En una nueva serie de experimentos en los que participaron ratones entrenados para realizar una secuencia de movimientos y cambiar de curso espontáneamente, los científicos de Johns Hopkins informan que identificaron áreas en el cerebro de los animales que interactúan para suministrar la capacidad de controlar movimientos secuenciales, complejos y complejos, como así como para ayudar a los ratones a recuperarse si sus movimientos se interrumpen sin previo aviso.
La investigación, dicen, algún día podría ayudar a los científicos a encontrar formas de enfocarse en estas regiones en las personas y restaurar la función motora causada por una daño o enfermedad.
Los resultados de los experimentos dirigidos por Johns Hopkins se publicaron el 9 de marzo. Naturaleza.
Con colchoneta en las mediciones de la actividad cerebral de los roedores especialmente entrenados, los investigadores encontraron que tres áreas principales de la corteza juegan papeles distintos en la navegación de los ratones a través de una secuencia de movimiento: las áreas premotora, motora primaria y somatosensorial primaria. Todos están ubicados en las capas superiores del cerebro de los mamíferos y están dispuestos de guisa fundamentalmente similar en los humanos.
El equipo concluyó que las áreas motora primaria y somatosensorial primaria están involucradas en el control de los movimientos inmediatos de los ratones en tiempo positivo, mientras que el radio premotora parece controlar toda una secuencia planificada de movimientos, y las respuestas de los ratones y la secuencia de amoldamiento se interrumpen inesperadamente.
Conveniente a que los animales realizan movimientos secuenciales, los investigadores dicen que es probable que el radio premotora envíe señales eléctricas a las otras dos áreas de la corteza sensoriomotora a través de células nerviosas especializadas, y se planean más estudios para mapear las vías de estas señales entre las capas corticales.
«Ya sea un atleta altanero que practica una carrera cuesta debajo o una persona que completa una tarea mundana como esquiar, muchas tareas involucran movimientos aprendidos que se repiten una y otra vez», dice Daniel O’Connor, Ph.D., Profesor Asociado de Neurociencia en Johns Escuela de Medicina de la Universidad de Hopkins. O’Connor dirigió el equipo de investigación. Dichos movimientos secuenciales pueden parecer mundanos y simples, dice, pero implican una estructura y un control complejos en el cerebro, y el cerebro no solo debe dirigir adecuadamente cada movimiento, sino organizarlo en toda una serie de movimientos conectados.
Cuando cosas inesperadas interrumpen una secuencia en ejecución, el cerebro tiene que adaptarse y decirle al cuerpo que reconfigure la secuencia en tiempo positivo, dice O’Connor. Una equivocación de este proceso puede conducir a una catástrofe, por ejemplo, una caída o un montaña automovilístico.
Los neurocientíficos han estudiado durante mucho tiempo cómo los mamíferos compensan cuando se interrumpe un solo movimiento, como alcanzar una taza de café, pero el nuevo estudio fue diseñado para encarar los desafíos de rastrear lo que sucede cuando en sinceridad se deben reorganizar secuencias complejas de múltiples movimientos. para compensar eventos inesperados.
En el caso del esquiador altanero, por ejemplo, el esquiador calma ejecutar una serie planificada de movimientos para acercarse y suceder a través de puertas a lo desprendido de una carrera cuesta debajo, pero es probable que haya momentos en que un obstáculo interrumpa la trayectoria del esquiador y un cambio de rumbo obligue. .
«Cómo el cerebro de los mamíferos puede comprender una señal sensorial y usarla casi de inmediato para cambiar completamente de una secuencia continua de movimientos a otra sigue siendo un intriga». O’Connor trabajó con Duo Xu, Ph.D., un ex estudiante licenciado en el laboratorio de O’Connor, para diseñar una serie de experimentos en ratones para rastrear las regiones del cerebro que procesan la señal de «cambio de rumbo».
Para el estudio, los investigadores primero crearon un «parcours» para ratones, que fueron entrenados para sacar la franja y tocar un «puerto», un tubo de metal. A medida que los investigadores movían el puerto, los ratones aprendieron a tocar el puerto nuevamente. Cuando el puerto se trasladó a su ubicación final en el transcurso del curso, los ratones que lo tocaron con la franja recibieron una premio. Todo este entrenamiento debe fingir una secuencia repetida y esperada de movimientos aprendidos, similar a cómo desciende el esquiador.
Para estudiar cómo una señal inesperada puede hacer que el cerebro cambie de rumbo, los investigadores hicieron que los ratones realizaran lo que llamaron un «investigación de retroceso». En espacio de mover el puerto a la futuro ubicación de la serie, los investigadores movieron el puerto a una ubicación previo para que cuando los ratones sacaran la franja, no encontraran el puerto, lo que los llevó a cambiar el curso, el puerto para encontrar y suceder por el curso para obtener el regalo.
«Cada secuencia de lamidas de puerto implica una serie de movimientos complejos que el cerebro del ratón debe organizar en un plan de movimiento y luego ejecutar correctamente, pero todavía reorganizarse rápidamente cuando se da cuenta de que el puerto esperado no está allí», dice O’Connor.
Durante los experimentos, los investigadores utilizaron electrodos cerebrales para rastrear y registrar señales eléctricas entre neuronas en la corteza sensoriomotora, que controla el movimiento genérico. Un aumento de la actividad eléctrica corresponde a un aumento de la actividad cerebral. Conveniente a que muchas áreas de la corteza podrían activarse cuando los ratones del investigación se movían a lo desprendido del curso, los investigadores usaron ratones criados con células cerebrales modificadas genéticamente que pueden «silenciarse» o desactivarse selectivamente en ciertas partes de la corteza. De esta forma, los científicos pudieron acotar la ubicación de las áreas del cerebro directamente involucradas en los movimientos.
«Los resultados proporcionan una nueva imagen de cómo una rango entre las redes neuronales en la corteza sensoriomotora gestiona los movimientos secuenciales», dice O’Connor. «Cuanto más aprendamos sobre estas redes neuronales que interactúan, mejor podremos comprender y corregir la disfunción sensoriomotora en los humanos».
Adicionalmente de Xu y O’Connor, los siguientes académicos de Johns Hopkins contribuyeron a la investigación: Mingyuan Dong, Yuxi Chen, Angel Delgado, Natasha Hughes y Linghua Zhang.
La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Lozanía (R01NS089652, 1R01NS104834-01, P30NS050274).
Esta nota fue traducida al gachupin y editada para disfrute de la comunidad Hispana a partir de esta Fuente
