Procesamiento olfativo en tres ondas neurales distintas
Fig. 1. Ubicaciones de contacto de los electrodos y diseño experimental. (A) La ubicación del contacto del electrodo de la corteza piriforme (punto rojo) se muestra en la imagen del cerebro de cada participante (P1P7). L, hemisferio izquierdo. (B) Ilustración esquemática de la tarea olfativa, que muestra las condiciones de olor y ausencia de olor dibujadas en una señal de respiración ilustrativa (línea negra). El área azul claro indica pruebas experimentales (a partir de la entrega de la señal hasta el final del ciclo de respiración en el que se administró el olor), y el área rosa indica entre pruebas. Los recuadros negros indican las ventanas de tiempo de análisis para las pruebas de olor y ausencia de olor. El área azul más oscura indica la entrega de olor. Crédito: DOI: 10.1371/journal.pbio.3001509
Las ondas neuronales de tres registros distintos se combinan para darle al cerebro una imagen de lo que se huele, según un estudio de Northwestern Medicine publicado en PLOS Biology.
Esta es una caracterización completa de las oscilaciones neuronales que ocurren en la corteza olfativa cuando un individuo huele un olor, lo que proporciona una plataforma para un estudio más profundo del procesamiento olfativo, según Christina Zelano, Ph.D., profesora asistente en Ken and Ruth Davee del Departamento de Neurología de la División de Epilepsia y Neuropsicología Clínica y autora principal del estudio.
«No entendemos cómo se representan los olores en el cerebro humano», dijo Zelano. «Es una pregunta fundamental y estamos ayudando a responder».
Estudios anteriores han catalogado otros sentidos en el cuerpo usando oscilación de baja frecuencia para mejorar la percepción. Las neuronas de los sistemas visual y auditivo suelen funcionar con un zumbido de fondo de excitabilidad, pero cuando el cerebro intenta ver u oír algo, estas neuronas se activan de forma sincronizada.
Estudios anteriores del laboratorio Zelano han encontrado resultados similares oscilaciones de baja frecuencia en la corteza olfativa. En lo profundo del cerebro, la corteza olfativa es difícil de estudiar, pero Zelano y sus colegas tuvieron una oportunidad única gracias a la unidad de control de epilepsia del Centro Integral de Epilepsia de Medicina del Noroeste, dirigida por Stephen Schuele, MD, MPH, jefe de Neurofisiología y Epilepsia en el Departamento de Neurología y profesor de Medicina Física y Rehabilitación, y coautor del estudio.
Algunos pacientes con epilepsia sufren convulsiones intratables y eligen someterse a una cirugía cerebral para ayudar a reducir la frecuencia de las convulsiones. Antes del procedimiento realizado por Joshua Rosenow, MD, profesor de Cirugía Neurológica, Neurología, Medicina Física y Rehabilitación y coautor del estudio, se mapean los cerebros de los pacientes mediante electrodos implantados profundamente en el cerebro. Los pacientes pasan alrededor de una semana en la unidad de seguimiento de epilepsia. Esta es una de las únicas ocasiones en que los datos de ondas cerebrales en tiempo real de la corteza olfativa humana están disponibles, anotó Zelano.
En el estudio actual, los investigadores realizaron pruebas con voluntarios en la unidad de monitoreo, advirtiendo a los voluntarios y el olor venía y luego administraba el olor y midía la actividad cerebral resultante.
Descubrieron oscilaciones de alta frecuencia además de las ondas de baja frecuencia medidas previamente. Las oscilaciones de baja frecuencia, denominadas ondas theta, comienzan inmediatamente después de que un voluntario olfateó y terminaron inmediatamente después. Las ondas theta fueron seguidas por dos conjuntos más de ondas, beta (alrededor de 12-30 Hz) y ondas gamma (por encima de 30 Hz).
Esto plantea la posibilidad de un proceso de dos pasos, donde el bajo Las ondas de frecuencia «preparan» la corteza olfativa y las ondas de alta frecuencia son responsables del procesamiento olfativo.
«Las ondas de baja frecuencia se utilizan para las comunicaciones entre las regiones del cerebro y la oscilación de alta frecuencia está más involucrada en los cálculos locales, pero es muy emocionante encontrar una oscilación de baja frecuencia que motive una oscilación de alta frecuencia», dijo Guangyu Zhou, Ph.D., profesor asistente de investigación de Neurología y coautor del estudio.
Además, la fuerza de las ondas de alta frecuencia se asoció con la capacidad de los voluntarios para identificar correctamente los olores.
«Esto implica que se requieren oscilaciones de mayor frecuencia para distinguir realmente el olor que se está oliendo», Qiaohan Yang , MS, estudiante en el Programa de Neurociencia Interdepartamental del Noroeste (NUIN) y lea d autor del estudio.
Esta comprensión mejorada de la composición de las ondas cerebrales olfativas permitirá a los científicos caracterizar mejor cómo la corteza olfativa procesa la información, tanto en individuos normales como en personas enfermas, dijo Zelano.
«Ahora nos preguntamos si diferentes oscilaciones representan distintas características de un olor, o si diferentes olores están representados por diferentes oscilaciones», dijo Zelano.
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Nuevos conocimientos sobre cómo el cerebro humano procesa el olor Más información: Qiaohan Yang et al, Se requieren oscilaciones gamma inducidas por el olor en la corteza olfativa humana para una percepción precisa de la identidad del olor , PLOS Biología (2022). DOI: 10.1371/journal.pbio.3001509 Información de la revista: PLoS Biology
Proporcionado por Northwestern University Cita: Procesamiento olfativo en tres ondas neuronales distintas (3 de febrero de 2022 ) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-olfactory-distinct-neural.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.