Al meter la mano en un bolsillo o bolso, es fácil usar el sentido del tacto para distinguir las teclas del cambio suelto. Nuestros cerebros integran perfectamente las señales táctiles y sensoriales de nuestros dedos con los movimientos de las manos para percibir los diferentes objetos.
Este proceso de "integración sensoriomotora" a menudo se ve severamente interrumpido en trastornos como el accidente cerebrovascular y la neuropatía. La comprensión de estos trastornos depende en última instancia de comprender la codificación neuronal que subyace al tacto, un problema difícil de estudiar en humanos.
Debido a que los cerebros humanos y de roedores procesan el tacto de manera similar, el sistema de bigotes de roedores se ha utilizado para estudiar el sentido del tacto desde 1909. Los roedores usan sus bigotes, esencialmente pelos largos y gruesos, como sensores táctiles para explorar su entorno.Si bien cada año se publican cientos de artículos que utilizan el sistema de bigotes para estudiar el procesamiento sensoriomotor, los aspectos cruciales de la transferencia de información de los bigotes al cerebro han quedado sin resolver.
"Las células especializadas convierten la información táctil de los bigotes en señales eléctricas que el cerebro puede interpretar", dijo Mitra Hartmann, profesora asociada de ingeniería biomédica y mecánica en la Escuela de Ingeniería McCormick de la Universidad Northwestern. "Pero exactamente qué información está representada eléctricamente ha sidopoco claro."
Ahora Hartmann y su equipo están acercando el mundo a una respuesta. En un estudio reciente, descubrieron que las neuronas sensoriales del bigote codifican información sobre las fuerzas y los pares en la base del bigote. Este hallazgo podría resolver preguntas fundamentales sobre cómo se representa el tactoy procesado por neuronas tanto en la rata como en el cerebro humano.
La investigación, publicada el mes pasado en la revista eLife , reunió a un equipo interdisciplinario que abarcó cinco departamentos del Noroeste. El estudio tuvo dos coautores: Nicholas E. Bush, estudiante de doctorado en el Programa Interdepartamental de Neurociencia NUIN y Christopher L. Schroeder, un recién graduado de doctoradoen ingeniería biomédica. La coautora principal Sara A. Solla, profesora de fisiología en la Facultad de Medicina Feinberg y de física y astronomía en el Colegio de Artes y Ciencias de Weinberg, guió el análisis matemático de las respuestas neuronales.
"Si desea estudiar cómo el cerebro procesa la información sensorial, los bigotes de rata son un sistema neurológicamente muy accesible", dijo Bush. "Pudimos ver el sistema de una manera mucho más detallada y rigurosa de lo que se ha hecho enel pasado con la ayuda de herramientas y modelos de vanguardia "
El objetivo del estudio era resolver si las neuronas sensibles al tacto en el sistema de bigotes codifican información cinemática o mecánica, una distinción que históricamente ha planteado un gran desafío. Cuando un bigote roza un objeto, se mueve en una dirección particular, por uncantidad particular, y a una velocidad particular. Juntas, estas características se conocen como propiedades cinemáticas. Las propiedades mecánicas, por otro lado, están relacionadas con las fuerzas de contacto y los pares en la base del bigote.
"Ha sido un desafío caracterizar las respuestas neuronales porque la cinemática y la mecánica están muy unidas", dijo Hartmann. "Este acoplamiento es especialmente fuerte cuando el movimiento del bigote es pequeño y la estimulación se administra cerca de la base del bigote, exactamente el tipo de estimulaciónque normalmente se ha usado hasta la fecha "
El equipo de Hartmann desarrolló un nuevo paradigma de estimulación del bigote para desacoplar variables cinemáticas y mecánicas. Solla luego guió el modelado matemático que explotó el desacoplamiento para evaluar la codificación neural de la información táctil. El equipo descubrió que la actividad eléctrica de las neuronas táctiles del bigote se predijo con mayor precisiónpor mecánica, en lugar de cinemática.
"Esta ha sido una discusión de larga data en el campo", dijo Solla. "Esperamos que se convierta en la visión unificada y aceptada de cómo se procesa el tacto. Los mecanismos de detección comparten muchas características comunes, por lo que lo que aprendemos sobre un sentido iluminanuestra comprensión de cómo funcionan todos los sentidos "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Amanda Morris. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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