Durante décadas, los científicos se han preguntado por qué las células específicas en el cerebro que controlan el movimiento disparan cuando las personas simplemente planean o imaginan hacer un movimiento, u observan a otra persona haciendo un movimiento, pero en realidad no se mueven ellos mismos.
Ahora, los científicos de la Universidad de Chicago que trabajan en este misterio han descubierto que las señales en la corteza motora actúan como una serie de embragues cuando se trata de moverse, y que estas señales pueden interrumpirse para retrasar el inicio del movimiento del cerebro.
Los hallazgos, publicados en la revista neurona , potencialmente podría llevar algún día a tratamientos para personas con enfermedad de Parkinson, un trastorno del movimiento.
"Este trabajo proporciona la primera evidencia de que los patrones cerebrales organizados espacialmente a gran escala son relevantes para el comportamiento", dijo el neurocientífico Nicho Hatsopoulos, PhD, profesor de biología y anatomía organismal y autor principal del estudio.
Hace tiempo que se sabe que cuando una persona piensa o planea un movimiento, las neuronas se disparan en la corteza motora y crean una señal llamada oscilación beta. Hatsopoulos compara la función de esta señal con un embrague en un automóvil con transmisión manual:Si presiona el pedal del embrague, luego presiona el acelerador, el motor del automóvil se acelerará, pero no se moverá porque el automóvil no está en marcha. Del mismo modo, si simplemente imagina mover su brazo u observar a otra persona moviendo subrazo, esta señal en la corteza motora se mantiene o incluso se intensifica, pero no mueve el brazo. Solo cuando está listo para moverse realmente cesan las oscilaciones beta, esencialmente, el embrague conecta el motor altransmisión del automóvil, y su brazo se mueve.
Hatsopoulos y su equipo han descubierto que esta señal de "embrague" en la corteza motora se entiende mejor como una, sino como múltiples embragues que se involucran en un patrón espacial organizado que puede comenzar en cualquier extremo de la corteza motora y terminar en elotro. Cada vez que se inicia un movimiento, esta ola organizada de embragues - en realidad, grupos de neuronas disparadoras - se involucra.
"Si bien este mecanismo similar a un embrague se ha observado previamente en sitios únicos en la corteza motora, hemos descubierto que el inicio del movimiento está asociado con una onda de embragues que se propaga a través de la superficie cortical", dijo Hatsopoulos. "Además, nosotros 'proporcioné la primera evidencia causal de que esta ola es una condición necesaria para iniciar el movimiento "
Los investigadores estudiaron tres monos macacos rhesus que fueron recompensados con jugo cada vez que ganaron un videojuego. El juego requería que los monos usaran un joystick para mover un cursor a través de una pantalla hacia un objetivo. Electrodos implantados en el área del brazo / manode las cortezas motoras de los monos registraron la actividad neuronal del movimiento del brazo involucrado en la manipulación del joystick.
Al microestimular eléctricamente múltiples sitios en el área del brazo / mano de la corteza motora para crear ondas de estimulación, los investigadores pudieron interrumpir el tiempo de reacción de los monos bajo ciertas condiciones. Cuando aplicaron la estimulación de una manera que siguió a la onda naturalDe la liberación de los embragues, la iniciación del movimiento del mono se mantuvo sin cambios, pero cuando estimularon las células en la dirección opuesta de la ola, el tiempo de reacción disminuyó.
"Este estudio proporciona por primera vez una caracterización de este mecanismo tipo embrague ensayo por ensayo", dijo Karthikeyan Balasubramanian, PhD, investigador principal en el Departamento de Biología y Anatomía Organismal, quien dirigió el estudio"Además, nuestros resultados de estimulación sugieren que estamos causalmente interrumpiendo la dinámica neuronal ondulatoria cuando estimulamos contra la onda natural que está vinculada al inicio del movimiento".
El enfoque de estimulación podría quizás algún día ayudar a las personas con enfermedades como el Parkinson ayudándoles a iniciar el movimiento a través de la estimulación eléctrica de electrodos en sus cortezas motoras organizadas en el tiempo y el espacio. Es importante destacar que este nuevo enfoque de estimulación puede ser útil para comprender las neuronas a gran escalapatrones en todo el cerebro.
El equipo ahora está estudiando si se producen patrones similares de señales en la corteza motora cuando se mueve la lengua, y si el inicio del movimiento de la lengua también se puede manipular mediante microestimulación.
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Materiales proporcionado por Centro médico de la Universidad de Chicago . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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