Es ahora o nunca: los eventos visuales tienen 100 milisegundos para dar en el blanco del cerebro o pasar desapercibidos
Rebanada de cerebro de ratón que muestra las neuronas del colículo superior resaltadas en un lado. Crédito: Lupeng Wang, Ph.D. y Charles Gerfen, Ph.D.
Los investigadores del Instituto Nacional del Ojo (NEI) han definido una ventana de tiempo crucial que los ratones necesitan para identificar los eventos visuales. A medida que el cerebro procesa la información visual, una región conservada evolutivamente conocida como colículo superior notifica a otras regiones del cerebro que ha ocurrido un evento. La inhibición de esta región del cerebro durante una ventana específica de 100 milisegundos inhibió la percepción de eventos en ratones. Comprender estos primeros pasos del procesamiento visual podría tener implicaciones para las condiciones que afectan la percepción y la atención visual, como la esquizofrenia y el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH). El estudio fue publicado en línea en el Journal of Neuroscience.
«Uno de los aspectos más importantes de la visión es la detección rápida de eventos importantes, como la detección de amenazas o la oportunidad de una recompensa. Nuestro resultado muestra que esto depende del procesamiento visual en el cerebro medio, no solo en la corteza visual», dijo Richard Krauzlis, Ph.D., jefe de la Sección de Movimientos Oculares y Selección Visual del NEI y autor principal del estudio.
La percepción visual, la capacidad de uno para saber que ha visto algo, depende del funcionamiento del ojo y del cerebro. juntos. Las señales generadas en la retina viajan a través de las fibras nerviosas de las células ganglionares de la retina hasta el cerebro. En ratones, el 85% de las células ganglionares de la retina se conectan al colículo superior. El colículo superior proporciona la mayor parte del procesamiento visual temprano en estos animales. En los primates, una corteza visual altamente compleja se hace cargo de una mayor parte de esta carga de procesamiento visual, pero el 10 % de las células ganglionares de la retina todavía se conectan al colículo superior, que maneja tareas perceptivas básicas pero necesarias.
Una de estas tareas está detectando que ha ocurrido un evento visual. El colículo superior recibe información de la retina y la corteza, y cuando hay suficiente evidencia de que ha ocurrido un evento en el campo visual, las neuronas del colículo superior se disparan. Los experimentos clásicos sobre la toma de decisiones perceptuales implican que un sujeto, como una persona o un mono, mire una imagen de una rejilla vertical (una serie de líneas blancas y negras verticales borrosas) y decida si la rejilla gira ligeramente o cuándo. En 2018, Krauzlis y Wang adaptaron estos experimentos clásicos para ratones, lo que abrió nuevas vías para la investigación.
«Aunque debemos tener cuidado al traducir datos de ratones a humanos, debido a la diferencia en los sistemas visuales, los ratones tienen muchos de los mismos mecanismos básicos para la detección de eventos y la atención visual que los humanos. Las herramientas genéticas disponibles para ratones nos permiten estudiar cómo genes y neuronas específicos están involucrados en el control de la percepción», dijo Lupeng Wang, Ph.D., primer autor de el estudio.
En este estudio, Wang y sus colegas usaron una técnica llamada optogenética para controlar estrictamente la actividad del colículo superior a lo largo del tiempo. Utilizaron ratones genéticamente modificados para que pudieran encender o apagar las neuronas en el colículo superior usando un haz de luz. Este interruptor de encendido y apagado podría programarse con precisión, lo que permitiría a los investigadores determinar exactamente cuándo se necesitaban las neuronas del colículo superior para detectar eventos visuales. Los investigadores entrenaron a sus ratones para que lamieran un pico cuando habían visto un evento visual (una rotación en la rejilla vertical) y para evitar lamer el pico de lo contrario.
La inhibición de las células del colículo superior hizo que el los ratones tenían menos probabilidades de informar que habían visto un evento y, cuando lo hacían, su decisión tomaba más tiempo. La inhibición tenía que ocurrir dentro de un intervalo de 100 milisegundos (una décima de segundo) después del evento visual. Si la inhibición estaba fuera de ese marco de tiempo de 100 milisegundos, las decisiones del ratón no se vieron afectadas en su mayoría. La inhibición fue específica del lado: porque las células de la retina se cruzan y se conectan al colículo superior en el lado opuesto de la cabeza (el ojo izquierdo está conectado al colículo superior derecho y viceversa), inhibiendo el lado derecho del colículo superior. respuestas deprimidas a los estímulos en el lado izquierdo, pero no en el derecho.
«La capacidad de bloquear temporalmente la transmisión de señales neuronales con una sincronización tan precisa es una de las grandes ventajas del uso de la optogenética en ratones y revela exactamente cuando las señales cruciales pasan a través del circuito», dijo Wang.
Curiosamente, los investigadores encontraron que los déficits con la inhibición superior del colículo eran mucho más pronunciados cuando los ratones se veían obligados a ignorar las cosas que sucedían en otras partes de su campo visual. campo. Esencialmente, sin la actividad del colículo superior, los ratones no pudieron ignorar los eventos visuales que los distraían. Esta capacidad de ignorar eventos visuales, llamada atención visual, es fundamental para navegar por los complejos entornos visuales del mundo real.
«El colículo superior es un buen objetivo para probar estas funciones porque tiene un mapa perfectamente organizado del mundo visual. Y está conectado a regiones menos organizadas, como los ganglios basales, que están directamente implicados en una amplia gama de trastornos neuropsiquiátricos en humanos», dijo Krauzlis. «Es como tomar la mano de un amigo mientras te adentras en lo desconocido».
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Mapeo de las redes de transmisión de nuestro cerebro Más información: Lupeng Wang et al, A causal role for mouse superior coliculus in visual perceptual decision-making, The Journal of Neuroscience ( 2020). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2642-19.2020 Información de la revista: Journal of Neuroscience
Proporcionado por el Instituto Nacional del Ojo Cita: Es ahora o nunca: los eventos visuales tienen 100 milisegundos para alcanzar el objetivo cerebral o pasar desapercibido (8 de abril de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-04-visual-events-milliseconds-brain-unnoticed.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.