Neurocientíficos de la UCI descubren mecanismos subyacentes detrás del trabajo de alto nivel del cerebro

Neurocientíficos de la UCI descubren mecanismos subyacentes detrás del trabajo de alto nivel del cerebro

Nuestra capacidad para pensar, decidir, recordar eventos actuales y más proviene de la neocorteza de nuestro cerebro. Ahora neurocientíficos de la Universidad de California en Irvine han descubierto aspectos clave de los mecanismos detrás de estas funciones. En última instancia, sus hallazgos podrían ayudar a mejorar el tratamiento de ciertos trastornos neuropsiquiátricos y lesiones cerebrales. Su estudio aparece en Neuron.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que la neocorteza integra los llamados flujos de información de retroalimentación y retroalimentación. Los sistemas sensoriales del cerebro transmiten datos de retroalimentación desde la periferia (nuestros sentidos) a áreas de orden superior de la neocorteza. Estas regiones cerebrales de alto nivel luego envían información de retroalimentación para refinar y ajustar el procesamiento sensorial. Esta comunicación de ida y vuelta permite que el cerebro preste atención, retenga recuerdos a corto plazo y tome decisiones.

Un ejemplo sencillo es cuando se quiere cruzar una calle muy transitada. Hay árboles, personas, vehículos en movimiento, semáforos, señales y más. Su neocórtex de nivel superior le dice a su sistema sensorial qué atención merece para decidir cuándo moverse”.

Gyorgy Lur, Ph.D., autor correspondiente, profesor asistente de neurobiología y comportamiento, Facultad de Ciencias Biológicas

La interacción entre los sistemas de nivel superior e inferior también nos permite recordar lo que vio cuando miró en ambas direcciones para recopilar la información. "Si no tuvieras esa memoria a corto plazo, seguirías mirando hacia adelante y hacia atrás y nunca te moverías", dijo. "De hecho, si nuestros flujos de retroalimentación y avance no trabajaran constantemente juntos, haríamos muy poco excepto reaccionar a través de reflejos".

Los científicos no han estado seguros de cómo participan las neuronas del cerebro en estos complejos procesos. Lur y sus colegas descubrieron que las señales de retroalimentación y retroalimentación convergen en neuronas individuales en las regiones parietales de la neocorteza. Los investigadores también descubrieron que diferentes tipos de neuronas corticales fusionan los dos flujos de información en escalas de tiempo significativamente diferentes, e identificaron la arquitectura celular y de circuitos que sustenta estas diferencias.

"Los científicos ya sabían que la integración de múltiples sentidos mejora las respuestas neuronales", dijo Lur. "Si sólo ves o escuchas algo, tu tiempo de reacción es más lento que si lo percibes con ambos sentidos al mismo tiempo. Hemos identificado los mecanismos subyacentes que lo hacen posible".

Señaló que los datos del estudio sugieren que se aplican los mismos principios cuando un flujo de información es sensorial y el otro es cognitivo.

Comprender estos procesos es fundamental para desarrollar tratamientos futuros para trastornos neuropsiquiátricos como los trastornos del procesamiento sensorial, la esquizofrenia y el TDAH, así como para los accidentes cerebrovasculares y otras lesiones de la neocorteza.

Lur es miembro del Centro de Neurobiología del Aprendizaje y la Memoria, el Centro de Mapeo de Circuitos Neurales y el Centro de Investigación de la Audición de UC Irvine.

El candidato a doctorado Daniel Rindner, quien realizó todos los registros neuronales y el trabajo de tejidos biológicos, fue el primer autor del artículo. Archana Proddutur, Ph.D., investigadora postdoctoral en el laboratorio y segunda autora del artículo, realizó un modelado computacional que condujo a la comprensión mecanicista de los procesos que integran los flujos de información sensorial y cognitiva. Su investigación ha contado con el apoyo de la Fundación Whitehall, el Instituto Nacional de Salud Mental, el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares y el Instituto Nacional de Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación.

Fuente:

Universidad de California, Irvine

Referencia:

Rindner, DJ y col. (2022) Integración específica del tipo de célula de la retroalimentación sináptica y las entradas de retroalimentación en la corteza parietal posterior. Neurona. doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.019.

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