A medida que avanzamos en nuestra vida cotidiana, estamos constantemente bombardeados por un flujo constante de información sensorial. Tome una rutina matutina típica, por ejemplo, despertado por una alarma aguda, el fuerte aroma del café recién hecho y las luces de frenoy bocinas de tráfico de hora punta. En el transcurso de un solo día, experimentamos miles de señales diferentes en todos los sentidos.
A pesar de las numerosas señales caóticas que encontramos, nuestros cerebros hacen un trabajo notable al ensamblarlos y procesarlos; permitiéndonos dar sentido al mundo que nos rodea. Este procesamiento puede tomar forma de maneras muy notables, como nuestra visión y audición, perotambién ocurre de manera más sutil e inesperada. Por ejemplo, cuando aprendemos un nuevo movimiento, nuestro cerebro constantemente realiza un seguimiento de las señales sensoriales que nos rodean. Esta instantánea sensorial ayuda a instruir y guiar el aprendizaje motor para que cuando nos encontremos con el mismo contexto nuevamente,será más probable que realice el movimiento de mejor manera.
Aunque existe un gran conocimiento que respalda la idea de que las señales sensoriales benefician el aprendizaje motor, los circuitos cerebrales precisos y los mecanismos que unen a estos dos se han debatido en los últimos años. Arrojando nueva luz sobre este tema, un artículo publicado recientemente en neurona del laboratorio del Dr. Jason Christie, Líder del Grupo de Investigación del Instituto Max Planck de Florida para la Neurociencia MPFI, ha revelado que una vía especial de entrada al cerebelo parece ser la clave para codificar la información sensorial.
El cerebelo es una estructura única dentro del cerebro que desempeña un papel fundamental en la coordinación motora y el aprendizaje que mejora los movimientos. Al recibir muchas entradas de varias regiones del cerebro, el cerebelo se integra y envía información refinada a través de un solo tipo de neuronallamada célula de Purkinje. Una aportación importante a las células de Purkinje son las proyecciones de largo alcance llamadas fibras trepadoras.
"Las fibras de escalada son muy conocidas y ampliamente estudiadas en el campo", describe el Dr. Michael Gaffield, investigador del Christie Lab y primer autor de la publicación. "Estas fibras forman conexiones de largo alcance con el cerebelo y sonse cree que proporciona señales motoras instructivas y transmite información sensorial. Pero en los últimos años se ha sugerido que los circuitos locales dentro del cerebelo, como las fibras paralelas o las interneuronas de la capa molecular, también pueden desempeñar un papel en la codificación de la información sensorial ".
Para investigar, el equipo usó imágenes de calcio de dos fotones para monitorear la actividad de las células de Purkinje dentro del cerebelo de los ratones mientras presentaba varios estímulos sensoriales auditivos, visuales y somatosensoriales. Luego aislaron y evaluaron cambios en la actividad de las células de Purkinje que directamentecorrespondía al momento de cada estímulo individual y aporte de fibra trepadora.
"Dentro de cada célula de Purkinje, vimos una mejora constante de la actividad cada vez que se presentaba un estímulo sensorial. Pero la mejora no era exactamente la misma en los tres tipos sensoriales, variaba según el tipo de estímulo presentado", explica Gaffield.
A continuación, los científicos de MPFI examinaron si otros tipos de células además de las fibras trepadoras contribuyeron directamente a la actividad sensorial mejorada que se observa en las células de Purkinje. Utilizando las técnicas de inactivación optogenética supresión de la actividad neuronal usando luz e inhibición quimiogenética supresión de la actividad neuronal usandomedicamentos, el equipo pudo inhibir tipos de células individuales en el circuito cerebeloso local. A pesar de alterar la actividad local, no se produjo ningún cambio en la actividad sensorial mejorada de las células de Purkinje. Sin embargo, al inhibir directamente la actividad de la fibra trepadora, se abolió la mejora; indicando que las fibras trepadoras solas son responsables de transmitir información sensorial al cerebelo.
Llevando su investigación un paso más allá, el laboratorio Christie fue pionero en una técnica novedosa que les permitía monitorear la actividad de las proyecciones axonales de fibra trepadora. Descubrieron que al presentar estímulos sensoriales, los cambios graduales en la actividad presináptica de las fibras trepadoras estaban representados con precisiónen las células de Purkinje; la actividad más fuerte en la fibra trepadora se reflejó con precisión por una actividad más fuerte en las células de Purkinje con las que se conectan.
"Nuestros resultados en realidad fueron una sorpresa", señala el Dr. Christie. "Tradicionalmente se pensaba que las señales sensoriales que llegaban al cerebelo eran integradas y procesadas por las células de Purkinje utilizando conexiones locales. Nuestros resultados demuestran que las células de Purkinje son simplementereflejando lo que está haciendo la escalada. Esto significa que una región más distal del cerebro está haciendo el procesamiento real de la información sensorial y simplemente transmitiéndola al cerebelo ".
"Dado que la actividad celular de Purkinje es de importancia crítica para el aprendizaje motor, ahora estamos en el proceso de observar la actividad derivada de los sentidos durante los comportamientos motores más complejos", describe el Dr. Christie. "Con suerte podremos descubrir los mecanismos neuronales que subyacenla capacidad única de la fibra trepadora para transmitir información sensorial y cómo el aprendizaje se beneficia de este esquema de codificación ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Florida para la Neurociencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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