del cerebro (2020) , 11 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-noise-disturbs-brain-compass.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.