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La integración de información en el cerebro

La integración de información sensorial y no sensorial en el cerebro constituye una de las incógnitas fundamentales en neurociencia. Un proyecto europeo estudió los mecanismos neuronales responsables de la integración de información visual y la locomoción.
La integración de información en el cerebro
El córtex visual primario es el centro principal de procesamiento de información visual del córtex cerebral. En el córtex visual, la información visual se procesa de manera diferente en función de las características de los estímulos.

Los cuatro millones de neuronas del córtex del ratón se clasifican en función de sus características morfológicas, bioquímicas y fisiológicas. En primer lugar, estas se dividen en neuronas excitatorias (o neuronas piramidales) y en neuronas inhibitorias (o interneuronas). Las neuronas inhibitorias se clasifican a su vez en tres tipos principales: interneuronas secretoras de somatostatina (Sst), interneuronas secretoras de péptido intestinal vasoactivo (Vip) e interneuronas secretoras de parvalbúmina (Pvalb).

El objetivo principal del proyecto financiado por la Unión Europea SENSMOD (Microcircuits for behavioral modulation of sensory cortex) era comprender las distintas propiedades funcionales de las interneuronas Sst, Vip y Pvalb en el córtex visual primario del ratón.

Las respuestas a estímulos visuales están moduladas en gran medida por el contexto (por ejemplo, por la locomoción). La mayoría de las neuronas del córtex visual exhiben una respuesta máxima a estímulos de un tamaño espacial finito, un fenómeno denominado ajuste de la respuesta neuronal en función del tamaño del estímulo. Los investigadores estudiaron cómo diferentes tipos de neuronas (Sst, Vip y Pvalb) modulan el ajuste de la respuesta en función del tamaño del estímulo a través de la locomoción (correr).

En estudios previos, solo se evaluó un único factor (tamaño del estímulo o locomoción) mediante la monitorización simultánea de unas pocas neuronas. La novedad del método desarrollado por el proyecto estriba en que los investigadores monitorizaron cientos de respuestas neuronales frente a una combinación de tamaño del estímulo y locomoción en el mismo experimento.

Los descubrimientos del proyecto revelaron que las interacciones funcionales de las neuronas excitatorias e inhibitorias dependen en gran medida del contexto sensorial y comportamental. En concreto, los datos ayudaron a resolver contradicciones aparentes en la bibliografía y sugirieron un nuevo modelo de modulación de la señal.

En el modelo desarrollado por SENSMOD, las neuronas Sst y Vip se inhiben entre sí en un circuito de tipo el ganador se lo lleva todo dependiente de estímulo, a la vez que modulan una subred de neuronas excitatorias que interaccionan con las neuronas Pvalb. Estos resultados tienen una gran importancia, ya que los microcircuitos corticales del cerebro presentan grandes similitudes entre distintas regiones corticales en todos los mamíferos.

Una predicción del modelo del proyecto señala que un comportamiento anormal de un tipo específico de neuronas podría conducir a una alteración del ajuste de la respuesta neuronal en función del tamaño del estímulo. Curiosamente, los resultados podrían proporcionar información novedosa sobre enfermedades mentales como la esquizofrenia, ya que este proceso de ajuste neuronal se reduce significativamente en pacientes con esta afección.

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Palabras clave

Estimulación visual, locomoción, córtex visual primario, SENSMOD, comportamiento
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