¿Cómo funciona la brújula interna del cerebro?
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¿Cómo funciona la brújula interna del cerebro?

resumen: Los hallazgos arrojan nueva luz sobre cómo el cerebro se orienta en un entorno cambiante y cómo los procesos normales de navegación pueden verse disminuidos como resultado de la enfermedad de Alzheimer.

fuente: Universidad McGill

Los científicos han obtenido nuevos conocimientos sobre la parte del cerebro que nos da un sentido de dirección, al rastrear la actividad neuronal con los últimos avances en tecnologías de imágenes cerebrales.

Los hallazgos arrojan luz sobre cómo el cerebro se orienta en entornos cambiantes, e incluso en procesos que pueden salir mal con enfermedades degenerativas como la demencia, que hacen que las personas se sientan perdidas y desorientadas.

«La investigación en neurociencia ha experimentado una revolución tecnológica en la última década, lo que nos permite hacer y responder preguntas con las que solo podíamos haber soñado hace unos años», dice Mark Brandon, profesor asociado de psiquiatría en la Universidad McGill e investigador de Douglas Research. Centro. quien codirigió la investigación con Zaki Ajabi, ex alumno de la Universidad McGill y ahora investigador postdoctoral en la Universidad de Harvard.

Leer la brújula interna del cerebro

Para comprender cómo la información visual afecta la brújula interna del cerebro, los investigadores expusieron a los ratones a un mundo virtual disruptivo mientras registraban la actividad neuronal del cerebro.

El equipo registró la brújula interna del cerebro con una precisión sin precedentes utilizando los últimos avances en tecnología de registro neuronal.

Esta capacidad de descifrar la orientación interna de la cabeza del animal permitió a los investigadores explorar cómo las células de orientación de la cabeza, que forman la brújula interna del cerebro, respaldan la capacidad del cerebro para reorientarse en entornos cambiantes.

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Específicamente, el equipo de investigación identificó un fenómeno que llamaron «adquisición de red» que permitió que la brújula interna del cerebro se reorientara después de que los ratones se hubieran desorientado.

«Es como si el cerebro tuviera un mecanismo para implementar un ‘botón de reinicio’ que permite reorientar rápidamente la brújula interna en situaciones confusas», dice Ajabi.

Aunque los animales de este estudio fueron sometidos a experiencias visuales no naturales, los autores argumentan que tales escenarios están asociados con la experiencia humana moderna, especialmente con la rápida difusión de la tecnología de realidad virtual.

«Estos resultados pueden eventualmente explicar cómo los sistemas de realidad virtual pueden controlar tan fácilmente nuestro sentido de orientación», agrega Ajebi.

El equipo registró la brújula interna del cerebro con una precisión sin precedentes utilizando los últimos avances en tecnología de registro neuronal. La imagen es de dominio público.

Los hallazgos inspiraron al equipo de investigación a desarrollar nuevos modelos para comprender mejor los mecanismos subyacentes.

«Este trabajo es un hermoso ejemplo de cómo los enfoques experimentales y computacionales juntos pueden mejorar nuestra comprensión de la actividad cerebral que impulsa el comportamiento», dice el coautor Xue-Xin Wei, neurocientífico computacional y profesor asistente en la Universidad de Texas en Austin.

enfermedades degenerativas;

Los hallazgos también tienen implicaciones importantes para la enfermedad de Alzheimer. «Uno de los primeros síntomas autocognitivos de la enfermedad de Alzheimer es que las personas se desorientan y se pierden, incluso en entornos familiares», dice Brandon.

Los investigadores esperan que una mejor comprensión de cómo funciona la brújula interna del cerebro y el sistema de navegación conduzca a una detección más temprana y una mejor evaluación de los tratamientos para la enfermedad de Alzheimer.

sobre estudiar

Fondos: La investigación fue apoyada por el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá y los Institutos Canadienses de Investigación en Salud.

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Acerca de estas noticias de investigación en neurociencia

autor: Shirley Cárdenas
fuente: Universidad McGill
comunicación: Shirley Cárdenas – Universidad McGill
imagen: La imagen es de dominio público.

Búsqueda original: acceso abierto.
«Dinámica de la población de neuronas de orientación de la cabeza durante la deriva y la reorientaciónPor Mark Brandon et al. naturaleza


un resumen

Dinámica de la población de neuronas de orientación de la cabeza durante la deriva y la reorientación

El sistema de orientación de la cabeza (HD) sirve como brújula interna del cerebro, que se ha formulado clásicamente como una red de atracción de bucle unidimensional. A diferencia de una brújula magnética consistente globalmente, el sistema HD no tiene un marco de referencia global. En cambio, se basa en señales locales, manteniendo un equilibrio estable a medida que las señales giran y se desplazan en ausencia de referencias.

Sin embargo, las preguntas sobre los mecanismos subyacentes al anclaje y la deriva siguen sin resolverse y es mejor abordarlas a nivel de población. Por ejemplo, no está claro hasta qué punto persiste una descripción unidimensional de la actividad de la población en condiciones de reorientación y deriva.

Aquí realizamos grabaciones de población de células HD talámicas utilizando imágenes de calcio durante la rotación controlada de un punto de referencia visual.

A lo largo de los experimentos, la actividad de la población varió a lo largo de la segunda dimensión, a la que nos referimos como ganancia de red, particularmente en condiciones de inconsistencia y ambigüedad. La actividad a lo largo de esta dimensión predijo la dinámica de reorganización y deriva, incluida la velocidad de reorganización de la red.

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En la oscuridad, la ganancia de la red mantuvo un «rastro de memoria» del punto de referencia mostrado anteriormente. Otros experimentos demostraron que la cuadrícula HD volvió a su orientación primaria después de exposiciones cortas, pero no más largas, de una señal redondeada. Esta dependencia de la experiencia indica que la memoria de las asociaciones pasadas entre las neuronas de HD y las señales de asignación se conserva e influye en la representación interna de HD.

Con base en estos resultados, mostramos que la rotación continua de un punto de referencia visual indujo la rotación de la representación HD que persistió en la oscuridad, lo que demuestra una recalibración del sistema HD dependiente del experimento.

Finalmente, proponemos un modelo computacional para formalizar cómo la brújula neural se adapta de manera flexible a las señales ambientales cambiantes para mantener una representación confiable de HD.

Estos hallazgos desafían las interpretaciones unidimensionales clásicas del sistema HD y brindan información sobre las interacciones entre este sistema y las señales que lo sustentan.

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