Para producir sus pensamientos y acciones, su cerebro procesa información en una jerarquía de regiones a lo largo de su superficie, o corteza, que van desde áreas "inferiores" que realizan análisis básicos de las sensaciones entrantes hasta regiones ejecutivas "superiores" que formulan sus planes de empleoese conocimiento recién descubierto. En un nuevo estudio, los neurocientíficos del MIT que buscan explicar cómo surge esta organización informan dos tendencias generales: en cada una de las tres regiones distintas, la codificación de información o su inhibición se asoció con un tira y afloja similar entre bandas de frecuencia de ondas cerebrales específicas,y cuanto más alto sea el estado de una región en la jerarquía, mayor será la frecuencia máxima de sus ondas en cada una de esas bandas.
Al realizar y analizar mediciones de miles de neuronas y campos eléctricos circundantes en tres regiones corticales en animales, el nuevo estudio del equipo en el Revista de neurociencia cognitiva proporciona una visión unificadora de cómo las ondas cerebrales, que son patrones oscilantes de la actividad de las células cerebrales, pueden controlar el flujo de información a través de la corteza.
"Cuando miras estudios anteriores, ves ejemplos de lo que encontramos en muchas regiones, pero todos se encuentran de diferentes maneras en diferentes experimentos", dijo Earl Miller, profesor de neurociencia Picower en el Instituto Picower para el aprendizaje y la memoria yautor principal del estudio. "Queríamos obtener una imagen general, así que eso es lo que hicimos. Abordamos la cuestión de cómo se ve esto en toda la corteza".
Se agregó el coautor principal Mikael Lundqvist de la Universidad de Estocolmo y el MIT: "Muchos, muchos estudios han analizado cuán sincronizadas están las fases de una frecuencia particular entre regiones corticales. Se ha convertido en un campo en sí mismo, porque la sincronía afectará la comunicaciónentre regiones. Pero podría decirse que sería aún más importante si las regiones se comunicaran a frecuencias diferentes. Aquí encontramos un cambio tan sistemático en las frecuencias preferidas entre regiones. Puede que se sospechara al juntar estudios anteriores, pero hasta donde yo sé no haSe ha mostrado directamente antes. Es una observación simple pero potencialmente muy fundamental ".
El otro primer autor del artículo es el postdoctorado del Instituto Picower Andre Bastos.
Para hacer sus observaciones, el equipo dio a los animales la tarea de distinguir correctamente una imagen que acababan de ver, una simple hazaña de la memoria de trabajo visual. Mientras los animales jugaban, los científicos midieron la actividad de picos individuales de cientos de neuronas encada animal en tres regiones en la parte inferior, media y superior de la jerarquía cortical de la tarea: la corteza visual, la corteza parietal y la corteza prefrontal. Simultáneamente rastrearon las ondas producidas por esta actividad.
En cada región encontraron que cuando se codificaba una imagen cuando se presentó por primera vez o se recordaba cuando se evaluó la memoria de trabajo, la potencia de las bandas de frecuencia theta y gamma de las ondas cerebrales aumentaría en ráfagas y potencia enlas bandas alfa y beta disminuían. Cuando la información tenía que tenerse en cuenta, por ejemplo, en el período entre la primera vista y la prueba, la potencia theta y gamma disminuía y la potencia alfa y beta aumentaba en ráfagas. Este "empujar / empujar /La secuencia de tracción entre estas bandas de frecuencia se ha demostrado en varias regiones individuales, incluida la corteza motora, dijo Miller, pero no a menudo simultáneamente en varias regiones en el curso de la misma tarea.
Los investigadores también observaron que los estallidos de poder theta y gamma estaban estrechamente asociados con picos neurales que codificaban información sobre las imágenes. Los estallidos de energía alfa y beta, mientras tanto, estaban anti-correlacionados con la misma actividad de picos.
Si bien esta regla se aplicó en las tres regiones, una diferencia clave fue que cada región empleó un pico distinto dentro de cada banda de frecuencia. Mientras que la banda beta de la corteza visual, por ejemplo, alcanzó un máximo de 11 Hz, la beta parietal alcanzó un máximo de 15 Hz y prefrontalbeta alcanzó su punto máximo a 19 Hz. Mientras tanto, la gamma de la corteza visual se produjo a 65 Hz, la gamma parietal superó a 72 Hz y la gamma prefrontal a 80 Hz.
"A medida que te mueves desde la parte posterior del cerebro hacia el frente, todas las frecuencias aumentan un poco", dijo Miller.
Si bien las dos tendencias principales del estudio, las relaciones inversas entre las bandas de frecuencia y el aumento sistemático de las frecuencias máximas dentro de cada banda, se observaron de manera consistente y estadísticamente significativas, solo muestran asociaciones con la función, no con la causalidad. Pero los investigadoresdijeron que son consistentes con un modelo en el que alfa y beta inhiben o liberan alternativamente gamma para controlar la codificación de la información, una forma de control de arriba hacia abajo de la actividad sensorial.
Mientras tanto, plantean la hipótesis de que el aumento sistemático de las frecuencias pico en la jerarquía podría tener múltiples funciones. Por ejemplo, si las ondas en cada banda de frecuencia transportan información, entonces las regiones superiores muestrearán a una frecuencia más rápida para proporcionar un muestreo más detallado.de la entrada bruta procedente de regiones inferiores. Además, las frecuencias más rápidas son más efectivas para incorporar esas mismas frecuencias en otras regiones, lo que proporciona a las regiones superiores una forma eficaz de controlar la actividad en las inferiores.
"El aumento de frecuencia en los ritmos oscilatorios puede ayudar a esculpir el flujo de información en la corteza", escribieron los autores.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Picower en MIT . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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