Al trabajar con ratones de conteo de puntos que atraviesan un laberinto de realidad virtual, los científicos de la Facultad de Medicina de Harvard descubrieron que para navegar en el espacio, los cerebros de los roedores se basan en una cascada de señales neuronales que culminan en una sola decisión que incita al animal a elegiruna dirección sobre otra.
Los resultados, publicados el 3 de octubre en Neurociencia de la naturaleza , dibuje una imagen de recopilación de información espacial, procesamiento y toma de decisiones que es más compleja de lo que se pensaba.
El estudio HMS desafía el modelo tradicional de décadas de antigüedad, que propone que tomar una decisión espacial simple es el resultado de una competencia directa entre dos o más vías neurales distintas, prevaleciendo una señal para suprimir a las otras.
"Esta visión ganadora es elegante pero quizás algo simplificada", dijo el autor del estudio Chris Harvey, profesor asistente de neurobiología en la Facultad de Medicina de Harvard. "Nuestros hallazgos sugieren que grupos de neuronas realizan un seguimiento de todas las señales visuales yuse esta información para informar las decisiones. No es necesario que haya una competencia real entre dos o más vías, al menos no en las áreas del cerebro que se cree están involucradas en la toma de decisiones ".
En ese sentido, agregaron los investigadores, la toma de decisiones del ratón se asemeja al acto humano de acumular y sopesar toda la evidencia antes de tomar una decisión.
Los investigadores dicen que sus hallazgos son un primer paso en una búsqueda para desenredar los mecanismos de la formación de la memoria humana, un proceso neurológico fundamental que sigue siendo poco conocido. Desentrañar lo que sucede en las células nerviosas durante la formación de la memoria puede ayudar a iluminar fallas críticas que ocurren enmemoria a corto plazo y conducen a una toma de decisiones deteriorada en una variedad de trastornos neuropsiquiátricos y neurodegenerativos.
"Una vez que desentrañamos los diferentes patrones y circuitos de trabajo en el cerebro durante la formación de la memoria y la toma de decisiones, podemos comenzar a buscar diferencias en los patrones de conectividad que subyacen a las anormalidades", dijo Harvey. "Esto nos puede dar una idea de cómoestos procesos pueden ser defectuosos en condiciones neurodegenerativas y trastornos neuropsiquiátricos "
Para los experimentos, los ratones fueron entrenados para contar hasta seis puntos a cada lado de un laberinto virtual en forma de T proyectado en una pantalla frente a ellos. Los ratones tuvieron que elegir la dirección que muestra la mayor cantidad de puntos y giraren esa direccion.
La tarea, exquisitamente compleja para los estándares de los roedores, es similar a la forma en que los humanos usan las señales de la calle y los puntos de referencia para maniobrar en el espacio para llegar a un destino. Para prepararse para el desafío del laberinto simulado, los ratones fueron entrenados en el transcurso de unmás o menos un mes, aprendiendo a contar hasta seis puntos y elegir ir a la izquierda o la derecha según la cantidad de puntos proyectados en la pantalla. Cuando un animal hizo el giro correcto, fue recompensado con unos tragos de agua endulzada.
Para sus experimentos, los científicos se centraron en las neuronas en la corteza parietal posterior, la parte del cerebro donde convergen la entrada sensorial visual y la acción motora. Para visualizar la actividad neuronal en tiempo real, los investigadores inyectaron a los ratones un virus que indujo su cerebrolas células brillan, o fluorescen, cada vez que un impulso eléctrico se activa por algo que el ratón ve. El enfoque permitió a los científicos trazar una "rejilla eléctrica" que muestra los cambios momento a momento en miles de neuronas a medida que los animales encontraron señales, recuperadasrecuerdos a largo plazo y tomé una decisión.
Los patrones eléctricos mostraron que para tomar la decisión correcta, el mouse tenía que confiar en la memoria a corto plazo, recordando cuántos puntos vio en un lado unos segundos antes, y luego convertir esta memoria en acción motora, o la acción de girar hacia la izquierda o hacia la derecha. Sorprendentemente, múltiples señales nerviosas convergieron a la vez antes de que el ratón hiciera un giro, lo que sugiere que los animales pesaron todas las señales disponibles antes de tomar una decisión.
Los resultados también mostraron que las células cerebrales no se detenían y se reiniciaban cada vez que se tomaba una decisión. En cambio, las neuronas mantenían un registro de "cinta de teletipo" de las cosas que sucedieron en el pasado, un catálogo cada vez mayor a medida que se adquirían nuevas experiencias.
Los resultados sugieren que incluso las opciones más simples, como girar a la izquierda o la derecha, son el resultado de múltiples señales neuronales desencadenadas por señales encontradas recientemente, que luego se propagan de una manera compleja pero bien organizada y convergen en una sola decisión.Ese proceso, dijeron los investigadores, es una elegante ilustración de cómo observar una señal forma una memoria a corto plazo, lo que, a su vez, lleva a una decisión.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Original escrito por Ekaterina Pesheva. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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