Con pulsos de luz en la parte derecha del cerebro en las frecuencias correctas, los científicos de la Universidad de Brown indujeron a las ratas a comportarse como si las cosas que habían visto antes fueran nuevas y las que nunca habían visto fueran viejas.
"En cierto sentido, estábamos tratando de 'escribir' en novedad y 'escribir en' familiaridad", dijo Rebecca Burwell, profesora de ciencias cognitivas, lingüísticas y psicológicas en Brown y autora correspondiente del nuevo artículo en el Revista de Neurociencia .
El grupo de investigación de Burwell estaba interesado en cómo surgen en el cerebro los comportamientos asociados con el reconocimiento de la novedad y la familiaridad. El campo ya entendía qué área del cerebro de los mamíferos es importante la corteza perirrinal o PER, pero la literatura solo contenía indicios de que el PER podríatrabajo basado en patrones de ondas cerebrales allí.
"Sabíamos muy poco acerca de cómo se codifica o transmite la información sobre novedad o familiaridad", dijo Burwell, afiliado al Instituto Brown para la Ciencia del Cerebro.
Ahora Burwell y sus coautores han demostrado los patrones exactos con precisión, logrando tal facilidad de control que podrían obligar constantemente a diferentes grupos de roedores a hacer lo contrario de lo que normalmente harían.
Las ratas pasaban la mayor parte del tiempo en un laberinto simple similar a dos puestos divididos por una pared opaca. Las imágenes visuales se podían presentar en la parte delantera de cada puesto. Tenían días para aclimatarse a este entorno. Las sesiones de prueba implicaron la introducción de unrata con la misma imagen en blanco y negro en cada puesto. Después de un respiro de cinco minutos en la jaula de la casa, la rata regresó al laberinto para encontrar uno de tres casos: un puesto mostraba una nueva imagen y uno mostraba el viejo; amboslos puestos mostraron algo nuevo; o ambos aún mostraban la imagen original.
Al igual que una persona, una rata que se comporta normalmente pasará más tiempo mirando una nueva imagen que una antigua. Esta es una señal de que las personas y las ratas reconocen el artículo anterior. Pero en estos experimentos, el equipo de Burwell, incluidos los autores principalesJonathan Ho y Devon Poeta alteraron parte del comportamiento de las ratas al manipular el cerebro mediante optogenética. Esa tecnología permite a los científicos controlar la activación de las neuronas en cualquier área del cerebro que expongan a colores específicos de luz visible. Burwell, Ho,y el grupo usó esta capacidad para alterar la actividad en el PER al pulsar la luz en esa parte del cerebro a diferentes frecuencias.
Para crear diferentes condiciones experimentales, los investigadores a veces parpadeaban las luces a diferentes frecuencias cuando las ratas entraban en un establo y miraban la imagen. En algunos casos, por ejemplo, si una rata se acercaba a una imagen nueva, parpadeaban la luza frecuencias entre 10 y 15 hertz ciclos por segundo. A veces, cuando la rata se acercaba a una imagen familiar, la parpadeaba entre 30-40 hertz.
Durante los experimentos, los investigadores, incluido Poeta, calcularon minuciosamente cuánto tiempo las ratas miraban cada imagen. Los observadores humanos no sabían si la imagen era nueva o familiar y estaban cegados de forma similar a si los cerebros de las ratas eran estimulados con optogenética y cuándoligero.
En muchos ensayos con dos grupos independientes de ratas, el análisis posterior de los investigadores mostró los mismos patrones estadísticamente significativos. Sin estimulación optogenética, las ratas darían una mirada más larga a las imágenes nuevas que a las familiares. Con la estimulación de 30 hercios, las ratas miraríanimágenes familiares más largas de lo que se verían en la misma imagen familiar sin esa estimulación, como si las imágenes familiares fueran novedosas. La estimulación a 11 hercios tuvo los efectos opuestos al reducir el tiempo que las ratas invirtieron en imágenes novedosas hasta el punto en que parecíanconsidérelos familiares.
"Esto sugiere que la estimulación de 30-40 hertzios de PER caudal simula los efectos de la novedad en el comportamiento exploratorio y que la estimulación de 10-15 hertzios simula los efectos de la familiaridad", escribieron los autores.
Otras frecuencias fuera de estos rangos no mostraron los mismos efectos de comportamiento. Confirmaron que 30 hertz parecen ser óptimos para inducir novedad y aproximadamente 11 hertzios funcionan bien para inducir familiaridad.
Cuando los investigadores observaron la actividad a nivel celular en los cerebros de las ratas, vieron que las células individuales estimuladas por la optogenética aumentarían las tasas de disparo en la red PER y que muchas células disparaban en sincronía con la frecuencia de parpadeo óptico.
La nueva investigación del equipo ha continuado explorando estas redes a una escala mayor, incorporando las interacciones del PER con la corteza prefrontal, donde se toman las decisiones ejecutivas. Eso les permite comprender mejor cuándo y por qué una rata podría elegir explorar una imagen nuevao diferir ese comportamiento.
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Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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