Los investigadores identifican una fuente clave de señales que codifican experiencias pasadas en el cerebro

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Los investigadores identifican una región del cerebro como una fuente clave de señales que codifican experiencias pasadas en la neocorteza.

El cerebro codifica la información recopilada por nuestros sentidos. Sin embargo, para percibir e interactuar con el entorno, estas señales sensoriales deben interpretarse en el contexto de las experiencias pasadas almacenadas en el cerebro y los objetivos actuales del individuo. Un equipo dirigido por el Prof.Dr. Johannes Letzkus, profesor de la Facultad de Medicina de la Universidad de Friburgo y líder del grupo de investigación del Instituto Max Planck para la Investigación del Cerebro en Frankfurt am Main, ha identificado ahora una fuente clave de esta experiencia: información dependiente llamada de arriba hacia abajo. Los científicos han publicado sus resultados en la revista Ciencias.

La neocorteza es el área más grande y poderosa del cerebro humano. Todas sus importantes funciones cognitivas son posibles gracias a la convergencia de dos flujos distintos de información: un flujo “de abajo hacia arriba”, que representa señales del entorno, y un flujo “de arriba hacia abajo”, que transmite información generada internamente sobre el pasado. experiencias y objetivos actuales. La cuestión de cómo y dónde se procesa exactamente esta información generada internamente aún está en gran parte inexplorada, dice Letzkus. Esto lo motivó a él y a su equipo a buscar las fuentes de estas señales de arriba hacia abajo. Los científicos lograron identificar una región del tálamo, un área del cerebro incrustada profundamente en el prosencéfalo, como una región candidata clave para dicha información interna.

En base a esto, la Dra. M. Belén Pardi, becaria postdoctoral en el laboratorio Letzkus, desarrolló una estrategia para medir las respuestas de las sinapsis talámicas individuales en la neocorteza del ratón antes y después de un paradigma de aprendizaje.

“Mientras que los estímulos neutrales sin relevancia fueron codificados por respuestas pequeñas y transitorias en esta vía, el aprendizaje impulsó fuertemente su actividad e hizo que las señales fueran más rápidas y sostenidas en el tiempo”, explica Pardi.

Quedamos realmente convencidos cuando comparamos la fuerza de la memoria adquirida con el cambio en la actividad del tálamo: esto reveló una fuerte correlación positiva, lo que indica que las entradas del tálamo codifican de manera prominente la relevancia conductual aprendida de los estímulos “.

Prof.Dr. Johannes Letzkus, profesor de la Facultad de Medicina de la Universidad de Friburgo y líder del grupo de investigación en el Instituto Max Planck de Investigación del Cerebro en Fráncfort del Meno

En experimentos adicionales y modelado por computadora, que se llevaron a cabo junto con el equipo del Dr. Henning Sprekeler de la Technische Universität Berlin, los investigadores descubrieron un mecanismo previamente desconocido que puede regular finamente esta información e identificaron un tipo especializado de neurona en la capa más externa de la neocorteza que controla dinámicamente el flujo de estas señales descendentes. Esto confirma la suposición de los científicos de que las proyecciones del tálamo al neocórtex sensorial actúan como una fuente clave de información sobre experiencias previas asociadas con estímulos sensoriales. “Estas señales de arriba hacia abajo se interrumpen en una serie de trastornos cerebrales como el autismo y la esquizofrenia”, explica Letzkus. “Nuestra esperanza es que los resultados actuales también permitan una comprensión más profunda de los cambios desadaptativos que subyacen a estas condiciones severas”.

Este trabajo fue apoyado por la Fundación de Investigación Alemana, el Consejo Europeo de Investigación, la Sociedad Max Planck y el Programa de Ciencias Human Frontier.

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