Un estudio con ratones de UC Riverside resuelve un misterio de larga data con un bigote



Cuando pisamos el freno del automóvil al ver un semáforo en rojo delante, una secuencia de eventos se desarrolla en el cerebro a la velocidad del rayo.

La imagen del semáforo se transfiere de nuestros ojos a la corteza visual, que, a su vez, se comunica con la corteza premotora, una sección del cerebro involucrada en la preparación y ejecución de los movimientos de las extremidades. Luego se envía una señal a nuestro pie para que pise el freno. Sin embargo, la región del cerebro que ayuda al cuerpo a pasar de “ver” a “caminar” sigue siendo un misterio, lo que frustra a los neurocientíficos y psicólogos.

Para desempacar esta “caja negra”, un equipo de neurocientíficos de la Universidad de California, Riverside, ha experimentado con ratones para identificar la región del cerebro que funciona más allá de la codificación sensorial y motora, abriendo potencialmente nuevas direcciones para estudiar los mecanismos celulares y de circuitos. de las transformaciones sensorio-motoras. Los investigadores informan que una región cortical tradicionalmente definida como corteza motora de bigotes en ratones está más directamente relacionada con el proceso de transformación.

En el laboratorio, los investigadores entrenaron a ratones para que sintieran una ligera desviación en un lado de sus bigotes e informaran si la detectaban lamiendo un puerto de agua.

“Registramos la actividad neuronal de algunas regiones del cerebro que podrían transmitir esta transformación sensorial-motora usando el ‘lenguaje de las neuronas’, las señales eléctricas, generadas cuando el ratón realiza la tarea de detección de estímulos”, dijo Zhaoran Zhang, un estudiante de posgrado en el Programa de Posgrado en Neurociencia y coautor del artículo de investigación publicado en eNeuro, una revista de acceso abierto de la Society of Neuroscience.

Behzad Zareian, estudiante de posgrado en el Departamento de Psicología y coautor del artículo de investigación, explicó que el equipo usó herramientas matemáticas simples pero intuitivas para transformar las actividades eléctricas de las neuronas en números que describen cuánto perciben las neuronas la entrada sensorial. , cuánto reflejan los próximos movimientos de salida y qué tan bien predicen si la información sensorial puede transformarse con éxito en un comportamiento correcto.

“Localizamos una región del cerebro definida tradicionalmente como la corteza motora de los bigotes, que anteriormente se creía que influía en la forma en que un ratón mueve sus bigotes”, dijo Zareian. acción de movimiento general – lamiendo en este caso – en lugar de simplemente mover bigotes “.

El autor correspondiente Edward Zagha, profesor asistente de psicología e investigador principal del equipo, explicó que una dificultad para encontrar regiones cerebrales que operan la transformación sensorial-motora es que, aunque los científicos pueden medir fácilmente las actividades cerebrales sensoriales y motoras en el laboratorio, el proceso interno que conduce la transformación sensorial-motora en el cerebro es esquivo y difícil de cuantificar.

Nuestro cerebro representa información sensorial y motora en más de un lugar y, a menudo, de manera redundante para múltiples propósitos, como ajustar los movimientos futuros, mejorar la percepción o el almacenamiento de la memoria. Por lo tanto, los científicos ahora pueden distinguir la ubicación de la transformación y las regiones que simplemente reflejan la información sensorial o motora para otros fines. Esto puede mejorar enormemente el uso de terapia dirigida para pacientes con déficits cerebrales sensoriales y motores.. “

Edward Zagha, autor correspondiente del estudio y profesor asistente de psicología, Universidad de California – Riverside

A continuación, el equipo planea centrar su investigación en la corteza motora de los bigotes para mostrar qué sucede dentro de esta región para permitir el proceso de transformación.

“Curiosamente, cada región cortical consta de múltiples capas y múltiples subtipos de neuronas, como neuronas excitadoras e inhibidoras que están sujetas a investigación”, dijo Zagha. “Por lo tanto, esto amplía nuestro conocimiento de los circuitos neurobiológicos que realizan transformaciones sensorio-motoras e identifica sitios de intervención terapéutica potencial para modular estas funciones cerebrales”.

Fuente:

Referencia de la revista:

Zareian, B., et al. (2021) Localización cortical de la transformación sensorial-motora en una tarea de detección de bigotes en ratones. eNeuro. doi.org/10.1523/ENEURO.0004-21.2021.

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