Los investigadores de la NYU Langone Medical Center dicen que existe la evidencia de que una región en forma de concha en el centro del cerebro de los mamíferos, conocido como el núcleo reticular del tálamo o TRN, es probablemente el responsable de la capacidad de realizar múltiples tareas de forma rutinaria y sin problemas.
El proceso, sugieren, se lleva a cabo por las neuronas TRN individuales que actúan como un «cuadro», filtrando de forma continua la información sensorial y, más o menos el cambio de atención en cierto sentido – al igual que la vista – aunque relativamente bloquea la información y la distracción de otros sentidos, incluyendo sonido.
En su investigación en ratones, descrito en la revista Nature, los investigadores demostraron que las neuronas TRN, que han sido previamente implicadas en el humedecimiento de las señales del cerebro en las personas, también fueron menos activas cuando los ratones se llevaron a centrarse en una actividad – responder a un destello visual de la luz para obtener una recompensa de leche.
Por el contrario, cuando se hicieron que los ratones prestaran atención a un sonido e ignorar el destello de luz, los investigadores dicen que las neuronas TRN que controlaban la visión eran más activas – supresión de las señales visuales con el fin de prestar más atención al sonido. Investigaciones anteriores por el mismo equipo de científicos demostraron que diferentes neuronas TRN controlan sentidos específicos.
«Nuestros últimos resultados de la investigación apoyan un modelo emergente de cómo el cerebro centra la atención en una tarea en particular, el uso de las neuronas en el núcleo reticular del tálamo como una centralita para controlar la cantidad de información que el cerebro recibe, limitar y filtrar aquella información sensorial que no desea prestar atención», dice el investigador principal del estudio y neurólogo Michael Halassa, MD, PhD.
«El filtrado de la información de distracción o irrelevante es una función vital», explica Halassa, profesor asistente de neurología y psiquiatría en la Universidad de Nueva York Langone y el Instituto de Neurociencias Druckenmiller. «La gente tiene que ser capaz de centrarse en una cosa y suprimir otras distracciones para realizar funciones cotidianas como conducir, hablar por teléfono, y la socialización.»
Según Halassa, la nueva investigación sienta las bases para los estudios cada vez más detallados sobre el comportamiento complejo involucrado en cómo el cerebro de los mamíferos presta atención a lo que es importante, y sobre todo cómo los circuitos neuronales se rompen en los casos de enfermedades de déficit de atención, como el défict de atención e hiperactividad – TDAH , el autismo o la esquizofrenia.
Halassa dice que en la investigación previa, en la Universidad de Nueva York y en otros lugares, se había identificado la región TRN del cerebro y sus neuronas individuales como posibles reguladores de la capacidad del cerebro para realizar múltiples tareas, pero había sido hasta ahora incapaz de probar con éxito la hipótesis. De hecho, el premio Nobel Francis Crick ya en 1984 dijo que hipotéticamente la TRN podría funcionar como una puerta para el flujo de la información sensorial. Sin embargo, Halassa explica, los científicos enfrentan luchas técnicos en las señales de grabación de precisión de la pequeña estructura anatómica de la TRN profunda dentro del cerebro. Tampoco hubo método para aislar el comportamiento asociado a la TRN, hasta que su equipo de investigación diseñó un novedoso montaje experimental para hacerlo.
Para el nuevo estudio, Halassa y sus colegas desarrollaron un experimento conductual en el que monitorearon la capacidad de los ratones para recoger con éxito una recompensa de leche, prestando atención a una señal luminosa o un sonido. La prueba, dicen, fue diseñada para medir qué tan bien la zona del cerebro conocida por controlar las funciones superiores del comportamiento, la corteza prefrontal, podría dirigir el foco en un sentido u otro.
Como parte de la prueba, los investigadores distraen a los ratones con estímulos opuestos: Si el ratón está esperando un destello de luz para guiar a la recompensa de la leche, los investigadores lo distraen con un sonido, y viceversa. La distracción de los ratones disminuyó su capacidad para recoger la recompensa de comida a 70% de casi el 90%, incluso si el estímulo de distracción se retiraba más tarde.
Al mismo tiempo, el equipo de investigación registró señales eléctricas de las neuronas TRN y también siguió el comportamiento de los ratones, con la inactivación de diversas partes de los circuitos neuronales del cerebro a través de un rayo láser.
Encontraron que la inactivación de la región de la corteza prefrontal del cerebro, que se cree responsable de la toma de decisiones en las conductas complejas, ha interrumpido la señalización neuronal en los ratones a sólo un éxito al azar en la obtención de una recompensa de leche cuando se presenta con señales de sonido, de luz o con claves específicas. Inactivar la TRN, dejando las regiones corticales intactas, también disminuyó el éxito con la obtención de la recompensa de comida cuando solicitada. Halassa dice que estos resultados demuestran cómo la corteza prefrontal es esencial para la realización de estas tareas de comportamiento y cómo esta parte del cerebro «almacena el conocimiento, comunicando a la TRN para controlar el cuánto debe suprimir de información sensorial visual o auditiva o no, y cómo el cerebro en última instancia realiza multitareas «.
Halassa dice que los próximos planes son para estudiar con exactitud la cantidad de información «distracción» de la TRN que puede bloquear o permitir y cómo este mecanismo puede quedar interrumpido en los modelos de la enfermedad, como el autismo.
El apoyo financiero para el estudio fue proporcionado por becas de la Fundación Nacional de Ciencia de Suiza, la Fundación Simons, la Fundación Sloan, el Premio al Investigador Joven NARSAD, y los Institutos Nacionales de Salud (R00 y R01 MH107680 NS078115).
Además de Halassa, otros investigadores de NYU Langone fueron involucrados en el estudio. Los principales – Ralf Wimmer, PhD, e Ian Schmitt, PhD; y el estudio co-investigador Miho Nakajima, PhD. El apoyo adicional de investigación fue proporcionado por Thomas Davidson, PhD, y Karl Deisseroth, MD, PhD, de la Universidad de Stanford en California.
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