Investigadores del National Eye Institute NEI han definido una ventana de tiempo crucial que los ratones necesitan para introducir eventos visuales. A medida que el cerebro procesa la información visual, una región conservada evolutivamente conocida como colículo superior notifica a otras regiones del cerebroque se ha producido un evento. La inhibición de esta región del cerebro durante una ventana específica de 100 milisegundos inhibió la percepción de eventos en ratones. La comprensión de estos primeros pasos del procesamiento visual podría tener implicaciones para las condiciones que afectan la percepción y la atención visual, como la esquizofrenia y el trastorno por déficit de atención e hiperactividad TDAHEl estudio fue publicado en línea en el Revista de Neurociencia . NEI es parte de los Institutos Nacionales de Salud.
"Uno de los aspectos más importantes de la visión es la detección rápida de eventos importantes, como la detección de amenazas o la oportunidad de una recompensa. Nuestro resultado muestra que esto depende del procesamiento visual en el cerebro medio, no solo de la corteza visual", dijo Richard Krauzlis, Ph.D., jefe de la Sección de Movimientos oculares y selección visual en NEI y autor principal del estudio.
La percepción visual, la capacidad de saber que uno ha visto algo, depende del ojo y el cerebro trabajando juntos. Las señales generadas en la retina viajan a través del cerebro de las fibras nerviosas de las células ganglionares de la retina. En ratones, el 85% de la retinalas células ganglionares se conectan al colículo superior. El colículo superior proporciona la mayoría del procesamiento visual temprano en estos animales. En los primates, una corteza visual altamente compleja se hace cargo de más de esta carga de procesamiento visual, pero el 10% de las células ganglionares de la retina todavía se conectan alcolículo superior, que gestiona tareas perceptivas básicas pero necesarias.
Una de estas tareas es detectar que ha ocurrido un evento visual. El colículo superior toma información de la retina y la corteza, y cuando hay evidencia suficiente de que se ha producido un evento en el campo visual, las neuronas en el colículo superior se activanLos experimentos clásicos en la toma de decisiones perceptivas implican que un sujeto, como una persona o un mono, mire una imagen de rejilla vertical una serie de líneas verticales en blanco y negro borrosas y decida si la rejilla gira levemente o cuándo., Krauzlis y Wang adaptaron estos experimentos clásicos para ratones, abriendo nuevas vías para la investigación.
"Aunque debemos ser cautelosos al traducir datos de ratones a humanos, debido a la diferencia en los sistemas visuales, los ratones tienen muchos de los mismos mecanismos básicos para la detección de eventos y la atención visual que los humanos. Las herramientas genéticas disponibles para los ratones nos permitenestudiar cómo genes y neuronas específicos están involucrados en el control de la percepción ", dijo Lupeng Wang, Ph.D., primer autor del estudio
En este estudio, Wang y sus colegas usaron una técnica llamada optogenética para controlar estrictamente la actividad del colículo superior con el tiempo. Usaron ratones genéticamente modificados para que pudieran activar o desactivar las neuronas en el colículo superior usando un haz de luz.Este interruptor de encendido y apagado se puede sincronizar con precisión, lo que permite a los investigadores determinar exactamente cuándo se necesitan las neuronas del colículo superior para detectar eventos visuales. Los investigadores entrenaron a sus ratones para lamer un pico cuando vieron un evento visual una rotaciónen la rejilla vertical, y para evitar lamer la boquilla de lo contrario.
Inhibir las células del colículo superior hizo que los ratones tuvieran menos probabilidades de informar que habían visto un evento, y cuando lo hicieron, su decisión tomó más tiempo. La inhibición tuvo que ocurrir dentro de 100 milisegundos una décima de segundo intervalo después del evento visual. Si la inhibición estuvo fuera de ese marco de tiempo de 100 milisegundos, las decisiones del ratón no se vieron afectadas en su mayoría. La inhibición fue específica del lado: porque las células de la retina se cruzan y se conectan al colículo superior en el lado opuesto delcabeza el ojo izquierdo está conectado al colículo superior derecho y viceversa, inhibiendo el lado derecho del colículo superior, respuestas deprimidas a estímulos en el lado izquierdo, pero no en el derecho.
"La capacidad de bloquear temporalmente la transmisión de señales neuronales con una sincronización tan precisa es una de las grandes ventajas de usar la optogenética en ratones y revela exactamente cuándo las señales cruciales pasan a través del circuito", dijo Wang.
Curiosamente, los investigadores encontraron que los déficits con la inhibición del colículo superior eran mucho más pronunciados cuando los ratones se veían obligados a ignorar las cosas que ocurrían en otras partes de su campo visual. Esencialmente, sin la actividad del colículo superior, los ratones no podían ignorar las distraccioneseventos visuales. Esta capacidad de ignorar eventos visuales, llamada atención visual, es crítica para navegar en los complejos entornos visuales del mundo real.
"El colículo superior es un buen objetivo para explorar estas funciones porque tiene un mapa perfectamente organizado del mundo visual. Y está conectado a regiones menos organizadas, como los ganglios basales, que están directamente implicados en una amplia gama detrastornos neuropsiquiátricos en humanos ", dijo Krauzlis." Es algo así como tomar la mano de un amigo cuando se llega a lo desconocido ".
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Materiales proporcionado por NIH / Instituto Nacional del Ojo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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