Cuando estás en el bosque y escuchas un crujido, tu cerebro necesita procesar rápidamente si el sonido proviene, por ejemplo, de un oso o una ardilla listada. En una nueva investigación publicada en PLoS Biology, un ingeniero biomédico de la Universidad de Washingtonen St. Louis tiene una nueva interpretación para una vieja observación, desacreditando una teoría establecida en el proceso.
Dennis Barbour, MD, PhD, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas que estudia neurofisiología, encontró en un modelo animal que las neuronas de la corteza auditiva pueden estar codificando sonidos de manera diferente a lo que se pensaba anteriormente. Neuronas sensoriales, como lasEn la corteza auditiva, en promedio responden de manera relativamente indiscriminada al comienzo de un nuevo estímulo, pero rápidamente se vuelven mucho más selectivas. Se pensaba que las pocas neuronas que respondían durante la duración de un estímulo codificaban la identidad de un estímulo, mientras que muchas neuronas que respondíanal principio se pensó que codificaba solo su presencia. Esta teoría hace una predicción que nunca se había probado: que las respuestas iniciales indiscriminadas codificarían la identidad del estímulo con menos precisión que la forma en que las respuestas selectivas se registran durante la duración del sonido.
"Al comienzo de una transición de sonido, las cosas se codifican de manera difusa en la población de neuronas, pero la identidad del sonido resulta estar codificada con mayor precisión", dijo Barbour. "Como resultado, puede identificar los sonidos más rápidamente y actuar en consecuenciaSi obtiene aproximadamente la misma cantidad de información para cada pico de potencial de acción de la actividad neuronal, como descubrimos, cuantos más picos pueda aplicar a un problema, más rápido podrá decidir qué hacer. Las poblaciones neuronales aumentan más y codificancon mayor precisión al comienzo de los estímulos ".
El estudio de Barbour involucró el registro de neuronas individuales. Para realizar tipos similares de mediciones de la actividad cerebral en humanos, los investigadores deben usar técnicas no invasivas que promedien muchas neuronas juntas. Las técnicas de potencial relacionado con eventos ERP registran señales cerebrales a través de electrodos en el cuero cabelludo y reflejanactividad neuronal sincronizada con el inicio de un estímulo. La resonancia magnética funcional fMRI, por otro lado, refleja la actividad promediada durante varios segundos. Si el cerebro usara esquemas de codificación fundamentalmente diferentes para los inicios frente a la presencia sostenida de estímulos, estos dos métodos podrían esperarsedivergir en sus hallazgos. Sin embargo, ambos revelan la codificación neuronal de la identidad del estímulo.
"Ha habido mucho debate durante mucho tiempo, pero especialmente en las últimas dos décadas, sobre si la representación de la información en el cerebro es distribuida o local", dijo Barbour.
"Si la función está localizada, con una pequeña cantidad de neuronas agrupadas haciendo cosas similares, eso es consistente con codificación escasa, alta selectividad y bajas tasas de aumento de población. Pero si tiene actividad distribuida o muchas neuronas contribuyendo por todo el lugar, eso es consistente con codificación densa, baja selectividad y altas tasas de aumento de población. Dependiendo de cómo se lleve a cabo el experimento, los neurocientíficos ven ambas cosas. Nuestra evidencia sugiere que podrían ser ambas, dependiendo de los datos que mires y cómo los analices."
Barbour dijo que la investigación es el trabajo más fundamental para construir una teoría sobre cómo se puede codificar la información para el procesamiento del sonido, pero implica un nuevo principio de codificación sensorial potencialmente aplicable a otros sistemas sensoriales, como cómo se procesan y codifican los olores.
A principios de este año, Barbour trabajó con Barani Raman, profesor asociado de ingeniería biomédica, para investigar cómo se procesa la presencia y ausencia de un olor o un sonido. Si bien los tiempos de respuesta entre los sistemas olfativo y auditivo son diferentes, las neuronas sonrespondiendo de la misma manera. Los resultados de esa investigación también dieron una fuerte evidencia de que puede existir un conjunto almacenado de motivos de procesamiento de señales que es potencialmente compartido por diferentes sistemas sensoriales e incluso diferentes especies.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Original escrito por Beth Miller. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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