Los ratones, a diferencia de los gatos y los perros, pueden mover sus bigotes para trazar un mapa de su entorno, del mismo modo que los humanos usan sus dedos para construir una imagen en 3D de una habitación oscura.
Los investigadores de la Universidad de California en Berkeley han reconstruido por primera vez el mapa de bigotes que un ratón crea de su entorno para navegar por su mundo, atrapar insectos y evitar gatos.
Estos no son los mapas cerebrales típicos que muestran qué células cerebrales se activan cuando se ajusta un bigote en particular o, en humanos, el llamado mapa de homúnculo en la corteza humana de los receptores táctiles en la piel.
"No es un mapa corporal sino un mapa espacial del área alrededor de la cabeza del animal que está siendo escaneada por los bigotes: una cosa totalmente nueva que no se ha mostrado antes en ninguna especie", dijo Hillel Adesnik, asistente de UC Berkeleyprofesor de biología molecular y celular.
Los humanos también pueden tener mapas sensoriales del mundo exterior codificados en las neuronas de la corteza cerebral del cerebro, dijo Adesnik, no solo mapas táctiles, sino también mapas de lo que vemos y oímos, y quizás nuestros otros sentidos.
Adesnik y sus colegas publicaron sus resultados en la edición actual de la revista neurona , ahora disponible en línea.
comportamiento de batido
Los investigadores estudian los bigotes de roedores porque los nervios sensoriales en la base de cada bigote se conectan a estructuras bien definidas en la corteza o capa externa del cerebro, llamadas columnas de barril, porque tienen forma de barril.los 24 bigotes faciales grandes del mouse tienen una columna de barril asociada que se activa cuando el bigote encuentra un objeto. Toda la corteza del barril mide entre 2.5 y 3 milímetros de ancho.
Los neurocientíficos han mapeado minuciosamente estas columnas en las últimas décadas y continúan estudiándolas para descubrir cómo los circuitos cerebrales procesan, almacenan y usan la información sensorial.
Adesnik, sin embargo, estaba más interesado en cómo el cerebro realmente usa la información del bigote para construir una imagen del mundo alrededor de la cabeza.
"Más allá del alcance de los bigotes, los roedores usan la visión y las señales auditivas y olfativas para explorar el mundo, pero debido a que su visión cercana es muy borrosa, cerca de la cara los roedores usan el tacto", dijo. "Con sus bigotesescanean el mundo de la misma manera que escaneamos con nuestra mano por la noche en la mesa de noche para buscar nuestro teléfono celular "
La pregunta que hizo fue: "¿Cómo representa un animal el espacio en su corteza para que pueda localizar y luego identificar un objeto para que pueda ejecutar una acción, como levantar el teléfono o, para los roedores, identificar algo que quiere?¿comer?"
La respuesta se encuentra en una capa de células en el grosor más externo de la corteza somatosensorial del ratón. Mientras que las células del barril en la capa cortical precedente, la capa 4, están modeladas de acuerdo con los bigotes, las neuronas en las capas 2 y 3 reciben información de varioscélulas de barril a la vez y procesan esta información. La capa 4 tiene solo 200 micras de profundidad, mientras que las capas 2 y 3 tienen aproximadamente 300 micras de profundidad.
"La hipótesis era que las capas 2 y 3, que están a un paso de la capa 4, no solo están codificando bigotes; tal vez están codificando espacio, es decir, el espacio que los bigotes están escaneando actualmente", dijo Adesnik. "Ustedpuede pensar en él como el campo de visión del mouse mientras mueve sus bigotes. Quizás haya un mapa que represente ese espacio, y no los bigotes ".
Con el uso de imágenes de calcio de dos fotones, que permite una localización más precisa de las células nerviosas marcadas con fluorescencia en el interior del tejido cerebral, Adesnik pudo mapear cómo responden las células en las capas 2 y 3 cuando los ratones batieron sus bigotes y encontraron objetos cerca de su cabezaEn la mayoría de los estudios anteriores, los ratones fueron sedados o anestesiados y los experimentadores movieron un bigote a la vez. En este estudio, los animales estaban despiertos y movían sus bigotes hacia los objetos mientras corrían en una cinta de correr.
Sus grabaciones de activación celular a través de una ventana en el cráneo revelaron un mapa uniforme del espacio físico que el ratón estaba explorando con sus bigotes, no un mapa de actividad específica de bigotes.
"Creemos que en la capa 4, las neuronas realmente se preocupan por los bigotes, pero no por el espacio escaneado", dijo, "mientras que en 2 y 3 se están integrando sobre bigotes, tal vez incluso realizando una operación matemática, como suavizar múltiplesbigotes, que codifica la ubicación horizontal absoluta del objeto en el marco de referencia de la cabeza del animal ".
El mapa cambia continuamente a medida que el animal mueve la cabeza.
Los hallazgos sugieren que los humanos también pueden tener un mapa táctil suave del espacio que nos rodea en la corteza somatosensorial; no solo una representación de los dedos, sino una representación de dónde está escaneando actualmente la mano, dijo.
Adesnik y sus colegas de laboratorio ahora están mirando áreas más altas de la corteza, que probablemente procesen más información para identificar objetos como presas y conectarse con neuronas motoras para provocar un ataque repentino.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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