Lo que descubrimos fue que la actividad conjunta de la red de celdas de la cuadr\u00edcula resid\u00eda y se mov\u00eda a lo largo de la superficie de un toroide, una rosquilla. Para la rata despierta, la actividad se mov\u00eda por la rosquilla en sincron\u00eda con el movimiento del animal en la habitaci\u00f3n. En cualquier momento dado, los investigadores podr\u00edan describir la actividad de la red de la rata por coordenadas en esa rosquilla. Cr\u00e9dito: Helmet y el Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas <\/p>\n
Las funciones cerebrales de alto nivel resultan de la orquestaci\u00f3n de la actividad entre muchos miles de neuronas en redes neuronales. Para las celdas de cuadr\u00edcula, estas conversaciones de redes neuronales dan como resultado nuestra comprensi\u00f3n de la ubicaci\u00f3n, nuestra capacidad para navegar y nuestros mapas mentales. <\/p>\n
\u00abEste descubrimiento proporciona una de las primeras ideas sobre c\u00f3mo las c\u00e9lulas cerebrales funcionan colectivamente, como sociedad. Brinda una visi\u00f3n sin precedentes de c\u00f3mo las grandes redes de neuronas producen propiedades que no pueden deducirse de las actividades de c\u00e9lulas individuales. Estos c\u00f3digos colectivos son la clave de todas las funciones cognitivas de alto nivel del cerebro\u00bb, dijo Edvard Moser, profesor de neurociencia y codirector del Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnolog\u00eda (NTNU).<\/p>\n
Una teor\u00eda de c\u00f3mo el cerebro organiza la informaci\u00f3n<\/p>\n
En neurociencia, la teor\u00eda y el experimento van juntos como un mapa y un terreno. Sin un mapa, estar\u00edas perdido en lo desconocido. Sin acceso a los paisajes neuronales, te quedas atrapado en especulaciones.<\/p>\n
Una de las teor\u00edas neurocient\u00edficas m\u00e1s prometedoras de los \u00faltimos cincuenta a\u00f1os predice c\u00f3mo las redes neuronales en el cerebro organizan la informaci\u00f3n. Propone que las redes neuronales se organizan a s\u00ed mismas y que la actividad no se define por la entrada sensorial o motora, sino por la forma espec\u00edfica en que se conectan las c\u00e9lulas de la red.<\/p>\n
Esta teor\u00eda se denomina redes atractoras continuas ( CAN), y nunca antes ha sido probado. Probarlo requerir\u00eda analizar la actividad registrada simult\u00e1neamente de cientos o miles de c\u00e9lulas en la misma red cerebral, mientras el animal realiza activamente diferentes tareas. Esto no ha sido posible hasta ahora.<\/p>\n
Cuatro avances cr\u00edticos han hecho posible esta investigaci\u00f3n.<\/p>\n
El Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas de NTNU ha co-desarrollado y descubierto dos de los cuatro avances. La primera es una superherramienta desarrollada recientemente llamada Neuropixels, que brinda a los investigadores acceso a la actividad neuronal de cientos a miles de c\u00e9lulas, mientras que la segunda es la funci\u00f3n cerebral de alto nivel mejor entendida, es decir, la red de c\u00e9lulas de la cuadr\u00edcula en la corteza entorrinal. que genera el GPS del cerebro.<\/p>\n
El Departamento de Ciencias Matem\u00e1ticas de la NTNU ha desarrollado el tercer componente, m\u00e9todos topol\u00f3gicos avanzados.<\/p>\n
Por \u00faltimo, pero no menos importante, est\u00e1 la teor\u00eda CAN m\u00e1s prometedora, iniciada en ELSC en la Universidad Hebrea de Jerusal\u00e9n.<\/p>\n
Ver si el mapa se ajusta al paisaje<\/p>\n
\u00abQuer\u00edamos resolver la cuesti\u00f3n de si la din\u00e1mica de las celdas de la cuadr\u00edcula es un producto inevitable de la experiencia del animal en el espacio, o si el patr\u00f3n hexagonal de las celdas de la cuadr\u00edcula surge del dise\u00f1o intr\u00ednseco de la propia red neuronal\u00bb, dijo Richard Gardner, posdoctorado en el Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas y coautor principal del art\u00edculo.<\/p>\n
El los investigadores establecieron tres experimentos con c Condiciones que ponen a prueba el comportamiento intr\u00ednseco de la red.<\/p>\n
En el primer experimento, la rata explora libremente un paisaje abierto. En este entorno, las celdas individuales suelen producir patrones de rejilla perfectamente hexagonales. En el segundo experimento, la rata corre a lo largo de un laberinto en forma de rueda de carreta. Se sabe que estos tipos de rutas lineales distorsionan los patrones de cuadr\u00edcula. En el tercer experimento, la rata descansa en la etapa de sue\u00f1o REM y en la etapa de sue\u00f1o de ondas lentas. REM es la abreviatura de movimientos oculares r\u00e1pidos y se sabe que es la etapa del sue\u00f1o donde ocurren los sue\u00f1os. En la etapa de sue\u00f1o de ondas lentas, el cerebro no recibe informaci\u00f3n motora o sensorial del cuerpo o del entorno, ni simula experiencias sensoriales como sucede con los sue\u00f1os en el sue\u00f1o REM.<\/p>\n
Este \u00faltimo experimento resultar\u00eda ser la verdadera prueba para las teor\u00edas, porque apoyar\u00eda o rechazar\u00eda una de las predicciones m\u00e1s fuertes de la teor\u00eda CAN de celdas de cuadr\u00edcula. Todos los experimentos se realizaron utilizando sondas Neuropixels para extraer datos cerebrales sin procesar de cientos de celdas de cuadr\u00edcula en la misma red neuronal.<\/p>\n
\u00bfPodemos entender el paisaje a trav\u00e9s del mapa?<\/p>\n
\u00abDurante el experimentos, los neurocient\u00edficos codificaron los movimientos de la rata como actividad neuronal por unidad de tiempo. Cada celda de la cuadr\u00edcula en la red registrada recibe el valor de 1 o 0 por unidad de tiempo, dependiendo de si la celda est\u00e1 activa o no. Durante los an\u00e1lisis, los matem\u00e1ticos luego use m\u00e9todos topol\u00f3gicos y geom\u00e9tricos para decodificar los datos de la actividad celular y volver al comportamiento\u00bb, dijo Nils A. Baas, profesor de matem\u00e1ticas en NTNU.<\/p>\n
Los modelos matem\u00e1ticos redujeron la dimensionalidad de los datos cerebrales de varios cientos hasta tres dimensiones, que es m\u00e1s f\u00e1cil de manejar para el ojo humano, y los modelos contaron la cantidad de agujeros en los datos, lo que llamamos la forma de los datos. Y all\u00ed, de la nube gigante previamente deforme de datos de celdas de cuadr\u00edcula, emergi\u00f3 un toroide de la superficie.<\/p>\n
\u00abLo que descubrimos fue que la actividad conjunta de la red de celdas de cuadr\u00edcula resid\u00eda y se mov\u00eda a lo largo de la superficie de un toro, una rosquilla. Para la rata despierta, la actividad se movi\u00f3 a trav\u00e9s de la rosquilla en sincron\u00eda con el movimiento del animal en la habitaci\u00f3n. En cualquier momento, podr\u00edamos describir la actividad de la red de la rata por coordenadas en esa rosquilla\u00bb, dijo Edvard Moser. <\/p>\n
\u00abMe sorprendi\u00f3 lo bien que result\u00f3 la decodificaci\u00f3n del modelo. Fusionamos datos locales de celdas individuales para representar un comportamiento global. Para m\u00ed, eso es unos niveles m\u00e1s profundo que el propio toro. Este es uno de la primera aplicaci\u00f3n realmente interesante de m\u00e9todos topol\u00f3gicos en datos neuronales experimentales que he visto\u00bb, dijo Baas.<\/p>\n
Cada vez que la rata est\u00e1 explorando y navegando activamente por el mundo, su sistema sensorial tiene que coordinar y alinear la celda de la cuadr\u00edcula interna patr\u00f3n, el mapa toroide, con el ambiente externo. Cr\u00e9dito: Helmet y el Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnolog\u00eda <\/p>\n
Los resultados se replicaron en todos los experimentos<\/p>\n
Los resultados tambi\u00e9n se replicaron, independientemente del experimento. No importa si los datos de la cuadr\u00edcula de una sola celda se ve\u00edan bien o mal, no importa lo que estaba haciendo la rata, ya sea explorando libremente, corriendo a lo largo de un laberinto lineal o durmiendo en la etapa REM o en la etapa de sue\u00f1o de ondas lentas, la actividad conjunta de la poblaci\u00f3n de las celdas de la cuadr\u00edcula se movieron firmemente a lo largo de la superficie de una rosquilla. Los resultados respaldan las s\u00f3lidas predicciones sobre la din\u00e1mica cerebral planteadas por la teor\u00eda CAN.<\/p>\n
\u00abFue notable observar la rigidez de las representaciones de las celdas de la cuadr\u00edcula en varias condiciones, incluidas dos etapas diferentes del sue\u00f1o, donde este resultado estaba lejos de ser obvio o esperado\u00bb, dijo Yoram Burak, profesor asociado de f\u00edsica en ELSC, la Universidad Hebrea de Jerusal\u00e9n.<\/p>\n
\u00abUna cosa era encontrar el toroide en los animales cuando se mov\u00edan en la caja y luego miramos cuando estaban durmiendo y no pod\u00eda creerlo. Encontrar el toroide durante el sue\u00f1o me sorprendi\u00f3 m\u00e1s, pero eso fue despu\u00e9s de haber sido sorprendido por el laberinto, se supon\u00eda que el laberinto interrumpir\u00eda la regularidad, pero estaba el toroide. Siempre es un toroide, incluso cuando pensamos que podr\u00eda no serlo\u00bb, dijo Benjamin Dunn, profesor asociado del Departamento de Ciencias Matem\u00e1ticas de la NTNU.<\/p>\n
\u00abLo que me sorprendi\u00f3 fue lo bien que funciona esta metodolog\u00eda novedosa y lo claro que es el los resultados fueron. Creo que es la en gran medida debido a la estructura de actividad muy clara en la red de celdas de cuadr\u00edcula, debido a la fuerte restricci\u00f3n en las celdas de cuadr\u00edcula. Los resultados encajan muy bien con la teor\u00eda de las celdas de cuadr\u00edcula que desempe\u00f1an un papel muy particular para proporcionar una m\u00e9trica b\u00e1sica del espacio\u00bb, dijo Gardner.<\/p>\n
\u00abHasta hace poco, el campo de la topolog\u00eda ha sido principalmente de inter\u00e9s te\u00f3rico, pero este hallazgo muestra que las herramientas son una parte importante para comprender nuestro cerebro\u00bb, dijo el coautor Erik Hermansen, estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias Matem\u00e1ticas de la NTNU.<\/p>\n
\u00abPrimero y principal, este estudio nos ense\u00f1a algo sobre lo que pueden hacer las redes neuronales en el cerebro. Durante m\u00e1s de una d\u00e9cada, te\u00f3ricos como yo mismo desarrollamos teor\u00edas que intentan explicar la actividad de las celdas de la red. Debido al presente estudio, ahora podemos confirmar las predicciones clave que hicieron estas teor\u00edas. Esto es muy emocionante para m\u00ed personalmente\u00bb, dijo Burak.<\/p>\n
La actividad espont\u00e1nea de las celdas de la cuadr\u00edcula se alinea con nuestro mundo externo<\/p>\n
Entonces, \u00bfcu\u00e1l es el significado de ver que la actividad de la red de las celdas de la cuadr\u00edcula siempre se est\u00e1 desplegando en la superficie de una rosquilla?<\/p>\n
\u00abSolo un modelo te\u00f3rico en neurociencia ha predicho c\u00f3mo deber\u00eda ser la actividad de las c\u00e9lulas de la rejilla independientemente del estado del animal, la teor\u00eda CAN. Estos hallazgos nos dicen algo sobre la forma en que est\u00e1 conectada la red de neuronas. La dona existe en la conectividad entre las celdas\u00bb, dijo Edvard Moser.<\/p>\n
La teor\u00eda CAN propone que las celdas de la cuadr\u00edcula con funciones similares, las celdas que est\u00e1n activas en lugares cercanos en el espacio, est\u00e1n fuertemente conectadas, de manera reforzante. Las celdas que est\u00e1n activas en ubicaciones distantes est\u00e1n d\u00e9bilmente conectadas de una manera que se inhibe mutuamente. De aqu\u00ed se deducen dos premisas: (1) Si esta teor\u00eda es correcta, la \u00fanica forma de obtener patrones de celdas de cuadr\u00edcula hexagonal a partir de celdas individuales es si la actividad de la red conjunta se mueve a lo largo de la superficie de una rosquilla. (2) La estructura de actividad es el resultado de las reglas de cableado intr\u00ednsecas del cerebro. Por lo tanto, la rosquilla permanece, independientemente de d\u00f3nde est\u00e9 el animal o lo que est\u00e9 haciendo, si est\u00e1 usando la cuadr\u00edcula las c\u00e9lulas naveguen por su entorno externo o no.<\/p>\n
Los resultados muestran que el patr\u00f3n de celdas de la cuadr\u00edcula se crea internamente por las conexiones entre las celdas de la cuadr\u00edcula y no por la entrada de los sistemas sensoriales, desde el exterior.<\/p>\n
\u00bfC\u00f3mo puede este yo din\u00e1mica organizada, altamente estructurada, restringida y robusta que se genera independientemente del entorno y emerge de configuraciones previas dentro de la corteza entorrinal misma, \u00bfser lo suficientemente flexible para apoyar la navegaci\u00f3n?<\/p>\n
\u00abSiempre que la rata est\u00e9 explorando activamente y al navegar por el mundo, su sistema sensorial tiene que coordinar y alinear el patr\u00f3n de celdas de la cuadr\u00edcula interna, el mapa toroide, con el entorno externo. El patr\u00f3n de cuadr\u00edcula y el entorno deben estar en sincron\u00eda; el patr\u00f3n de cuadr\u00edcula debe estar anclado de manera estable a puntos de referencia en el paisaje. Este es un trabajo que la corteza entorrinal y las \u00e1reas m\u00e1s grandes del cerebro tienen que hacer todo el tiempo. Esto es lo que sucede en la navegaci\u00f3n cada vez que hay informaci\u00f3n sensorial. Si no hay informaci\u00f3n sensorial, el mapa simplemente se desplazar\u00e1. Sin embargo, la relaci\u00f3n interna entre las celdas de la cuadr\u00edcula seguir\u00e1 siendo la misma, por lo que cuando la representamos en un toroide, la actividad de la red conjunta seguir\u00e1 movi\u00e9ndose en la superficie de una rosquilla, aunque la actividad ya no est\u00e1 alineada con la navegaci\u00f3n de la rata en el exterior. ambiente\u00bb, dijo Edvard Moser.<\/p>\n
\u00abEs absolutamente posible que la actividad contin\u00fae representando d\u00f3nde la rata se imagina que est\u00e1 o incluso sue\u00f1a que est\u00e1. Puede imaginar entradas sensoriales de puntos de referencia y lugares tan bien como los percibe. Pero no tenemos forma de saberlo, porque no sabemos qu\u00e9 est\u00e1 pensando o so\u00f1ando la rata\u00bb, dijo.<\/p>\n
Un enfoque de adentro hacia afuera para investigar funciones cognitivas de alto nivel<\/p>\n
Gardner dice que las celdas de cuadr\u00edcula fueron un aspecto ideal de la investigaci\u00f3n para ayudar a aclarar el patr\u00f3n de rosquilla m\u00e1s grande.<\/p>\n
\u00abEste fue un sistema ideal para introducir el uso de este tipo de m\u00e9todos en el campo. Las celdas de cuadr\u00edcula son notables por tener una restricci\u00f3n tan fuerte en su actividad, que tiene este tipo de forma muy particular. El circuito de las celdas de la rejilla es un sistema neuronal de alto orden muy inusual en el que tenemos una buena comprensi\u00f3n de c\u00f3mo interpretar la actividad de las c\u00e9lulas, el \u00abc\u00f3digo neuronal\u00bb que utilizan. Es muy especial en ese sentido. Es un sistema realmente hermoso con el que trabajar\u00bb, dijo Gardner.<\/p>\n
\u00abEste estudio demuestra un nuevo enfoque para hacer neurociencia, que creo que se usar\u00e1 cada vez m\u00e1s a medida que pase el tiempo. Una metodolog\u00eda para extraer din\u00e1micas de la actividad neuronal en toda la red como punto de partida para el an\u00e1lisis y simplemente mirar lo que hay all\u00ed. Encontrar una estructura en los datos que sea intr\u00ednseca a las propias poblaciones celulares\u00bb, dijo.<\/p>\n
\u00abAhora podemos explorar otras partes del cerebro, donde esperamos que se utilicen trucos similares, pero donde las caracter\u00edsticas subyacentes podr\u00edan ser m\u00e1s abstractos, como las emociones o el comportamiento social\u00bb, dijo Hermansen.<\/p>\n
\u00abEs un enfoque prometedor para descubrir se\u00f1ales en el cerebro que pueden estar ocultas para nosotros porque no se relacionan con nada que podamos ver o medir externamente. Esto puede ser particularmente relevante para comprender los circuitos cerebrales involucrados en la cognici\u00f3n superior, que manejan informaci\u00f3n muy abstracta que es dif\u00edcil de entender para nosotros\u00bb, dijo Gardner.<\/p>\n
Hace casi 20 a\u00f1os, los Moser descubrieron la estructura de actividad de las celdas de cuadr\u00edcula \u00fanica. Lo que encontraron fue un patr\u00f3n de cuadr\u00edcula hexagonal que funciona como el sistema m\u00e9trico y de coordenadas del cerebro para el espacio. Hoy han descubierto la estructura de actividad de la poblaci\u00f3n de celdas de cuadr\u00edcula que representan un m\u00f3dulo espacial. Lo que encontraron fue la superficie de una rosquilla. La rosquilla existe en la conectividad entre las c\u00e9lulas.<\/p>\n
La investigaci\u00f3n se public\u00f3 en Nature. <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
Una nueva investigaci\u00f3n arroja luz sobre el sistema GPS del cerebro M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Richard J. Gardner et al, Topolog\u00eda toroidal de la actividad de la poblaci\u00f3n en celdas de cuadr\u00edcula, Nature (2022).DOI: 10.1038\/s41586-021-04268-7 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Nature <\/p>\n Proporcionado por Norwegian University o f Ciencia y tecnolog\u00eda Cita<\/strong>: Una nueva investigaci\u00f3n encuentra que la actividad neuronal colectiva tiene la forma de la superficie de una rosquilla (2022, 12 de enero) consultado el 29 de agosto de 2022 en https:\/\/medicalxpress.com\/news\/2022 -01-neural-surface-donut.html Este documento est\u00e1 sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigaci\u00f3n privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona \u00fanicamente con fines informativos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Lo que descubrimos fue que la actividad conjunta de la red de celdas de la cuadr\u00edcula resid\u00eda y se mov\u00eda a lo largo de la superficie de un toroide, una rosquilla. Para la rata despierta, la actividad se mov\u00eda por la rosquilla en sincron\u00eda con el movimiento del animal en la habitaci\u00f3n. En cualquier momento … Continuar leyendo \u00abUna nueva investigaci\u00f3n encuentra que la actividad neuronal colectiva tiene la forma de la superficie de una rosquilla\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-6942","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6942","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=6942"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6942\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=6942"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=6942"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=6942"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}