Es la parte del cerebro que se asegura de que no puedas hacerte cosquillas. El cerebelo, una región del tamaño de una manzana cerca de la base del cráneo, detecta que tus propios dedos son los que intentan hacer cosquillas y cancela tu respuesta habitual.
Ahora, un equipo internacional de investigadores ha aprendido algo sorprendente sobre esta región, que a pesar de su pequeño tamaño contiene aproximadamente la mitad de todas las neuronas en el cerebro. Estas neuronas, que se pensaba que se disparaban muy raramente, ya que captan información de los sentidos, de hecho, son mucho más activos de lo que se sospechaba anteriormente. El hallazgo, publicado el 20 de marzo en la revista Neurociencia de la naturaleza , puede indicar un cambio importante en nuestra comprensión de cómo el cerebelo codifica la información.
"La gente solía pensar que la capa de neuronas de entrada del cerebelo era poco activa y codificaba solo la información recopilada del mundo externo", dijo Sam Wang, profesor de biología molecular y del Instituto de Neurociencia de Princeton, y coautor principalen el estudio "Resulta que se iluminan como un árbol de Navidad y transmiten información tanto desde fuera del cuerpo como desde otras áreas dentro del cerebro".
El estudio es el primero en observar la actividad de estas neuronas, conocidas como células granulares, en los cerebros de los animales vivos mientras aprenden una tarea, dijo Javier Medina, profesor asociado y Cátedra Vivian L. Smith de Neurocienciaen el Baylor College of Medicine y coautor principal con Wang. "Sabíamos muy poco acerca de cómo estas neuronas en el cerebelo se activaban cuando el cerebro se comportaba", dijo.
Las células se agrupan en un nudo denso en el cerebro, lo que las hace difíciles de estudiar. A través de los avances en las técnicas de imágenes cerebrales y algoritmos informáticos que desenredan las señales, el equipo pudo explorar en detalle los patrones de activación de estas neuronas mientraslos ratones estaban aprendiendo un comportamiento.
Los investigadores esperaban que solo se dispararan unas pocas células granulares en un momento dado, de acuerdo con ideas que se remontan a la década de 1960. La teoría común afirmaba que los patrones de disparo dispersos creaban una especie de código neuronal por el cual cada patrón de disparo representaba undiferentes estímulos o estímulos sensoriales. La teoría ayudó a explicar por qué hay tantas células granulares: los patrones de disparo distintos que involucran solo algunos de los millones de células granulares permitirían al cerebro asignar un patrón de disparo diferente a cada estímulo, por ejemplo, unpatrón de disparo diferente para el toque de los dedos versus el toque de un plumero.
De acuerdo con la teoría vigente, estos patrones de disparo luego transmiten esa información a otras partes del cerebelo, que procesan la información y la envían a otras partes del cerebro para un mayor procesamiento, o a las neuronas motoras que le dicen al cuerpo cómoactuar, por ejemplo, ignorar los propios dedos o golpear los dedos cosquilleantes de un amigo.
En cambio, los investigadores descubrieron que no solo había muchas neuronas disparando a la vez para codificar información sensorial, sino que esos patrones también codificaban no solo información externa sino también señales de otras partes del cerebro. En ratones que estaban aprendiendo a asociar un destello deluz con una bocanada de aire dirigida al ojo, los patrones de disparo de las células granulares codifican información sobre la luz entrante, así como la predicción de que la bocanada de aire era inminente. No solo las células granulares captaron información puramente sensorial: una luz esintermitente, pero también recibieron señales de otras partes del cerebro de que algo iba a suceder que requería un parpadeo.
"Su cerebro está constantemente hablando consigo mismo", dijo Wang. "Encontramos que las células granulares no solo producen la predicción sino que también la reciben. Están en una conversación continua, procesando constantemente la información para actualizarla momento a momentola situación, lo que lleva a una conversación dinámica de ida y vuelta dentro del cerebro ".
Las técnicas desarrolladas por Wang y sus colegas permiten a los investigadores espiar esta conversación. Mediante el uso de tintes fluorescentes que destellan cuando se disparan las neuronas, junto con un método de imagen extremadamente potente llamado microscopía láser de dos fotones, los investigadores pueden ver la actividad neuronal en el interior del cerebro.
"La investigación previa se realizó midiendo señales eléctricas, a menudo en animales anestesiados, y esos métodos no permitieron a los investigadores ver la actividad de alta densidad que observamos", dijo Aleksandra Badura, coautora del estudio querealizó la investigación como un asociado de investigación postdoctoral de Princeton, y que ahora está en el Instituto de Neurociencia de los Países Bajos. "Las células granulares se consideraron como estaciones de retransmisión, simplemente transmitiendo mensajes de otras partes del cerebro a las células de salida. Lo que mostramos esque estas células mismas pueden llevar una señal predictiva "
Sin embargo, debido a que las células están tan densamente empaquetadas, ver qué señales provienen de las neuronas que representan un desafío ". Este es uno de los primeros estudios en los que se puede obtener imágenes de este tipo de neuronas en el cerebro intacto, y fue difícilsepare estas señales ", dijo Andrea Giovannucci, coautora de Badura que diseñó y realizó experimentos, estableció el método para obtener imágenes de las células granulares y analizó los patrones de disparo mientras era un investigador postdoctoral de Princeton y ahora es científico de datos en SimonsInstituto Flatiron de la Fundación. El trabajo se basó en un algoritmo informático capaz de separar las señales desarrolladas por Eftychios Pnevmatikakis, también ahora en el Instituto Flatiron de la Fundación Simons y anteriormente un científico de investigación postdoctoral que trabaja con Liam Paninski en la Universidad de Columbia.
El estudio subraya nuevas teorías sobre el papel del cerebelo, que alguna vez se pensó solo para controlar los movimientos, pero cada vez más se lo ve involucrado en procesos cognitivos tanto en la edad adulta como en el desarrollo ". Este estudio amplía nuestra comprensión sobre el cerebelo en un momentonivel básico ", dijo Wang, quien también estudia el vínculo entre la disfunción cerebelosa y el autismo." Este estudio demuestra formas en que el cerebelo desempeña un papel activo integrando información sensorial del medio ambiente y procesando esa información ".
Además de las instituciones mencionadas anteriormente, el estudio incluyó investigadores de la Escuela de Medicina Robert Wood Johnson, la Universidad de Pennsylvania, el Centro Médico de la Universidad Erasmus y la Universidad de Brown.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Princeton . Original escrito por Catherine Zandonella. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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