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Neural basis of natural navigation: Representation of goals, 3-D spaces and 1-km distances in the bat hippocampal formation – the role of experience

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Los murciélagos en vuelo revelan cómo se orienta nuestro cerebro

El seguimiento de la actividad neuronal en los murciélagos ha revelado mucho sobre cómo se orienta nuestro cerebro en el espacio que nos rodea. Esta investigación fundamental podría tener implicaciones para el tratamiento de trastornos cerebrales e incluso para el aprendizaje automático.

Investigación fundamental

Los neurocientíficos saben desde hace años que la formación del hipocampo del cerebro contiene neuronas que se refieren específicamente al espacio y que tiene una importancia crucial para la memoria, y en particular para la memoria espacial. Nachum Ulanovsky, coordinador del proyecto NATURAL_BAT_NAV y catedrático de Investigación Cerebral en el Instituto de Ciencia Weizmann de Israel explica: «Algunas de estas neuronas son las células de lugar, las cuales nos indican dónde estamos ubicados en el espacio. En cambio, las células de red, actúan cómo una regla y permiten que el animal mida el espacio». También están las células de orientación de la cabeza, que actúan como una especie de brújula, y las células limítrofes, que identifican los límites de un espacio dado. Juntas, estas neuronas nos ayudan a orientarnos y a situarnos en el contexto que nos rodea.

Un enfoque naturalista

Los neurocientíficos están tan solo empezando a comprender plenamente la forma en que funciona de verdad la capacidad de orientación de la formación del hipocampo. «En neurociencia, los experimentos suelen llevarse a cabo en entornos pequeños y controlados», comenta Ulanovsky. «La orientación en el mundo natural es distinta. Por eso, queríamos poner en marcha un proyecto abierto que adoptara un enfoque más naturalista». Para lograrlo, Ulanovsky sustituyó los experimentos habituales con ratón y laberinto por un túnel de 200 metros de longitud y una serie de murciélagos. Como estos animales vuelan rápido, en tres dimensiones y cubriendo grandes extensiones, resultan perfectos para comprender el papel del hipocampo a la hora de orientarse en largas distancias. Se sujetaron cuidadosamente unos dispositivos neurofisiológicos inalámbricos a los murciélagos para captar y almacenar datos. A continuación se llevó a cabo un seguimiento de los animales empleando un sistema parecido a un GPS que ofreció una precisión posicional excepcional.

Seguimiento del poder del cerebro

Ulanovsky fue capaz de demostrar que los murciélagos que volaban hacia objetivos de navegación emplean neuronas que representan a la vez la dirección y la distancia. Este vector, como se lo llama, se descubrió por primera vez en el hipocampo. Y Ulanovsky añade: «También fuimos capaces de demostrar que existen neuronas específicas en el hipocampo que representan la posición de los demás murciélagos. Y las llamamos células de lugar social. Estas podrían desempeñar un papel importante en la forma que, por ejemplo, un futbolista puede encontrar a sus compañeros de equipo con un pase». El seguimiento de los murciélagos también ayudó a Ulanovsky a identificar neuronas específicas que ayudan en la orientación tridimensional y en la forma en que los murciélagos se orientan en grandes espacios. Ulanovsky y su equipo descubrieron que los murciélagos utilizan una especie de código de orientación multiescala para representar su posición en el largo túnel de 200 metros. «Lo que resultó interesante es que los murciélagos nacidos en laboratorio y que nunca habían visto grandes espacios, utilizaron el mismo código de orientación que los silvestres», señala Ulanovsky. «Esto sugiere que dicho código multiescala no depende de la experiencia, sino que es muy robusto y básico. Los proyectos sobre comportamientos naturales como este pueden llevarte a resultados sorprendentes». En términos de aplicaciones reales, Ulanovsky insinúa que es demasiado pronto para decir qué impacto podría tener esta investigación fundamental en el tratamiento de afecciones cerebrales. Sin embargo, no cabe duda de que existe potencial, dado que la formación del hipocampo es donde se crean los recuerdos y es la primera región del cerebro en mostrar signos de la enfermedad de Alzheimer. Otro ámbito con gran potencial es el descubrimiento de cómo los murciélagos utilizan un tipo de código multiescala para orientarse en grandes espacios. Este hallazgo podría influir en el desarrollo de algoritmos de navegación, incluidos los que se basan en aprendizaje automático.

Palabras clave

NATURAL_BAT_NAV, neurobiología, cerebro, murciélagos, neuronas, hipocampo, orientación, neurociencia

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