Los investigadores han explicado cómo se desarrollan las cortezas visuales de forma única en los cerebros de diferentes especies de mamíferos. Un equipo de investigación de KAIST dirigido por el profesor Se-Bum Paik del Departamento de Ingeniería Bio e Cerebral ha identificado un único factor biológico, la relación de mapeo retinocortical, que predice distintas organizaciones corticales en todas las especies de mamíferos.
Este nuevo hallazgo ha resuelto un rompecabezas de larga data en la comprensión de la neurociencia visual con respecto al origen de las arquitecturas funcionales en la corteza visual. El estudio publicado en Informes de celda el 10 de marzo demuestra que la variación evolutiva de los parámetros biológicos puede inducir el desarrollo de distintos circuitos funcionales en la corteza visual, incluso sin mecanismos de desarrollo específicos de la especie.
En la corteza visual primaria V1 de los mamíferos, la sintonización neural a la orientación del estímulo visual se organiza en uno de dos patrones topográficos distintos entre las especies. Mientras que los primates tienen mapas de orientación en columnas, se observa una organización de tipo sal y pimienta en los roedores.
Durante décadas, este fuerte contraste entre las organizaciones corticales ha generado preguntas fundamentales sobre el origen de las arquitecturas funcionales en el V1. Sin embargo, se desconoce si estos patrones reflejan mecanismos de desarrollo dispares en los taxones de mamíferos, o simplemente se originan a partir de variaciones en los parámetros biológicos bajoUn proceso de desarrollo universal.
Para identificar un determinante que predice distintas organizaciones corticales, el profesor Paik y sus investigadores Jaeson Jang y Min Song examinaron la condición exacta que genera las organizaciones de columnas y sal y pimienta, respectivamente. A continuación, aplicaron un modelo matemático para investigar cómo funciona la topografía.la información del patrón de mosaico retiniano subyacente podría mapearse de manera diferente en un espacio cortical, dependiendo de la condición del mapeo.
El equipo de investigación demostró que la relación de mapeo de alimentación retinocortical parecía estar correlacionada con la organización cortical de cada especie. En las simulaciones del modelo, el equipo descubrió que pueden surgir distintos circuitos corticales de diferentes áreas V1 y células ganglionares retinianas RGC tamaños de mosaico. El modelo de muestreo matemático del equipo muestra que el mapeo retinocortical es un determinante principal en la topografía de la organización cortical, y esta predicción fue confirmada por el análisis de parámetros neuronales de los datos de ocho especies de mamíferos filogenéticamente distintos.
Además, los investigadores probaron que el teorema de muestreo de Nyquist explica esta división paramétrica de la organización cortical con alta precisión. Mostraron que un modelo matemático predice que la organización del ajuste de orientación cortical hace una transición aguda alrededor de la frecuencia de muestreo de Nyquist, explicando por qué la corticalLas organizaciones se pueden observar en organizaciones columnares o de sal y pimienta, pero no en intermedios entre estas dos etapas.
El profesor Paik dijo: "Nuestros hallazgos tienen un impacto significativo para comprender el origen de las arquitecturas funcionales en la corteza visual del cerebro, y proporcionarán un amplio avance conceptual, así como conocimientos avanzados sobre el mecanismo subyacente del desarrollo neuronal en especies evolutivamente divergentes"
Continuó, "Creemos que nuestros hallazgos serán de gran interés para los científicos que trabajan en una amplia gama de campos como la neurociencia, la ciencia de la visión y la biología del desarrollo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por El Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea KAIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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