Al cruzar la calle, ¿en qué dirección gira primero la cabeza para verificar el tráfico que se aproxima? Esta decisión depende del contexto en el que se encuentre. Un peatón en los Estados Unidos mira a la izquierda en busca de autos, pero uno en los Estados UnidosKingdom parece correcto. Un grupo de científicos del Instituto Zuckerman de Columbia ha estado estudiando cómo los animales usan el contexto al tomar decisiones. Y ahora, sus últimos hallazgos de investigación han vinculado esta capacidad a una región cerebral inesperada en ratones: un área llamada corteza motora lateral anterior, o ALM, previamente pensado para guiar y planificar principalmente el movimiento.
Este descubrimiento, publicado hoy en neurona , brinda una nueva visión de la notable capacidad del cerebro para tomar decisiones. La toma de decisiones flexible es una herramienta crítica para dar sentido a nuestro entorno; nos permite tener diferentes reacciones a la misma información teniendo en cuenta el contexto.
"La toma de decisiones dependiente del contexto es un componente básico de una función cognitiva superior en los humanos", dijo el neurocientífico Michael Shadlen, MD, PhD, coautor principal del artículo con Richard Axel, MD. "Observando este proceso en un área motoradel cerebro del ratón, como lo hicimos con el estudio de hoy, nos acerca un paso más a la comprensión de la función cognitiva a nivel de células y circuitos cerebrales ".
"Si alguien está incómodo cerca de mí en una calle desierta, puedo tratar de escapar, pero si el mismo evento ocurriera en un vagón de metro lleno de gente, no sentiría tal peligro", dijo el neurocientífico y primer autor Zheng Herbert Wu, PhD. "Mi decisión de moverme o no moverme depende del contexto en el que me encuentre; dando así una razón detrás de las elecciones que hago".
Para investigar cómo el cerebro logra esta flexibilidad dependiente del contexto, el equipo encuestó varias áreas del cerebro dedicadas al procesamiento e integración de información sensorial, pero descubrió que el área crítica es parte de la corteza motora llamada ALM. Experimentos previos sugirieron queALM tiene un trabajo relativamente simple: guía los movimientos de la lengua y los músculos faciales de un mouse.
Sobre la base de esta comprensión, los investigadores diseñaron un nuevo experimento que requería que los ratones tomaran decisiones flexibles usando sus lenguas y su sistema olfativo, que guía su sentido del olfato. En el experimento, un ratón encontró un olor único.recordar este olor, porque después de una breve pausa, los investigadores aplicaron un segundo olor sobre las fosas nasales del ratón. Si ambos olores eran iguales, el ratón tenía que lamer un tubo hacia la izquierda para obtener agua. Si los dos oloreseran diferentes, tenía que lamer un tubo a la derecha.
El trabajo previo sobre este tipo de prueba de "coincidencia retrasada con la muestra" llevaría a uno a esperar que el ratón use áreas del cerebro dedicadas a la percepción del olor para tomar la decisión sobre qué forma de lamer. Las grabaciones de la actividad cerebral de estas áreas parecíanconfirmar este mecanismo
"Basado en estas grabaciones, uno podría imaginar que estas áreas del cerebro tienen la respuesta cuando el ratón recibe el segundo olor", dijo el Dr. Shadlen. "Todo lo que queda por hacer es pasar esa respuesta al sistema motor del cerebro para producir elrespuesta apropiada de lamer a la izquierda o derecha "
Si esto fuera así, entonces el área motora no debería desempeñar un papel hasta que se proporcione el segundo olor, y el ratón decide si los dos olores son iguales o diferentes. El Dr. Wu ideó una forma inteligente de probar esta predicción.Apagó la ALM de los animales hasta justo antes de que se diera el segundo olor, volviendo a encender la ALM a tiempo para que los ratones recibieran la respuesta.
"De acuerdo con la visión estándar, los ratones no deberían haberse visto afectados por esta manipulación, ya que su sistema olfativo permaneció intacto", dijo el Dr. Shadlen. "En cambio, se vieron afectados por la tarea".
"Nuestros resultados sugieren que se requirió que el ALM resolviera la cuestión de si los dos olores coincidían y luego decidir dónde lamer, lo que nos llevó a repensar significativamente lo que el cerebro estaba haciendo para tomar estas decisiones", dijo el Dr.Wu.
no se sabía que ALM estuviera involucrado en la percepción del olor. Por lo tanto, el Dr. Wu examinó más de cerca las células cerebrales en ALM. Descubrió un nuevo tipo de neurona en ALM muy cerca de la superficie del cerebro que responde al primer olorMantiene esa información a mano hasta que se recibe el segundo olor.
Para explorar este resultado inesperado, el equipo de investigación recurrió al neurocientífico teórico Ashok Litwin-Kumar, PhD, para investigar una variedad de mecanismos potenciales que podrían explicar el papel de ALM.
"La sabiduría convencional sostenía que la región del cerebro olfativo de los animales debería manejar el procesamiento de olores por sí sola y luego alimentar la información al ALM, que luego guiaría la lengua", dijo el Dr. Litwin-Kumar. "Pero los datos nos dijeronuna historia diferente; el primer olor actúa como una pista contextual, preparando el ALM para luego indicar esa relación al decidir qué forma de lamer en respuesta al segundo olor ".
Los hallazgos de hoy, si bien se centran en la ALM, son importantes por la forma en que pueden informar a los científicos sobre la función cerebral en su conjunto.
"En última instancia, queremos dilucidar los principios fundamentales que explican los comportamientos simples, pero que en gran medida proporcionan una visión de la función cognitiva superior en los humanos", dijo el Dr. Shadlen. "Un paso esencial hacia ese objetivo es unir el conocimiento sobre las neuronas,circuitos y comportamiento utilizando los lenguajes de la biología y las matemáticas. Este proyecto de colaboración destaca la promesa de esta estrategia ".
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Materiales proporcionado por El Instituto Zuckerman de la Universidad de Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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