¿Qué sucede cuando olemos una rosa? ¿Cómo procesa nuestro cerebro la esencia de su fragancia? ¿Es como una pintura, una instantánea de la actividad parpadeante de las células, capturada en un momento en el tiempo? O como una sinfonía,un conjunto en evolución de diferentes células que trabajan juntas para capturar el olor? Una nueva investigación sugiere que nuestro cerebro hace ambas cosas.
"Estos hallazgos revelan un principio central del sistema nervioso, la flexibilidad en los tipos de cálculos que hace el cerebro para representar aspectos del mundo sensorial", dijo Krishnan Padmanabhan, Ph.D., profesor asociado de Neurociencia y autor principal deel estudio publicado recientemente en Informes de celda. "Nuestro trabajo proporciona a los científicos nuevas herramientas para cuantificar e interpretar los patrones de actividad del cerebro".
Los investigadores desarrollaron un modelo para simular el funcionamiento del sistema olfativo primitivo, la red en la que se basa el cerebro para oler. Empleando simulaciones por computadora, encontraron un conjunto específico de conexiones, llamadas fibras centrífugas, que transportan impulsos desde otras partes delsistema nervioso central a las regiones sensoriales tempranas del cerebro, desempeñó un papel fundamental. Estas fibras centrífugas actúan como un interruptor, alternando entre diferentes estrategias para representar eficientemente los olores. Cuando las fibras centrífugas estaban en un estado, las células en la corteza piriforme -- donde se forma la percepción de un olor -- se basa en el patrón de actividad dentro de un instante dado en el tiempo. Cuando las fibras centrífugas estaban en el otro estado, las células en la corteza piriforme mejoraron tanto la precisión como la velocidad con la que las células detectarony clasificó el olor basándose en los patrones de actividad cerebral a lo largo del tiempo.
Estos procesos sugieren que el cerebro tiene múltiples respuestas para representar un olor. En una estrategia, el cerebro usa una instantánea, como una pintura o una fotografía, en un momento dado para capturar las características esenciales del olor. En la otra estrategia,el cerebro realiza un seguimiento de los patrones en evolución. Está en sintonía con las células que se encienden y apagan y cuándo, como una sinfonía.
Los modelos matemáticos que desarrollaron los investigadores resaltan la característica crítica del sistema nervioso: no solo la diversidad en términos de los componentes que componen el cerebro, sino también cómo estos componentes trabajan juntos para ayudar al cerebro a experimentar el mundo del olfato. "EstosLos modelos matemáticos revelan aspectos críticos de cómo podría funcionar el sistema olfativo en el cerebro y podrían ayudar a construir sistemas informáticos artificiales inspirados en el cerebro", dijo Padmanabhan. "Los enfoques informáticos inspirados en los circuitos del cerebro como este tienen el potencial de mejorar la seguridadde autos sin conductor, o ayudar a los algoritmos de visión por computadora a identificar y clasificar con mayor precisión los objetos en una imagen".
Los autores adicionales incluyen a Zhen Chen de la Universidad de Rochester. La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias, la Fundación de Investigación de Cistinosis y el Instituto de Neurociencia Del Monte en el Programa Piloto de la Universidad de Rochester.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Centro Médico de la Universidad de Rochester. Original escrito por Kelsie Smith Hayduk. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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