MADRID, 20 Feb. (EDIZIONES) -
¿Cuántas veces has pensado: me muevo yo o se mueve lo de alrededor? Imagina que estás sentado en un tren, mirando por la ventana. De repente, el tren de al lado comienza a moverse, es en ese instante cuando tu cerebro duda: ¿me estoy moviendo?
Neurocientíficos del Centro Sainsbury Wellcome, parte del parte del University College de Londres (Reino Unido) han descubierto cómo el cerebro distingue entre el movimiento visual que se produce en el mundo exterior y el que provoca el observador que se mueve a través de él.
Los investigadores llevan mucho tiempo preguntándose cómo logra el cerebro esta distinción sensorial fundamental, conocida como el "problema de separación de la fuente de movimiento". Esta es la primera vez que los científicos han identificado los mecanismos precisos.
La investigación, publicada en 'Cell', describe cómo los científicos del Sainsbury Wellcome Centre desarrollaron un novedoso sistema experimental para aislar los elementos fundamentales de la locomoción. Descubrieron que las células individuales de la corteza visual primaria de los ratones utilizan señales motoras y vestibulares para determinar si el flujo visual en la retina puede deberse al movimiento visual en el mundo externo o ser causado por el movimiento del animal.
"Todos los días damos por sentado que sabemos si nos estamos moviendo o si algo se está moviendo a nuestro alrededor. Pero nadie sabe cómo lo hace el cerebro. Queríamos diseñar un experimento que nos permitiera resolver este problema de separación del movimiento", asegura el profesor Troy Margrie, director asociado de SWC y autor principal del estudio.
Junto con los ingenieros del FabLab de SWC, el equipo desarrolló un sistema nuevo y exclusivo llamado Translocator. Esta configuración experimental consiste en una cinta de correr pasiva en la que los ratones pueden elegir correr mientras observan pantallas que muestran un corredor virtual en movimiento. Todo el aparato de la cinta de correr también se mueve físicamente hacia adelante a lo largo de un riel, sincronizado con la velocidad a la que el ratón elige correr.
EL CEREBRO INTERPRETA EL MOVIMIENTO
"Nos basamos en los principios de las configuraciones de realidad virtual, donde un animal corre en una cinta mientras se le muestra un flujo visual que está acoplado a su movimiento. Pero además, agregamos la traslación en la dirección hacia adelante, de modo que los animales pudieran experimentar realmente la locomoción (es decir, moverse de A a B) de acuerdo con su propia velocidad de carrera. Es por eso que lo llamamos Translocator", explica el doctor Mateo Velez-Fort, investigador principal en el Laboratorio Margrie en SWC y primer autor del artículo.
Esta configuración experimental permitió al equipo aislar los elementos fundamentales de la locomoción. Por ejemplo, los investigadores registraron el perfil de velocidad de un ratón que corría activamente a lo largo de 1,2 metros. Luego colocaron al animal de nuevo en el punto de partida y reprodujeron la misma velocidad mientras bloqueaban la cinta de correr, de modo que el ratón se movía pasivamente en lugar de moverse activamente. Esto permitió al equipo obtener una señal vestibular pura que era idéntica a la señal combinada de carrera y vestibular.
Los científicos también obtuvieron una señal motora pura al dejar correr al ratón en la cinta mientras el aparato permanecía estacionario, de modo que el ratón no se trasladara. La configuración del translocador nos permitió obtener una señal motora pura, una señal vestibular pura y señales motoras y vestibulares combinadas. Esto significó que, por primera vez, pudimos separar estas cosas.
Utilizando sondas Neuropixels, electrodos de última generación para registro neuronal simultáneo, los investigadores grabaron desde la corteza visual primaria y observaron que aproximadamente el 50% de las células y particularmente aquellas en las capas profundas 5/6 respondieron al flujo visual, carrera y traducción.
Sorprendentemente, el equipo también descubrió que la actividad registrada de las neuronas en la corteza visual primaria era muy similar tanto en un escenario natural como en uno no natural. Se observó la misma cantidad de actividad neuronal cuando los animales corrían y eran trasladados, que cuando los ratones corrían pero no eran trasladados hacia delante.
Esto llevó a los investigadores a proponer que correr debe suprimir la entrada de traducción. Probaron esta teoría utilizando un modelo matemático desarrollado en colaboración con la profesora Claudia Clopath, que descubrieron que respaldaba este fenómeno. El modelo también predijo que si la velocidad de carrera no era coherente con la velocidad real de la cabeza, entonces se señalaría un error a través de la vía vestibular. Esta predicción se verificó luego mediante experimentos adicionales.
Este trabajo muestra que muchas áreas corticales, incluidas las áreas sensoriales primarias, se actualizan constantemente y reciben retroalimentación de otras modalidades. En el caso del sistema vestibular, se utiliza para generar un marco de referencia interno en línea que proporcione contexto sobre el estado de movimiento del observador.
