El cerebro codifica la información recopilada por nuestros sentidos. Sin embargo, para percibir nuestro entorno e interactuar de manera constructiva con él, estas señales sensoriales deben interpretarse en el contexto de nuestras experiencias anteriores y objetivos actuales. En el último número de ciencia , un equipo de científicos dirigido por el Dr. Johannes Letzkus, líder del grupo de investigación del Instituto Max Planck para la Investigación del Cerebro, ha identificado una fuente clave de esta información descendente dependiente de la experiencia.
La neocorteza es el área más grande del cerebro humano. Se ha expandido y diferenciado enormemente durante la evolución de los mamíferos, y se cree que media en muchas de las capacidades que distinguen a los humanos de sus parientes más cercanos. Además, las disfunciones de esta área también juegan un papel centralpapel en muchos trastornos psiquiátricos. Todas las funciones cognitivas superiores del neocórtex se habilitan reuniendo dos corrientes distintas de información: una corriente 'de abajo hacia arriba' que lleva señales del entorno circundante, y una corriente 'de arriba hacia abajo' que transmite internamente-información generada que codifica nuestras experiencias anteriores y objetivos actuales.
"Décadas de investigación han dilucidado cómo se procesan las entradas sensoriales del entorno. Sin embargo, nuestro conocimiento de la información generada internamente aún está en su infancia. Esta es una de las mayores lagunas en nuestra comprensión de funciones cerebrales superiores como la percepción sensorial,", dice Letzkus. Esto motivó al equipo a buscar las fuentes de estas señales de arriba hacia abajo". Trabajos anteriores de nosotros y muchos otros científicos habían sugerido que la capa superior del neocórtex es probablemente un sitio clave que recibe entradas que llevan top-Tomar esto como un punto de partida nos permitió identificar una región del tálamo, un área del cerebro incrustada en lo profundo del cerebro anterior, como una fuente candidata clave de dicha información interna ".
Motivado por estas observaciones, la Dra. M. Belén Pardi, primera autora del estudio e investigadora postdoctoral en el laboratorio Letzkus, ideó un enfoque innovador que le permitió medir las respuestas de sinapsis talámicas únicas en la neocorteza de ratón antes y después de un aprendizaje"Los resultados fueron muy claros", recuerda Pardi. "Mientras que los estímulos neutrales sin relevancia fueron codificados por respuestas pequeñas y transitorias en esta vía, el aprendizaje impulsó fuertemente su actividad e hizo que las señales fueran más rápidas y sostenidas en el tiempo".que las sinapsis talámicas en la neocorteza codifican la experiencia previa del animal. "Estábamos realmente convencidos de que este es el caso cuando comparamos la fuerza de la memoria adquirida con el cambio en la actividad talámica: Esto reveló una fuerte correlación positiva, lo que indica que las entradasdel tálamo codifican de manera prominente la relevancia conductual aprendida de los estímulos ", dice Letzkus.
¿Pero es este mecanismo selectivo para estas señales descendentes relacionadas con la memoria? Los estímulos sensoriales pueden ser relevantes debido a lo que hemos aprendido a asociar con ellos, pero también simplemente debido a sus propiedades físicas. Por ejemplo, los sonidos más fuertes son losatraen más fácilmente la atención tanto en humanos como en animales. Sin embargo, esta es una función de bajo nivel que tiene poco que ver con la experiencia previa ". Curiosamente, encontramos mecanismos de codificación muy diferentes, de hecho opuestos, para esta forma de relevancia de abajo hacia arriba"dice Pardi.
Dada su importancia central, los científicos especularon que la forma en que se reciben estas señales en la neocorteza debe estar estrictamente regulada. Pardi y sus colaboradores abordaron esto en experimentos adicionales, combinados con modelos computacionales en colaboración con el laboratorio del Dr. Henning Sprekeler.y su equipo en Technische Universität Berlin. De hecho, los resultados identificaron un mecanismo previamente desconocido que puede sintonizar con precisión la información a lo largo de esta vía, identificando un tipo especializado de neurona en la capa superior del neocórtex como un guardián dinámico de estas señales descendentes.
"Estos resultados revelan las entradas talámicas al neocórtex sensorial como una fuente clave de información sobre las experiencias pasadas que se han asociado con estímulos sensoriales. Estas señales de arriba hacia abajo se alteran en una serie de trastornos cerebrales como el autismo y la esquizofrenia, y nuestraLa esperanza es que los presentes hallazgos también permitan una comprensión más profunda de los cambios desadaptativos que subyacen a estas condiciones severas ", concluye Letzkus.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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