Los científicos informan que han descubierto una conexión previamente ignorada entre las neuronas en dos áreas distintas del cerebro de los mamíferos. Las neuronas, dicen, controlan el sentido del tacto, y sus experimentos en ratones ofrecen información sobre el mapeo de los circuitos cerebrales que es responsable de la normalidady percepción anormal y movimientos vinculados al tacto.
Los resultados de los experimentos se resumen en la edición del 29 de mayo de Informes de celda .
"Los neurocientíficos tienen mucho que aprender sobre los circuitos que organizan el tacto. Debido a que el sentido del tacto juega un papel importante en cómo nos movemos y entendemos el mundo, y afecta la percepción del dolor, es importante saber qué neuronas se conectan con otrasneuronas y lo que sucede con las señales entre estas células transmisoras de impulsos en el cerebro ", dice Daniel O'Connor, Ph.D., profesor asociado de neurociencia en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
A menudo, dice, experimentamos contacto pasivo, por ejemplo, la sensación de la ropa en nuestro cuerpo o la sensación de una silla en la que estamos sentados. Pero cuando tocamos activamente, digamos presionando un objeto para ver si escon fuerza o moviendo nuestra mano hacia adelante y hacia atrás para ver si es suave, combinamos el sentido del tacto con el movimiento. Y este procesamiento, tan vital para nuestras vidas e incluso para la supervivencia, ocurre rápido, a veces en menos de una milésima de segundo, dice O'Connor.
En humanos, dice O'Connor, la reacción ocurre en un área del cerebro llamada corteza somatosensorial, que se extiende a lo largo del área donde se coloca una diadema para auriculares en la cabeza. Esta tira del cerebro es donde se encuentran todos los datos sensoriales sobreel tacto se procesa. Se divide en dos áreas principales: S1, la corteza somatosensorial primaria, que se extiende a lo largo de la región de la banda para la cabeza, y S2, la corteza somatosensorial secundaria, que está más cerca de las orejas.
Las áreas S1 y S2 de la corteza se dividen aún más en seis capas de tejido. Trabajando con ratones, O'Connor y su equipo realizaron una mirada cercana a las neuronas en la capa 4 de la corteza. Durante mucho tiempo se pensó que estas capas4 neuronas en la corteza reciben información sensorial del mundo exterior y luego la transmiten a otras neuronas en la misma región local. Las neuronas envían señales químicas y eléctricas extendiendo los brazos o "axones" a otras neuronas.
Para la primera parte del estudio, O'Connor y su equipo en el Departamento de Neurociencia de Johns Hopkins Solomon H. Snyder, Brain Science Institute y Kavli Neuroscience Discovery Institute estudiaron a más de 47 ratones al tocar repetidamente sus bigotes y alumbrar una luza través de su cráneo. O'Connor dice que los cerebros de ratones y humanos tienen características similares, incluidas las estructuras celulares. Los ratones usan sus bigotes como los humanos usan sus dedos y manos, por lo que muchos científicos enfocan sus experimentos en estas estructuras en forma de pelo en los animales como sustitutos del contacto humano.sensores
Para determinar la ubicación de las neuronas que responden al tacto, los investigadores arrojaron luz sobre el cerebro y utilizaron una peculiaridad de la fisiología del cerebro: cuanto más actividad cerebral, más luz se absorbe. Luego, en las áreas del cerebro identificadas por el experimento de la luz,los científicos inyectaron trazadores químicos que viajaron a lo largo de las neuronas para encontrar dónde extendían sus axones y emitían señales químicas.
"Para nuestra sorpresa, encontramos en ratones que las neuronas de la capa 4 en la región S2 estaban extendiendo sus axones más allá de su área local, hasta llegar a las neuronas en la región S1", dice O'Connor.
Las regiones S1 y S2 de la corteza en ratones y humanos se sientan junto a las áreas del cerebro que controlan el movimiento. "Eso no es una coincidencia. Creemos que es por diseño, porque hay un vínculo entre el movimiento y la sensación", dice O 'Connor.
O'Connor y su equipo ampliaron su investigación para explorar cómo funcionan las neuronas de la capa 4. Entre los ratones, monitorearon miles de neuronas, incluidas las neuronas de la capa 4 que enviaron sus axones a S1, con electrodos que registran la actividad por milisegundos.Los científicos movieron bigotes en los ratones con movimientos calibrados controlados por computadora.
Los científicos pudieron identificar las neuronas de la capa 4 en las regiones corticales S1 y S2 que se activaron en los primeros 10 milisegundos de cada movimiento de bigotes ". Debido a que reaccionan tan rápido, implica que el ciclo de retroalimentación se produce tan pronto comola experiencia táctil ocurre ", dice O'Connor.
Usando microscopios sofisticados, los científicos luego se enfocaron en los axones que se extendían desde la región S2 a S1. Movieron los bigotes de los ratones hacia arriba y hacia abajo y hacia adelante y hacia atrás, simulando cómo los ratones usan sus bigotes para percibir la dirección del tacto.Alrededor del 10 por ciento de las neuronas de la capa 4 se activaron mediante direcciones específicas de movimiento.
Cuando O'Connor y su equipo bloquearon la actividad en las neuronas de la capa 4 en la región S2 utilizando moléculas silenciadoras activadas por la luz, las neuronas en la región S1 respondieron menos específicamente a los movimientos hacia arriba y hacia abajo o hacia adelante y hacia atrás de los bigotes: las neuronasya no se "preocupaba" mucho por la dirección del movimiento.
"Esto nos dice que el ciclo de retroalimentación entre las neuronas S2 de la capa 4 y S1 mejora la codificación de la información sobre la orientación o dirección del tacto", dice O'Connor.
Además de ayudar a los científicos a comprender los circuitos cerebrales involucrados en el tacto, el trabajo, dice O'Connor, podría algún día informar la comprensión y el posible tratamiento de algunos trastornos cerebrales que involucran el movimiento y el tacto, como los accidentes cerebrovasculares y el dolor crónico.
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Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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