Al entrenar a los ratones para realizar una tarea de identificación de sonido en un laberinto de realidad virtual, los investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard y el Istituto Italiano di Tecnologia IIT han identificado contrastes sorprendentes en cómo funcionan los grupos de neuronas en diferentes regiones de la corteza cerebral durante la decisiónhaciendo.
Los resultados, publicados en Naturaleza el 19 de julio, arrojó luz sobre los posibles mecanismos neuronales involucrados en la memoria de trabajo y la toma de decisiones.
"Nuestro estudio es un paso hacia el pensamiento del cerebro no en términos de la actividad de las neuronas individuales, sino más bien lo que tienen de especial las neuronas cuando trabajan juntas", dijo el coautor del estudio Christopher Harvey, profesor asistente de neurobiología enHMS: "Revelar cómo funcionan las poblaciones de neuronas y qué propiedades emergentes podrían surgir nos ayuda a comprender mejor los mecanismos que subyacen a las funciones cerebrales complejas".
Para investigar cómo las poblaciones de neuronas trabajan juntas en diferentes regiones del cerebro, Harvey y sus colegas, incluida la autora principal del estudio Caroline Runyan, becaria postdoctoral en neurobiología en HMS, y Eugenio Piasini y Stefano Panzeri de ratones entrenados en IITpara realizar una tarea simple en un entorno de realidad virtual.
Corriendo sobre una bola esférica que flota sobre un colchón de aire, los ratones navegaron a través de un laberinto en forma de T que se proyectó en una pantalla frente a ellos. Se les presentó un sonido y tuvieron que informar si ese sonido se originódesde su lado izquierdo o derecho girando en esa dirección en la intersección en T.
Mejor juntos
Mientras los ratones realizaban esta tarea, el equipo registró la actividad de grupos de neuronas, aproximadamente 50 a la vez, desde la corteza auditiva, que procesa los estímulos sonoros, y la corteza parietal posterior, que recibe información de la audicióncorteza y otras regiones sensoriales, y se asocia con funciones cognitivas más complejas.
Utilizando técnicas computacionales recientemente desarrolladas que les permitieron analizar la influencia simultánea que tenía cada neurona en la actividad de sus vecinos, el equipo descubrió que las poblaciones de neuronas en la corteza auditiva tendían a funcionar de manera independiente, ya que cada neurona tenía pocoinfluencia en otros. Por el contrario, las poblaciones de neuronas en la corteza parietal posterior se influyeron mucho entre sí y parecieron funcionar de manera cooperativa.
La actividad de las neuronas individuales es breve, pero las poblaciones de neuronas que trabajan juntas pueden transportar información durante períodos más largos al estar activas en diferentes puntos de tiempo. En la corteza parietal posterior, la fuerte actividad cooperativa permitió que grupos de neuronas transportaran información sobre el sonidotarea de identificación por hasta un segundo. Grupos de neuronas en la corteza auditiva transportaron información por solo unos pocos cientos de milisegundos.
"La activación transitoria de las neuronas en la corteza auditiva es excelente para representar el sonido, que fluctúa rápidamente", dijo Harvey. "Pero creemos que las neuronas de la corteza parietal trabajan juntas en la escala de tiempo más larga que observamos porque necesitan integrar información sobrehora de tomar la mejor decisión posible "
En apoyo de esta hipótesis, el equipo descubrió que los ratones tenían más probabilidades de tomar la decisión correcta mientras navegaban por el laberinto en ensayos en los que las neuronas de la corteza parietal parecían funcionar mejor en grupo, con un acoplamiento más fuerte en la actividad de las neuronas.con un acoplamiento más débil, los ratones parecían más propensos a tomar una decisión incorrecta.
Si bien la actividad de las neuronas individuales se ha estudiado durante décadas, los avances recientes en tecnología han permitido a los neurocientíficos comenzar a investigar grandes grupos de neuronas simultáneamente. Los resultados de este estudio, dijo Harvey, son importantes para descifrar cómo interactúan las poblaciones de neuronas conentre sí y revelando propiedades emergentes, tales como diferentes escalas temporales de actividad, que informa el estudio de funciones cognitivas superiores.
"Nuestra esperanza es que si podemos entender la red y los mecanismos sinápticos responsables de las diferencias entre las cortezas parietal y auditiva, podría conducir a una comprensión de los mecanismos que subyacen a la memoria a corto plazo o funcional", dijo Harvey ".Creo que cuanto más comencemos a desarrollar herramientas y formas de pensar sobre las poblaciones de neuronas, más podremos comprender sobre el cerebro ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Original escrito por Kevin Jiang. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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