Nuestras manos y yemas de los dedos son increíblemente sensibles a la textura. Podemos distinguir fácilmente el papel de lija grueso del vidrio liso, pero también detectamos diferencias más sutiles en una amplia gama de texturas, como el brillo pulido de la seda o el suave tacto del algodón.
La información sobre la textura se transmite desde los sensores en la piel y a través de los nervios hasta la corteza somatosensorial, la parte del cerebro responsable de interpretar el sentido del tacto. Una nueva investigación realizada por neurocientíficos de la Universidad de Chicago muestra eso como neuronas en esta partedel cerebro procesa esta información, cada uno responde de manera diferente a varias características de una superficie, creando una representación de textura de alta dimensión en el cerebro.
"Los objetos pueden tener texturas que podemos describir en términos simples como áspero, blando o duro. Pero también pueden ser aterciopeladas, de algodón o peludas", dijo Sliman Bensmaia, PhD, profesor asociado de biología y anatomía organismal en UChicago y seniorautor del estudio: "La variedad de adjetivos diferentes que puedes usar para describir la textura solo resalta que es un espacio sensorial rico. Por lo tanto, tiene sentido que necesites tener un espacio neuronal rico en el cerebro para interpretar eso también".
El estudio fue publicado esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS .Bensmaia es un experto líder en cómo el cerebro y el sistema nervioso interpretan el sentido del tacto, incluida la textura.En un estudio de 2013 de PNAS , su laboratorio mostró cómo diferentes tipos de fibras nerviosas responden a diferentes aspectos de la textura. Algunos nervios responden principalmente a elementos espaciales de texturas gruesas, como las protuberancias elevadas de una letra Braille que crean un patrón cuando se presionan contra la piel. Otros respondena vibraciones creadas cuando la piel roza texturas finas, como telas, que representan la gran mayoría de las texturas que encontramos en el mundo real.
En ese estudio, Bensmaia y sus colegas utilizaron un tambor giratorio cubierto con tiras de varias texturas gruesas y finas, como papel de lija, telas y plásticos. El tambor luego pasó las texturas a través de las yemas de los dedos de los monos macacos Rhesus, cuyo sistema somatosensorial essimilar a los humanos, mientras que los investigadores registraron las respuestas en el nervio.
Para el nuevo estudio, dirigido por el investigador postdoctoral Justin Lieber, PhD, los investigadores registraron las respuestas correspondientes a las mismas texturas directamente desde el cerebro, utilizando electrodos implantados en la corteza somatosensorial de los monos.
Los nuevos datos muestran que las neuronas responden de una manera altamente idiosincrásica a diferentes aspectos de la textura. Algunas neuronas responden a rasgos gruesos de una textura. Otras responden a rasgos finos, ciertos patrones de hendidura en la piel o cualquier número de combinacionesen el medio. Bensmaia y Lieber identificaron al menos 20 patrones diferentes de respuesta.
"Algunos de ellos se asignan a cosas que entendemos, como la aspereza o el patrón espacial de una textura", dijo Bensmaia. "Pero luego se convierten en combinaciones de vibración de la piel junto con patrones de deformación de la piel, cosas que son abstractas y un poco más difícilespara describir."
Pero estas características más abstractas de la textura son las que pueden marcar la diferencia al poder distinguir entre sábanas con diferentes recuentos de hilos. Los investigadores registraron respuestas a 55 texturas diferentes, y Bensmaia dice que puede saber cuál se usó simplemente mirandoel patrón de actividad que generó en el cerebro.
"Velvet excitará una subpoblación de neuronas más que otra, y el papel de lija excitará a otra población superpuesta", dijo. "Entonces, es esta variedad en la respuesta la que permite la riqueza de la sensación".
Bensmaia y Nicho Hatsopoulos, PhD, profesor de biología y anatomía organismal, que estudia cómo el cerebro dirige el movimiento en las extremidades, también han sido pioneros en la investigación para construir prótesis robóticas controladas por el cerebro. Estos dispositivos funcionan implantando matrices de electrodos en elcórtex somatosensorial y áreas del cerebro que controlan el movimiento. Los electrodos captan actividad en las neuronas cuando el paciente piensa en mover su propio brazo para dirigir el brazo robótico para que se mueva en consecuencia. La mano protésica está equipada con sensores para detectar sensaciones de tacto, comocomo presionar las yemas de los dedos individuales, lo que a su vez genera señales eléctricas que estimulan las áreas apropiadas del cerebro.
Teóricamente, las mismas técnicas podrían recrear sensaciones de textura a través de un neuroprotésico, pero Bensmaia señala que el nuevo estudio muestra por qué esto podría ser una tarea difícil. Las neuronas que corresponden a cada dedo están ubicadas en áreas claramente definidas de la corteza somatosensorial, por lo que es más fácil estimular el lugar apropiado para un toque dado. Pero las neuronas en toda la corteza somatosensorial responden a las entradas de textura, y se mezclan. No hay una región definida de neuronas que responda al papel de lija o al teclado de plástico de una computadora portátil,por ejemplo.
"Va a ser bastante difícil poder crear sensaciones de textura a través de la estimulación eléctrica, porque no tienes estos grupos monolíticos de neuronas trabajando juntos", dijo. "Es muy heterogéneo, lo que podría dificultar la implementaciónen prótesis. Pero así es como obtenemos esta rica sensación de textura en primer lugar ".
El estudio "Representación de alta dimensión de la textura en la corteza somatosensorial de los primates" fue apoyado por el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro médico de la Universidad de Chicago . Original escrito por Matt Wood. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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