Una mejor comprensión de cómo nuestro sistema nervioso interactúa con el mundo

Una mejor comprensión de cómo nuestro sistema nervioso interactúa con el mundo

Los investigadores del Instituto Salk han descubierto cómo las neuronas en una pequeña área del cerebro de los mamíferos ayudan a filtrar las señales perturbadoras o distractoras, específicamente de las manos, para coordinar movimientos diestros. Sus resultados, publicados en la revista Science el 14 de octubre de 2021, pueden contener lecciones sobre cómo el cerebro también filtra otra información sensorial.

«Estos hallazgos tienen implicaciones no solo para obtener una mejor comprensión de cómo nuestro sistema nervioso interactúa con el mundo, sino también para enseñarnos cómo construir mejores prótesis y robots, para reparar de manera más efectiva los circuitos neuronales después de una enfermedad o lesión», dice Eiman Azim, profesor asistente en el Laboratorio de Neurobiología Molecular de Salk y la Cátedra de Desarrollo William Scandling.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que se necesita la información de las manos para coordinar movimientos diestros, desde lanzar una pelota hasta tocar un instrumento musical. En un experimento clásico, a los voluntarios con las yemas de los dedos adormecidos y anestesiados les resultó extremadamente difícil levantar y encender un fósforo.

«Existe la idea errónea de que el cerebro envía una señal y usted simplemente realiza el movimiento resultante», dice Azim. «Pero en realidad, el cerebro incorpora constantemente información de retroalimentación sobre el estado de las extremidades y los dedos y ajusta su salida en respuesta».

Si el cerebro respondiera a todas las señales del cuerpo, rápidamente se abrumaría, como sucede con algunos trastornos del procesamiento sensorial. Azim y sus colegas querían identificar exactamente cómo un cerebro sano se las arregla para elegir qué señales táctiles tomar en cuenta para coordinar movimientos diestros como manipular objetos.

Utilizaron una combinación de herramientas en ratones para estudiar células dentro de un área pequeña en el tallo cerebral llamada núcleo cuneiforme, que es la primera área en la que las señales de la mano ingresan al cerebro. Si bien se sabía que la información sensorial pasa a través del núcleo cuneiforme, el equipo descubrió que un conjunto de neuronas en esta región en realidad controla cuánta información de las manos pasa finalmente a otras partes del cerebro. Al manipular esos circuitos para permitir una retroalimentación más o menos táctil, el equipo de Azim podría influir en la forma en que los ratones realizan tareas diestras, como tirar de una cuerda o aprender a distinguir texturas, para ganar recompensas.

«El núcleo cuneado a menudo se conoce como una estación de retransmisión, como si la información simplemente pasara a través de él», dice el investigador James Conner, primer autor del nuevo artículo. «Pero resulta que la información sensorial en realidad se está modulando en esta estructura».

Conner y Azim continuaron mostrando cómo diferentes partes de la corteza en ratones, la región responsable de un comportamiento adaptativo más complejo, pueden a su vez controlar las neuronas del cuneado para dictar con qué fuerza están filtrando la información sensorial de las manos.

Hoy, a pesar de décadas de trabajo, la mayoría de las prótesis y los robots luchan por tener dedos ágiles y realizar movimientos pequeños y precisos de la mano. Azim y Conner dicen que su trabajo podría ayudar a informar el diseño de mejores procesos para integrar información sensorial de dedos artificiales en este tipo de sistemas para mejorar su destreza. También podría tener implicaciones para comprender los trastornos del procesamiento sensorial o solucionar los problemas que ocurren en el cerebro cuando el flujo de información sensorial se desequilibra.

«Los sistemas sensoriales han evolucionado para tener una sensibilidad muy alta con el fin de maximizar las respuestas protectoras a las amenazas externas. Pero nuestras propias acciones pueden activar estos sistemas sensoriales, generando así señales de retroalimentación que pueden perturbar nuestras acciones previstas», comenta Conner.

«Estamos constantemente bombardeados con información del mundo y el cerebro necesita formas de decidir qué pasa y qué no», dice Azim. «No es solo retroalimentación táctil, sino visual, olfativa y auditiva, temperatura y dolor; las lecciones que estamos aprendiendo sobre este circuito probablemente se apliquen de manera general a cómo el cerebro modula este tipo de retroalimentación también».

Fuente: Salk Institute

Estudio original:

Salk Institute. «How the brain ignores distracting information to coordinate movements: The latest research has implications for understanding sensory disorders and building better prosthetics and robots that can fine-tune their movements based on what they touch.» ScienceDaily. ScienceDaily, 14 October 2021. <www.sciencedaily.com/releases/2021/10/211014154131.htm>

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