Muchos tipos de información sensorial ingresan al cerebro en una estructura llamada corteza sensorial primaria, donde son procesados por diferentes capas de células de manera que finalmente influyen en la percepción y la respuesta conductual de un animal. El grupo de James Poulet en el Centro Max Delbrück para MolecularLa medicina en la Asociación Helmholtz MDC ahora ha observado el flujo de información entre las diferentes capas de la corteza por primera vez en ratones despiertos y activos. Su trabajo, que se publica en la edición del 2 de junio de Informes de celda , proporciona nuevas ideas sobre los vínculos entre los estímulos sensoriales y el comportamiento.
Un objetivo final de la investigación neurobiológica es comprender cómo un cerebro integra un flujo constante de varios tipos de estímulos, tiene sentido y ayuda a coordinar una respuesta conductual adecuada. Cuando llegan muchos tipos de información sensorial simultáneamente, deben serpriorizado, integrado y transmitido a las partes del cerebro que se necesitan para lidiar con él. El nuevo estudio del laboratorio de James Poulet ayuda a dilucidar estos problemas fundamentales y aún no resueltos.
La comprensión de los principios más básicos de este sistema requerirá estudios cuidadosos de las regiones de los cerebros de los animales que son lo suficientemente simples como para realizar un seguimiento de los impulsos nerviosos a medida que ingresan, pero lo suficientemente complejos como para seguir diferentes tipos de señales a medida que salen a lo largo de diferentes rutas.
Wen-Jie Zhao y Jens Kremkow en el laboratorio de James se centraron en la corteza sensorial primaria, una región en el lóbulo parietal del cerebro. Consiste en una pila de seis capas compuesta de neuronas y funciona un poco como una cabina de edición enuna sala de redacción de televisión. Los científicos sabían que la región es el punto de recolección de "alimentaciones" de los nervios involucrados en varios sistemas perceptivos alrededor del cuerpo del ratón. También sabían que era necesario para la percepción de estímulos que un ratón experimenta en actividades como tocar unpellet de alimentos. También ayuda a coordinar algunos movimientos rápidos en reacción a la estimulación sensorial.
La estructura del tejido sugiere que las capas individuales pueden manejar los impulsos de diferentes maneras mientras se mantienen coordinadas entre sí para proporcionar la salida correcta. Descubrir requiere estimular la corteza de manera precisa y monitorear cómo responden los nervios específicos dentro de las capas.La forma de lograr esto era a través de la pata delantera, cuyos nervios transmiten información táctil al córtex. Luego, los científicos podían observar los movimientos de la pata para estudiar los movimientos reflexivos y voluntarios. Esto último solo sucedería si los animales estuvieran despiertos.
Esto requirió insertar sondas en una capa superior e inferior de la corteza para monitorear los impulsos nerviosos entrantes y los tipos de señales que generaron. Este es el primer estudio que toma medidas de múltiples capas al mismo tiempo. Los científicos estimularon los nervios en elcolocando la pata sobre una plataforma de metal y golpeando uno de sus dedos con un pequeño brazo de metal. Esto estimuló los nervios en diferentes capas de la corteza sensorial. Los científicos monitorearon el disparo de docenas de nervios individuales en cada capa a la que se habían sometido las sondasadjunto, midiendo la fuerza y el tiempo de los impulsos que generaron.
Curiosamente, descubrieron que la activación de los nervios en la capa más profunda no tuvo mucho efecto sobre sus vecinos en la misma capa. Estudios anteriores habían demostrado que cuando los ratones descansan, los nervios en la corteza se disparan espontáneamente y generan impulsos lentos quetienen una gran amplitud. El movimiento de estas señales conduce a una sincronización de algunas de las capas. Estas ondas de actividad desaparecen en los animales que están activos y en movimiento, y como resultado las capas se desincronizan. Los investigadores creen que estas diferencias reflejan un efecto fisiológico.firma de distintos estados mentales relacionados con la excitación y la percepción sensorial. Aquí los resultados mostraron que una sola estimulación tenía diferentes efectos sobre el comportamiento de las neuronas en cada capa porque incluso cuando el estado general del cerebro cambiaba, las capas tenían características distintivas.
Un resultado interesante del estudio fue mostrar que el movimiento de un animal desencadena más disparos entre los nervios en las capas más profundas que en los que están más cerca de la superficie del cerebro. Si bien todas las capas experimentaron nuevos impulsos que podrían rastrearse hasta las sensaciones, sus nervioscomenzó a disparar en momentos ligeramente diferentes. Esto podría influir en la forma en que los animales perciben la fuerza de un estímulo en particular, o la forma en que almacenan un recuerdo de él, u otros aspectos de su procesamiento.
El estudio, dice James, representa un primer paso hacia la comprensión de los problemas más generales. "La profundización de nuestra comprensión de la conexión entre la estructura y la función del cerebro requerirá observar cómo las propiedades y la actividad de los nervios y tejidos individuales cambian bajo varias condiciones de comportamiento", dice." Al controlar con precisión la estimulación de la pata, podríamos tomar medidas de diferentes capas del mismo tejido durante el procesamiento de un estímulo y durante las fases en que el ratón se estaba moviendo o en reposo ".
Un mensaje del estudio es que las funciones cerebrales dependen no solo de la disposición de los nervios o de la estructura física general, que siguen siendo las mismas en muchas condiciones diferentes. Las diferencias en los tejidos cerebrales crean entornos especializados para los nervios que alteran el significadode los impulsos que generan. Ahora que los científicos pueden escuchar estas conversaciones entre células, necesitarán muchas más mediciones controladas y simultáneas para comprender lo que se dice.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro Max Delbrück de Medicina Molecular en la Asociación Helmholtz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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