La sincronía entre neuronas en diferentes hemisferios cerebrales podría ayudar a la adaptación conductual
Crédito: Cho et al.
Para sobrevivir y prosperar, los seres humanos y otros organismos vivos deben adquirir continuamente nuevas estrategias para adaptar su comportamiento a entornos cambiantes. Estudios anteriores sugieren que la sincronización entre diferentes células cerebrales podría crear estados cerebrales flexibles que faciliten la adaptación del comportamiento a diferentes situaciones.
A menudo se ha encontrado que los organismos exhiben actividad neuronal rítmica que ocurre simultáneamente en diferentes partes del cerebro de manera sincronizada. Sin embargo, los neurocientíficos aún no han podido determinar si esta actividad sincronizada es importante para funciones cerebrales específicas o es simplemente un subproducto de la forma en que se organizan los circuitos cerebrales.
Curiosamente, las personas con problemas de salud mental Se ha descubierto que trastornos como la esquizofrenia y el autismo presentan deficiencias en la sincronía entre las neuronas. Comprender el significado y la importancia de la actividad neuronal sincronizada podría tener implicaciones importantes para varios campos de estudio, incluidas la neurociencia, la psicología y la psiquiatría.
Investigadores de la Universidad de California, San Francisco, en colaboración con científicos de Harvard y la Universidad de Stanford, han llevado a cabo recientemente un estudio que explora el papel de la sincronía de frecuencia gamma (~ 40 Hz) entre las interneuronas de parvalbúmina (PV) prefrontal en ratones que están adquiriendo nuevas asociaciones de estímulo-recompensa. Su artículo, publicado en Nature Neuroscience, ofrece una nueva perspectiva que, en última instancia, podría mejorar nuestra comprensión de las anomalías en los patrones de sincronización neuronal observados en personas afectadas por una serie de trastornos de salud mental.
«Actualmente no entendemos si los déficits en sincronía asociados con trastornos mentales específicos deben corregirse para poder tratarlos», dijo a Medical Xpress Vikaas Sohal, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio. «En nuestro estudio reciente, nos propusimos evaluar si esta sincronía realmente contribuye al aprendizaje en ratones».
En su estudio, Sohal y sus colegas utilizaron un enfoque conocido como optogenética, que utiliza proteínas sensibles a la luz. que puede activar neuronas para controlar la sincronía entre las neuronas en los hemisferios izquierdo y derecho del cerebro de los ratones. Esto les permitió probar si la alteración de la sincronía de estas neuronas afectaba el aprendizaje asociativo de los ratones durante los experimentos de condicionamiento.
«Luego usamos proteínas indicadoras de voltaje codificadas genéticamente que cambian su fluorescencia en función de la actividad neuronal para detectar cuándo neuronas específicas en el los hemisferios izquierdo y derecho se sincronizaron», explicó Sohal.
Los experimentos de los investigadores arrojaron varios resultados interesantes. Primero, cuando los ratones recibieron información que sugería que algunas de sus asociaciones previamente aprendidas ya no eran válidas, Sohal y sus colegas observaron aumentos significativos específicos del tipo de célula en la sincronía gamma interhemisférica entre las neuronas PV.
Cuando los investigadores interrumpieron estas sincronizaciones utilizando la optogenética, los ratones parecían seguir actuando en función de las asociaciones que aprendieron previamente, sin adaptar su comportamiento a la situación actual. Sin embargo, esto no ocurrió cuando utilizaron técnicas de estimulación en fase o estimulación fuera de fase en otras frecuencias.
«Esencialmente, descubrimos que la sincronización de frecuencia gamma entre una clase específica de neuronas ubicadas en el corteza prefrontal ocurren y son necesarios durante tipos específicos de aprendizaje», explicó Sohal. «Más específicamente, la sincronización es importante cuando los ratones tienen que reevaluar la importancia del comportamiento de las señales externas, por ejemplo, una señal que estaba presente anteriormente pero que era irrelevante para el desempeño de la tarea, de repente se vuelve importante».
Sohal y sus colegas recopilaron datos valiosos nueva información sobre el papel que juega la sincronía gamma entre hemisferios en la adaptación del comportamiento de los ratones a medida que aprenden a hacer nuevas asociaciones de señal-recompensa. Más específicamente, encontraron que la sincronía gamma es esencial para reevaluar la prominencia del comportamiento de los estímulos externos (es decir, cómo se puede adaptar mejor su comportamiento en respuesta a ciertas señales en el entorno).
En el futuro, esta observación podría allanar el camino para nuevos estudios que investiguen el impacto de la sincronía gamma en diferentes tipos de aprendizaje. Combinados, estos trabajos podrían, en última instancia, mejorar la comprensión actual de cómo este tipo de sincronización neuronal difiere en las personas afectadas por ciertos trastornos de salud mental.
«En nuestros próximos estudios, nos gustaría investigar cómo el cruce hemisférico se genera la sincronía gamma que revelamos y cómo determinados fármacos pueden mejorarla», dijo Sohal.
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Las ondas cerebrales desincronizadas pueden ser la base del déficit de aprendizaje relacionado con la esquizofrenia. Más información: Kathleen KA Cho et al. La sincronía gamma interhemisférica entre las interneuronas de parvalbúmina prefrontales respalda la adaptación del comportamiento durante el aprendizaje por cambio de reglas, Nature Neuroscience (2020). DOI: 10.1038/s41593-020-0647-1 Información de la revista: Nature Neuroscience
2020 Science X Network
Cita: La sincronía entre las neuronas en diferentes hemisferios cerebrales podrían ayudar a la adaptación del comportamiento (2020, 18 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-synchrony-neurons-brain-hemispheres-aid.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.