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Resumen: con el tiempo las neuronas de la corteza visual cambian su respuesta a los mismos estímulos.
Una nueva investigación de la Universidad de Washington en St. Louis revela que las neuronas de la corteza visual, la parte del cerebro que procesa los estímulos visuales, cambian con el tiempo sus respuestas al mismo estímulo.
Aunque otros estudios han documentado una «deriva representacional» en las neuronas de las partes del cerebro asociadas con el olor y la memoria espacial, este resultado es sorprendente porque se considera que la actividad neuronal en la corteza visual primaria es relativamente estable.
El estudio, publicado el pasado 27 de agosto, en Nature Communications, fue dirigido por Ji Xia, una recién graduada de doctorado del laboratorio de Ralf Wessel, profesor de física en Artes y Ciencias. Xia es ahora Fellow postdoctoral en la Universidad de Columbia.
“Sabemos que el cerebro es una estructura flexible porque esperamos que la actividad neuronal en el cerebro cambie a lo largo de los días cuando aprendemos o cuando adquirimos experiencia, incluso como adultos”, apunta Xia. «Lo que es algo inesperado es que incluso cuando no hay aprendizaje, o no hay cambios en la experiencia, la actividad neuronal sigue cambiando a lo largo de los días en diferentes áreas del cerebro».
Los investigadores del grupo de Wessel exploran el procesamiento de información sensorial en el cerebro. Trabajando con colaboradores, utilizan análisis de datos novedosos para abordar cuestiones de dinámica y computación en circuitos neuronales de la corteza visual del cerebro.
El coautor principal del estudio, Michael J. Goard, del Instituto de Investigación de Neurociencias de la Universidad de California en Santa Bárbara, mostró a los ratones un solo clip de película corta en bucle (utilizaron una sección de la apertura de una película clásica en blanco y negro de Orson Welles, de rigor para los estudios de visión del ratón de hoy). Mientras un ratón veía la película, los investigadores registraron simultáneamente la actividad en varios cientos de neuronas en la corteza visual primaria, utilizando imágenes de calcio de dos fotones.
Los científicos repitieron las sesiones de visualización semanalmente durante hasta siete semanas, registrando la actividad de las mismas neuronas en los mismos ratones mientras veían el bucle del mismo clip de película de 30 segundos.
Luego, los físicos de la Universidad de Washington analizaron los datos de los ratones que veían las películas, utilizando nuevos enfoques computacionales para analizar los cambios en la actividad de la población neuronal a lo largo del tiempo.
Los investigadores descubrieron que las respuestas de una sola neurona a las películas normales son inestables durante semanas. En otras palabras, las neuronas individuales no respondieron de la misma manera a los estímulos visuales (lo que estaba sucediendo en la pantalla en el mismo momento de la película) cuando el ratón vio la película una semana en comparación con otra semana. Este hallazgo de la investigación fue consistente con un estudio publicado por sus colaboradores en la misma edición de la revista, comentó Xia.
Sin embargo, en este estudio en particular, los físicos de la Universidad de Washington pudieron desarrollar una forma de decodificar la respuesta a los estímulos visuales a lo largo de las semanas teniendo en cuenta la actividad de la población de todas las neuronas rastreadas para un ratón determinado; si hubieran utilizado solo las neuronas individuales no habrían podido hacerlo.
Aunque Xia trazó una representación coherente del clip de película utilizando la actividad de la población, los científicos aún no saben si esta representación de la corteza visual primaria es lo que realmente están leyendo las áreas cerebrales posteriores.
Durante los últimos 10 años, los neurocientíficos han documentado cada vez más ejemplos similares de esta «deriva representacional» en la actividad neuronal dentro de diferentes áreas del cerebro, y los primeros estudios informaron una deriva en la actividad de las neuronas en el hipocampo y la corteza parietal posterior.
Pero incluso con esos estudios ya impresos, muchos científicos no están preparados para lidiar con la posibilidad de deriva en otras áreas del cerebro, dijo Xia.
«La gente aún no espera que este tipo de deriva provenga de la corteza visual primaria», dijo. «La creencia general es que esas cortezas sensoriales primarias deben ser muy fiables, porque se espera que codifiquen fielmente la información de los estímulos sensoriales».
Acerca de esta noticia de investigación en neurociencia visual:
Fuentes: WUSTL
Estudio original: Acceso abierto.
“Stable representation of a naturalistic movie emerges from episodic activity with gain variability” by Ji Xia, Tyler D. Marks, Michael J. Goard & Ralf Wessel. Nature Communications
