Una estrategia biológica revela cómo los circuitos cerebrales eficientes se desarrollan espontáneamente
Figura 1. La imagen muestra el origen retiniano de mapas funcionales de sintonización neural en la corteza visual. Crédito: Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
Los investigadores han explicado cómo los mapas topográficos estructurados regularmente en la corteza visual del cerebro podrían surgir espontáneamente para procesar de manera eficiente la información visual. Esta investigación proporciona un nuevo marco para comprender las arquitecturas funcionales en la corteza visual durante las primeras etapas de desarrollo.
Un equipo de investigación de KAIST dirigido por el profesor Se-Bum Paik del Departamento de Bioingeniería y Cerebro ha demostrado que la organización ortogonal de los mosaicos retinianos en la periferia se refleja en la corteza visual primaria e inicia la topografía agrupada de áreas visuales superiores en el cerebro.
Este nuevo hallazgo proporciona conocimientos avanzados sobre los mecanismos que subyacen a una estrategia biológica de los circuitos cerebrales para el mosaico eficiente de los módulos sensoriales. El estudio se publicó en Cell Reports el 5 de enero.
En los mamíferos superiores, la corteza visual primaria está organizada en varios mapas funcionales para la sintonización neuronal, como el dominio ocular, la selectividad de orientación y la selectividad de frecuencia espacial. Se han observado correlaciones entre las topografías de diferentes mapas, lo que implica sus organizaciones sistemáticas para el mosaico eficiente de módulos sensoriales en áreas corticales.
Estas observaciones han sugerido que puede existir un principio común para desarrollar mapas funcionales individuales. Sin embargo, aún no está claro cómo tales organizaciones topográficas podrían surgir espontáneamente en la corteza visual primaria de varias especies.
Figura 2. La imagen muestra la intersección ortogonal de mapas de sintonía cortical que se inician por el mosaico topográfico de las células ganglionares de la retina. mosaicos Crédito: Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
El equipo de investigación descubrió que la organización ortogonal en la corteza visual primaria del cerebro se origina a partir de la organización espacial en las proyecciones feedforward ascendentes. El equipo demostró que ya existe una relación ortogonal entre los módulos sensoriales en los mosaicos de la retina, y que esto se refleja en la corteza visual primaria para iniciar la topografía agrupada.
Al analizar los datos de los mosaicos de células ganglionares de la retina en gatos y monos, los investigadores encontraron que la estructura de los aferentes de alimentación directa ON-OFF está organizada en un mosaico topográfico, análogo a la intersección ortogonal de los mapas de sintonía cortical.
Además, el análisis del equipo de los datos publicados previamente recopilados en los gatos también demostraron que la dominancia ocular, la selectividad de orientación y la selectividad de frecuencia espacial en la corteza visual primaria se correlacionan con los perfiles espaciales de las entradas de la retina, lo que implica que el mosaico eficiente de los dominios corticales puede originarse a partir de patrones retinales estructurados regularmente.
Figura 3. Los circuitos retinianos estructurados regularmente proporcionan un modelo de la topografía agrupada de múltiples mapas de sintonía en la vista primaria corteza dual. Crédito: Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
El profesor Paik dijo: «Nuestro estudio sugiere que la estructura de la periferia con un cableado de alimentación simple puede proporcionar la base para un mecanismo mediante el cual se ensamblan los primeros circuitos visuales. «
Continuó: «Este es el primer informe de que las entradas retinales organizadas espacialmente desde la periferia proporcionan un plan común para los módulos sensoriales multimodales en la corteza visual durante las primeras etapas de desarrollo. Nuestros hallazgos harían una impacto significativo en nuestra comprensión de la estrategia de desarrollo de los circuitos cerebrales para el procesamiento eficiente de la información sensorial».
Explore más
Antes de abrir los ojos, se preparan para ver Más información: Min Song et al. Proyección de mosaico ortogonal desde la retina hasta la corteza visual, Cell Reports (2021). DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108581 Información del diario: Cell Reports
Proporcionado por el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) Cita: Una estrategia biológica revela cómo los circuitos cerebrales eficientes se desarrollan espontáneamente (2021, 18 de enero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-biological-strategy-reveals-ficient-brain.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.