Investigadores estudian la actividad cerebral en etapas de alerta a nivel neuronal
La información visual detectada en el ojo pasa al tálamo visual, una estructura subcortical compleja que regula la transmisión de información de los órganos sensoriales a las áreas sensoriales de la corteza – y luego a la corteza visual primaria. Los investigadores saben que la capa 6, la capa cortical más profunda, está involucrada en la regulación de este flujo de información. Crédito: OIST
Probablemente sea bastante fácil identificarse con él. Estás en una conferencia o reunión, tomando notas con avidez y participando en el tema. Está alerta y consciente de lo que se está discutiendo, deseoso de absorber todo lo que pueda. Y luego, de repente, tus pensamientos se alejan. Dejas de escuchar lo que se dice o de ver lo que se muestra. Te adormeces, tus párpados comienzan a caerse y tu mente se desconecta.
Aunque este escenario es familiar para muchas personas, la razón detrás de por qué nuestros cerebros hacen esto no se entiende correctamente. Esto se debe principalmente a que muchas estructuras cerebrales regulan la capacidad de atención, y una de ellas se encuentra en la capa seis, la capa más profunda de la corteza. La corteza, o corteza cerebral, es la parte más externa del cerebro en humanos y otros mamíferos. Está compuesto por áreas sensoriales, motoras y de asociación funcionalmente especializadas y altamente interconectadas. El pensamiento abstracto, el modelo interno del mundo exterior y la percepción consciente surgen de esta parte del cerebro.
«Sabemos que la capa seis de la corteza regula cómo estamos conectados con el mundo exterior en un comportamiento relacionado con el estado. Está involucrado en por qué somos plenamente conscientes en algunas situaciones y por qué nuestra atención de repente se va cuando nos adormecemos», explicó la Dra. Sigita Augustinaite de la Unidad de Neuroimagen Óptica de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST, por sus siglas en inglés). ). «Pero es un área del cerebro muy difícil de estudiar».
Para esta investigación, que se publicó en Current Biology, la Dra. Augustinaite trabajó con el profesor Bernd Kuhn, quien dirige la unidad. Utilizaron imágenes de dos fotones, una poderosa técnica de microscopía, para examinar la actividad neuronal de la capa seis de la corteza visual en ratones. Esta fue la primera vez que las neuronas de la capa seis se estudiaron con sujetos despiertos y activos.
Las neuronas son células especializadas que transmiten información a otras células nerviosas y músculos de todo el cuerpo. Dentro del cerebro, forman redes y se comunican entre sí a través de señales electroquímicas. Dada su importancia, conocer más sobre su actividad es vital para comprender cómo funciona nuestro cerebro.
En cada experimento, el ratón se colocó en una posición fija pero cómoda y se le mostraron periódicamente diferentes tipos de estímulos visuales. Los ratones tenían la libertad de correr, sentarse, asearse e incluso dormir, mientras que se tomaron horas de grabaciones desde lo más profundo de sus cerebros con resolución celular. Para determinar el estado de alerta, los investigadores también registraron la actividad eléctrica o el electroencefalograma en los cerebros de los ratones, así como la velocidad de carrera y el tamaño de las pupilas. El resultado fue la capacidad de observar la actividad de cientos de neuronas individuales a la vez en respuesta a diferentes condiciones sensoriales mientras el ratón se encontraba en diferentes estados de comportamiento.
Los cuerpos celulares de las neuronas de la capa 6 se muestran en la parte inferior de esta imagen. Las neuronas tienen dendritas, que atraviesan otras capas de la corteza y recopilan información de estas capas. Las dendritas de las neuronas de la capa 6 pueden abarcar toda la longitud de la corteza. Miden casi 1 mm de largo. Crédito: OIST
Los investigadores encontraron tres poblaciones distintas de neuronas que reaccionaron de manera diferente a la estimulación visual. Alrededor de un tercio de las neuronas se clasificaron como neuronas activadas por estímulo visual (VSA). Estos estaban inactivos cuando no había estímulos visuales, pero se activaban cuando al ratón se le mostraba un estímulo. Otras neuronas tuvieron la reacción opuesta. Estaban espontáneamente activos sin un estímulo visual pero, una vez que se mostraba un estímulo, la actividad disminuía. Estas se clasificaron como neuronas con supresión de estímulo visual (VSS).
También había una población de neuronas silenciosas. Estas fueron las neuronas que no mostraron ninguna actividad durante este experimento. Pero, como explicó el Dr. Augustinaite, es posible que simplemente no hayan mostrado actividad porque no se les presentó el tipo correcto de estímulos para activarlos. «Existe la posibilidad de que si se mostraran los estímulos correctos, estas llamadas neuronas silenciosas habrían comenzado a actuar como neuronas VSA».
La mayoría de las neuronas VSA y VSS estaban más activas cuando el ratón estaba más activo. alerta, y su actividad disminuyó gradualmente a medida que el ratón se volvía más soñoliento. Sin embargo, esto no siempre fue así. Algunas neuronas, especialmente entre la población VSS, estaban más activas durante el estado de alerta bajo cuando el ratón estaba somnoliento o dormido. Y curiosamente, mientras muchas neuronas no discriminaban entre locomoción y estado estacionario, otras sí lo hacían. Algunas neuronas solo estaban activas durante la locomoción, mientras que otras solo estaban activas durante los períodos estacionarios. De hecho, si hay algo que ha demostrado esta investigación es que no hay una constante. Más bien, las neuronas en la capa seis son diversas y dinámicas.
«Así es como creemos que la capa seis regula lo que está sucediendo», dijo el Dr. Augustinaite. «La actividad de estas diferentes poblaciones de neuronas se complementa».
Por ejemplo, si hay un flujo de información visual, las neuronas VSA envían información fuera de la corteza a otras partes del cerebro. Pero si está oscuro, estas áreas subcorticales todavía necesitan saber qué está pasando en la corteza. Entonces, las neuronas VSS toman el control. Esta actividad de las neuronas de la capa seis regula el flujo de información desde los órganos sensoriales hasta la corteza y, por lo tanto, es uno de los factores clave que hace que uno preste atención o pierda el enfoque.
Todavía queda mucha investigación por hacer. en la capa seis para determinar exactamente cómo este circuito contribuye a nuestra capacidad de atención y a diferentes trastornos, como el déficit de atención, el autismo o la esquizofrenia, pero la Dra. Augustinaite enfatizó que si queremos entender lo que sucede en nuestra mente, entonces debemos trabajar con sujetos despiertos y que se comportan. «Esta es la primera vez que se investiga la capa seis con este método».
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Despertando el sistema visual Más información: Biología actual (2020). DOI: 10.1016/j.cub.2020.07.069 Información de la revista: Current Biology
Proporcionado por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa Cita: Los investigadores estudian la actividad cerebral por etapas of alertness at the neuronal level (2020, 20 de agosto) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-08-brain-stages-neuronal.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.