Los neurocientíficos iluminan cómo las células cerebrales ‘navegan’ en la luz y la oscuridad
Una caricatura del paradigma experimental utilizado para probar las propiedades de respuesta fisiológica y las ventajas perceptivas de combinar señales vestibulares y visuales durante el movimiento propio. Crédito: Sainsbury Wellcome Center
Para navegar con éxito en un entorno, debe realizar un seguimiento continuo de la velocidad y la dirección de su cabeza, incluso en la oscuridad. Investigadores del Sainsbury Wellcome Center en UCL han descubierto cómo individuos y redes de células en un área del cerebro llamada corteza retroesplenial codifican este movimiento angular de la cabeza en ratones para permitir la navegación tanto de día como de noche.
«Cuando te sientas en un tren en movimiento, el mundo pasa frente a tu ventana a la velocidad del movimiento del vagón, pero los objetos del mundo exterior también se mueven entre sí. Uno de los objetivos principales de nuestro laboratorio es comprender cómo el cerebro utiliza la información externa e interna para diferenciar entre el movimiento alocéntrico y el egocéntrico. Este documento es el primer paso para ayudarnos a comprender si las células individuales realmente tienen acceso tanto al movimiento propio como, cuando está disponible, al movimiento propio. señales de movimiento visuales externas resultantes», dijo Troy Margrie, director asociado del Sainsbury Wellcome Center y autor correspondiente del artículo.
En el estudio, publicado hoy en Neuron, los investigadores de SWC descubrieron que la corteza retroesplenial utiliza señales para codificar la velocidad y la dirección de la cabeza. Sin embargo, cuando las luces están encendidas, la codificación del movimiento de la cabeza es significativamente más precisa.
«Cuando las luces están encendidas, los puntos de referencia visuales están disponibles para estimar mejor su propia velocidad (a la que se mueve la cabeza) «Si no puede codificar de manera muy confiable la velocidad de giro de su cabeza, entonces pierde rápidamente su sentido de la orientación. Esto podría explicar por qué, particularmente en entornos novedosos, nos volvemos mucho peores en la navegación una vez que se apagan las luces», dijo Troy. Margrie.
Para comprender cómo el cerebro permite la navegación con y sin señales visuales, los investigadores registraron neuronas en todas las capas de la corteza retroesplenial mientras los animales deambulaban libremente por un gran estadio. Esto permitió a los neurocientíficos identificar neuronas en el cerebro llamadas células de velocidad angular de la cabeza (AHV), que rastrean la velocidad y la dirección de la cabeza.
Sepiedeh Keshavarzi, investigador principal en Margrie Lab y autor principal en el papel, también luego registrado de estas mismas neuronas AHV durante condiciones fijas en la cabeza para permitir la eliminación de información sensorial / motora específica. Al comparar rotaciones angulares muy precisas de la cabeza en la oscuridad y en presencia de una señal visual (rejillas verticales), con los resultados de la condición de movimiento libre, Sepiedeh pudo determinar mientras que las entradas vestibulares por sí solas pueden generar señales de velocidad angular de la cabeza, su sensibilidad a la velocidad del movimiento de la cabeza mejora enormemente cuando hay información visual disponible.
«Si bien ya se sabía que la corteza retroesplenial está involucrada en la codificación de la orientación espacial y la navegación guiada por el movimiento propio, este estudio permitió Nos permitió observar la integración tanto a nivel de red como celular. Mostramos que una sola célula puede ver ambos tipos de señales: vestibular y visual. Lo que también fue de importancia crítica fue el desarrollo de una tarea de comportamiento que nos permitió determinar que los ratones mejoran su estimación de la velocidad angular de su propia cabeza cuando hay una señal visual presente. Es bastante convincente que tanto la codificación del movimiento de la cabeza como las estimaciones del ratón de su velocidad de movimiento bo mejoran significativamente cuando hay señales visuales disponibles», comentó Troy Margrie.
Los próximos pasos serán explorar las vías que llevan información vestibular y visual a la corteza retroesplenial y hacia dónde se pueden transmitir estas señales. Ahora sabemos que existe, por ejemplo, un fuerte circuito de retroalimentación con la corteza visual primaria que también recibe señales motoras relacionadas con la velocidad de carrera. Los experimentos futuros diseñados para aislar y manipular tipos específicos de actividad neuronal nos informarán sobre cómo la corteza elimina la ambigüedad de las señales generadas por el movimiento propio de las alocéntricas, un proceso que es fundamental para navegar a través de un mundo visual complejo.
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Los neurocientíficos identifican un circuito cerebral que integra el movimiento de la cabeza con las señales visuales Más información: Troy W Margrie, Codificación multisensorial de la velocidad angular de la cabeza en la corteza retroesplenial, Neuron (2021) ). DOI: 10.1016/j.neurona.2021.10.031. www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(21)00846-1 Información de la revista: Neuron
Proporcionado por Sainsbury Wellcome Center Cita: Los neurocientíficos iluminan cómo las células cerebrales ‘navegan’ en la luz y la oscuridad (2021, 16 de noviembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-11-neuroscientists-illuminate-brain-cells-dark.html Este documento es 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.