Ves la harina en la despensa, así que la alcanzas. Ves que el semáforo cambia a verde, así que pisas el acelerador. Si bien el vínculo entre ver y luego moverte en respuesta es simple y esencial para la existencia cotidiana,los neurocientíficos no han podido ir más allá de debatir dónde está el enlace y cómo se hace. Pero en un nuevo estudio en Comunicaciones de la naturaleza , un equipo del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT proporciona evidencia de que una región cerebral crucial llamada corteza parietal posterior PPC juega un papel importante en la conversión de la visión en acción.
"La visión al servicio de la acción comienza con los ojos, pero luego esa información tiene que transformarse en comandos motores", dijeron el autor principal Mriganka Sur, Paul E. y Lilah Newton, profesora de neurociencia en el Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas"Este es el lugar donde comienza esa planificación".
Sur dijo que el estudio puede ayudar a explicar un problema particular en algunas personas que han sufrido lesiones cerebrales o derrames cerebrales, llamado "negligencia hemispatial". En tales casos, las personas no pueden actuar ni percibir objetos en un lado de su cuerpo.campo visual. Sus ojos y cuerpos están bien, pero el cerebro simplemente no produce la noción de que haya algo allí para desencadenar la acción. Algunos estudios han implicado daños al PPC en tales casos.
En el nuevo estudio, el equipo de investigación identificó el papel exacto del PPC en ratones y mostró que contiene una mezcla de neuronas sintonizadas con el procesamiento visual, la toma de decisiones y la acción.
"Esto hace que el PPC sea un conducto ideal para el mapeo flexible de señales sensoriales en acciones motoras", dijo Gerald Pho, un ex estudiante graduado en el laboratorio Sur que ahora está en la Universidad de Harvard. Pho es coautor principal con Michael Goard,un ex becario postdoctoral del MIT ahora en la UC Santa Bárbara.
Ratón ver, ratón hacer
Para hacer la investigación, el equipo entrenó a los ratones en una tarea simple: si veían que un patrón de rayas en la pantalla se movía hacia arriba, podían lamer una boquilla para obtener una recompensa líquida, pero si veían que las rayas se movían hacia un lado, deberíanno lamer, para que no obtengan un líquido amargo. En algunos casos estarían expuestos a los mismos patrones visuales, pero la boquilla no emergería. De esta manera, los investigadores podrían comparar las respuestas de las neuronas al patrón visual con osin potencial para la acción motora.
Mientras los ratones observaban los patrones visuales y tomaban la decisión de lamer, los investigadores registraban la actividad de cientos de neuronas en cada una de las dos regiones de su cerebro: la corteza visual, que procesa la vista, y el PPC, que recibeentrada de la corteza visual, pero también entrada de muchas otras regiones sensoriales y motoras. Las células en cada región fueron diseñadas para brillar más intensamente cuando se activaron, dando a los científicos una indicación clara de cuándo se comprometieron con la tarea.
Como se esperaba, las neuronas de la corteza visual se iluminaban principalmente cuando aparecía y se movía el patrón, aunque estaban divididas de manera uniforme entre responder a un patrón visual u otro.
Las neuronas en el PPC mostraron respuestas más variadas. Algunas actuaron como las neuronas de la corteza visual, pero la mayoría alrededor del 70 por ciento estaban activas en función de si el patrón se movía de la manera correcta para lamer hacia arriba y solo si la boquilla estaba disponible.En otras palabras, la mayoría de las neuronas PPC respondieron selectivamente no solo a ver algo, sino a las reglas de la tarea y la oportunidad de actuar en la señal visual correcta.
"Muchas neuronas en el PPC parecían estar activas solo durante combinaciones particulares de entrada visual y acción motora", dijo Goard. "Esto sugiere que, en lugar de desempeñar un papel específico en el procesamiento sensorial o motor, pueden vincular de manera flexible sensorial y motorainformación para ayudar al mouse a responder adecuadamente a su entorno "
Pero incluso el error ocasional fue instructivo. Considere el caso cuando la boquilla estaba disponible y las rayas se movían hacia los lados. En ese caso, un ratón no debería lamerse aunque pudiera. Las neuronas de la corteza visual se comportaron de la misma manera independientemente de la del ratóndecisión, pero las neuronas PPC fueron más activas justo antes de que un ratón lamiera por error, que justo antes de que un ratón no lamiera. Esto sugirió que muchas neuronas PPC están orientadas a actuar.
revocación de la regla
Aún no totalmente convencidos de que el PPC codificara la decisión de lamer basándose en ver el movimiento correcto de la banda, los investigadores cambiaron las reglas de la tarea. Ahora, la boquilla gotearía la recompensa al lamer el patrón de banda lateral y emitiría ellíquido amargo cuando las rayas se movieron hacia arriba. En otras palabras, el ratón todavía veía las mismas cosas, pero lo que significaban para la acción se había invertido.
Con los mismos ratones reentrenados, los investigadores volvieron a observar las mismas neuronas en las mismas regiones. Las neuronas de la corteza visual no cambiaron su actividad en absoluto. Las que siguieron el patrón ascendente o lateral aún lo hicieron como antes.Lo que los ratones estaban viendo, después de todo, no había cambiado.
Sin embargo, las respuestas neuronales en PPC cambiaron junto con las reglas de acción. Las neuronas que se habían activado selectivamente para patrones visuales ascendentes ahora respondían en lugar de patrones laterales. En otras palabras, el aprendizaje de las nuevas reglas era directamente evidente en la actividad modificadade neuronas en el PPC. Por lo tanto, los investigadores observaron un correlato directo del aprendizaje a nivel celular, lo que implica fuertemente al PPC como un nodo crítico para donde ver se encuentra y actuar sobre esa información.
"Si cambiaste las reglas de los semáforos de modo que el rojo significa ir, la entrada visual seguiría siendo impulsada por los colores, pero el enlace con las neuronas de salida del motor cambiaría, y eso sucede en el PPC", dijo Sur.
Los hallazgos extienden los resultados anteriores realizados por otros investigadores en primates, escribieron los investigadores, sugiriendo que los ratones tienen la similitud necesaria para ayudar a futuros estudios de la PPC.
"Nuestra comprensión de cómo se calculan las decisiones y se hacen las transformaciones visomotoras, será muy ayudada por futuros análisis a nivel de circuito de la función PPC en este poderoso sistema modelo", concluyeron.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Picower en el MIT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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