Utilizando pulsos de luz, los científicos de Berlín recientemente han logrado controlar las oscilaciones theta en el cerebro del ratón. Descubrieron que estas ondas cerebrales coordinan el movimiento, permitiendo la señalización entre regiones cerebrales distantes, un código común para controlar los estados mentales y el comportamiento.
Las oscilaciones Theta se descubrieron en Berlín-Buch hace casi 80 años, pero a pesar de décadas de investigación intensiva, la función de este ritmo seguía siendo difícil debido a la falta de herramientas para controlarlo y manipularlo experimentalmente. Las ondas Theta se producen en varias regiones del cerebro,incluyendo el hipocampo, una parte del cerebro donde las llamadas "células de lugar" codifican la ubicación específica de animales o humanos durante la navegación. Pero hasta hace poco, no se sabía cómo o si las oscilaciones theta podían controlar el comportamiento durante la exploración.
Un equipo de investigadores dirigido por Tatiana Korotkova y Alexey Ponomarenko en el FMP Institute / NeuroCure Cluster of Excellence en Berlín utilizó la optogenética para controlar las oscilaciones theta en ratones. Apuntaron moléculas sensibles a la luz en las conexiones neuronales desde el marcapasos principal del ritmo thetahacia el hipocampo, y excitó estas vías utilizando una fibra óptica. "Fue fascinante ver que una parte tan importante de la actividad de la red cerebral, el ritmo theta, simplemente seguía el ritmo de la luz que brillaba en el cerebro".- Recuerden a los estudiantes de doctorado Franziska Bender y Maria Gorbati.
El control optogenético 'ajustó' las oscilaciones theta, volviéndolas más regulares y aislándolas de otras influencias como las entradas sensoriales. Por lo tanto, este método abrió el camino para responder preguntas de larga data sobre el impacto de la actividad rítmica theta en el comportamientoAquí la primera sorpresa esperaba a los investigadores: a medida que el ritmo en el hipocampo se regularizaba optogenéticamente, los ratones cambiaron la forma en que se movían a través del entorno. Los animales se movieron más despacio y con una velocidad más constante dependiendo de la regularidad ajustada experimentalmente de las oscilaciones theta.
"Los ritmos cerebrales funcionan como semáforos, que indican cuándo ciertas células neuronales deben dispararse y cuándo deben permanecer en silencio", resumió Alexey Ponomarenko. "Las oscilaciones más regulares actúan como semáforos verdes repetidos a intervalos regulares. Con oscilaciones theta ordenadas, actividadde muchos 'vehículos' - poblaciones de células en el hipocampo - parece ser más consistente con el tiempo "
La segunda sorpresa fue que no solo la corteza, sino también otras regiones cerebrales evolutivamente mucho más antiguas respondieron a los "semáforos" en el hipocampo y participaron en el ajuste del comportamiento de los animales. Las ondas theta del hipocampo se transfieren a través del tabique lateral ahipotálamo, un importante centro de control cerebral que integra señales vitales como el hambre y la excitación. "Durante muchos años, se estudió el papel de las oscilaciones del hipocampo en la codificación espacial y la memoria para comprender cómo recordamos nuestras experiencias cotidianas", dice Tatiana Korotkova.sabemos que la imagen 'cognitiva' del entorno construida por el hipocampo también es leída por las regiones cerebrales que pueden regular directamente la actividad exploratoria ".
El cerebro está compuesto por muchas redes entrelazadas con una organización inmensamente diferente, incluidos diferentes 'idiomas' neuronales, que aún necesitan trabajar juntos para garantizar la supervivencia de un organismo. "Ya sabíamos que las redes cerebrales se comunican por sincronización, pero nuestro 'diccionario'aunque la decodificación de esta actividad nunca se ha probado en una conversación. Con la optogenética, ahora es posible participar en esta comunicación, aprender el significado exacto de la señalización o las palabras en el vocabulario de sincronización y ampliar nuestro diccionario ", explica Alexey Ponomarenko.Los investigadores están convencidos de que la manipulación optogenética en tiempo real de las oscilaciones de la red neuronal puede ayudar aún más a descubrir el papel causal de la dinámica cerebral en el comportamiento, y también promover la comprensión mecanicista de los trastornos mentales.
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Materiales proporcionado por Forschungsverbund Berlin eV FVB . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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