Células del velocímetro mental
PIXABAY, GERALT
Los estudios en ratas y ratones sugieren que para mantener un mapa interno actualizado de la posición de un animal en el mundo, el cerebro necesita integrar constantemente información sobre su contexto, fronteras, dirección, espacio y velocidad. Ahora se han identificado neuronas que representan cada una de estas dimensiones gracias a un estudio publicado hoy (15 de julio) en Nature, que describe una población única de “células de velocidad” cuya actividad refleja las velocidades de las ratas que corren y caminan.
“Cuanto más rápido camina el animal, más rápido disparan las células” dijo el coautor del estudio, Edvard Moser, neurocientífico del Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, quien el año pasado compartió el premio Nobel de Fisiología o Medicina por la identificación de células reticulares, un grupo de neuronas que se encuentran en la región medial corteza entorrinal (MEC) del cerebro de rata que codifica una representación…
Moser dijo que, después de descubrir estas neuronas, fue inmediatamente evidente que estas células de la cuadrícula se actualizan de acuerdo con la forma en que nos movemos en el entorno, tiene que haber una señal de velocidad. Pero encontrar tales células de velocidad fue complicado por una serie de variables involucradas en el estudio de cómo cambia el cerebro cuando las ratas caminan. A medida que las ratas se mueven libremente por el espacio (deteniéndose ocasionalmente para comer trozos de chocolate en los experimentos de Moser), los cambios en la aceleración y desaceleración, la dirección y los estados de reposo pueden afectar la actividad neuronal. Cada vez que [las ratas] se detienen, cambian a un estado cerebral diferente, dijo Moser.
En el pasado, la gente simplemente agregaba todos esos datos a la mezcla y trataba de analizarlos, dijo Jessica Cardin, una neurocientífico de Yale que no participó en el estudio. Se necesitó una innovación única para permitir que Moser y sus colegas finalmente se concentraran en estas celdas de velocidad. Los investigadores diseñaron lo que llaman un coche Flintstones para ratas, un carro con ruedas sin fondo que se mueve a velocidades controladas, obligando al animal que está dentro a correr con él.
Imponiendo velocidades específicas en las ratas y eliminando los efectos de los períodos de descanso, los investigadores pudieron separar la actividad neuronal relacionada con la locomoción de la relacionada con la velocidad. La innovación aquí es realmente esa disociación causal de la velocidad de todo lo demás, dijo Cardin.
Moser dijo que una vez que él y sus colegas pudieron ver claramente la actividad de las células de velocidad en el MEC, pudieron volver a analizar datos recopilados en ratas que se mueven libremente y aislar las actividades de las células en esos experimentos también. Descubrieron que las células de velocidad se actualizan y se activan inmediatamente cuando una rata se encuentra con un nuevo entorno. Esto, dijo Cardin, probablemente ayuda a un turista a encontrar la ruta más rápida de regreso a su hotel después de un día deambulando por París en lugar de volver sobre la ruta serpenteante paso a paso, como lo haría una hormiga o un cangrejo.
Los investigadores también descubrieron que las células de velocidad funcionaban igual incluso si las ratas no podían ver los espacios por los que se movían, es decir, la actividad neuronal no cambiaba cuando el experimento se realizaba en la oscuridad. Sugiere que todo el mapa funciona de una manera un tanto universal, dijo Moser.
Geoff Ghose, quien estudia las neuronas de la corteza visual en la Universidad de Minnesota pero no participó en el trabajo, dijo que esta aparentemente visión- La naturaleza independiente de las células de velocidad sugiere que las neuronas operan prospectivamente. Parece probable que las señales de velocidad involucradas sean en realidad las que controlan tu forma de andar, dijo.
Podría costar cientos de milisegundos depender del movimiento de los objetos a tu alrededor para actualizar tu posición. en el espacio, dijo Ghose. El uso de la información de las neuronas motoras en lugar de las señales sensoriales podría ahorrarle al cerebro un tiempo precioso para tomar decisiones. Si te tomas una gran parte de un segundo para averiguar qué tan lejos has llegado, tal vez te topes con una pared, dijo.
Aunque este estudio confirma la existencia de células de velocidad y su ubicación en el cerebro de rata , los investigadores aún tienen que asignar su tipo de célula específico.
Sabemos que las células están ahí, en realidad no sabemos qué células son y cómo interactúan con otras células, dijo Moser. Estas son preguntas que su grupo ahora está trabajando para responder.
Esta es una de esas piezas importantes en el camino para construir una comprensión de cómo funciona el sistema, dijo Cardin.
E. Kropff et al., Células de velocidad en la corteza entorrinal medial, Nature, doi:10.1038/nature14622, 2015.
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