Examinando cómo las neuronas ‘políglotas’ codifican y decodifican la ‘charla’ sensoriomotora
Crédito: CC0 Public Domain
Durante el procesamiento sensoriomotor en el cerebro, las neuronas son bombardeadas constantemente con información de otras neuronas. Cuando usamos nuestros ojos para interactuar con nuestro entorno, miles de neuronas se comunican entre sí para dar sentido a toda la información que llega y reaccionar ante ella: si alguien te lanza una pelota, tus ojos siguen la pelota y una cadena de neuronas la comunicación le informa a su mano dónde debe ir para atraparlo.
Pero cómo estas neuronas se comunican entre ver y actuar es una consideración compleja e importante. Una nueva investigación dirigida por el Laboratorio de Integración Sensoriomotora y Cognición de la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh ha descubierto cómo las neuronas codifican y decodifican esa información y diferencian entre señales motoras y sensoriales. .
«Queríamos descubrir cómo un decodificador sabe exactamente cuándo iniciar un movimiento si también recibe señales cuando no se desea un movimiento», dijo Uday K. Jagadisan, autor principal y ex graduado estudiante del Laboratorio de Cognición e Integración Sensoriomotora. «No solo pudimos descubrir un patrón temporal confiable en la actividad de las neuronas que estaba ligado al movimiento, sino que también pudimos replicarlo con microestimulación».
Los investigadores estudiaron cómo ocurre la decodificación cuando las señales conducen al movimiento, tratando de diferenciarlo de cómo se codifica la información durante el procesamiento visual. En otras palabras, si las neuronas reciben señales tanto sensoriales como motoras, ¿cómo las diferencian? ¿Cómo sabe el cerebro cuándo hacer que el cuerpo se mueva?
«Los mismos grupos de neuronas pueden comunicar información sobre sensaciones y movimiento, y el cerebro sabe qué señal es cuál. Descubrimos que es como si los grupos de neuronas codificar la misma información en un ‘lenguaje’ para enviar mensajes sobre la sensación y en otro ‘lenguaje’ para enviar información sobre el movimiento», explicó Neeraj Gandhi, profesor de bioingeniería que dirige el Laboratorio de Cognición e Integración Sensoriomotora en Pitt. «Los grupos receptores de neuronas solo actúan en uno de los lenguajes, esa es la clave».
La investigación es la primera tanto en identificar el proceso de codificación y decodificación como en verificar los hallazgos mediante microestimulación. Los investigadores pudieron repetir el patrón de actividad neuronal en cerebros de primates no humanos y provocar la reacción motora deseada.
Este descubrimiento es vital para aplicaciones como interfaces cerebro-computadora y neuroprótesis. Estos sistemas artificiales pueden ayudar a las personas que han sufrido lesiones cerebrales u otros trastornos que afectan los procesos motores o sensoriales, pero para que funcionen de manera confiable, necesitan decodificar la actividad cerebral y comprender las intenciones detrás de los patrones de actividad.
«Para las neuroprótesis, esta investigación podría crear una forma de frenar e inhibir la respuesta cuando no la necesita, y liberarla cuando realmente la necesita, todo basado en la charla de las neuronas», dijo Jagadisan. «La tecnología actual solo administra un pulso cada pocos milisegundos. Si tiene la capacidad de controlar el tiempo en que se administra cada pulso, puede seleccionar la microestimulación con patrón para lograr el efecto que desea».
El El artículo fue publicado en la revista Current Biology.
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Cómo el cerebro da sentido al tacto Más información: Uday K. Jagadisan et al, La estructura temporal de la población complementa el código de frecuencia durante las transformaciones sensoriomotoras, Current Biology (2022). DOI: 10.1016/j.cub.2022.01.015 Información de la revista: Current Biology
Proporcionado por la Universidad de Pittsburgh Cita: Examinando cómo las neuronas ‘políglotas’ codifican y decodifican sensoriomotor ‘chatter’ (2022, 3 de febrero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-polyglot-neurons-encode-decode-sensorimotor.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.