Una Innovadora Investigación Del Cerebro Registra Las Neuronas Para Comprender La Cognición

¿Dónde está Waldo?  Cerebro

¿Puedes encontrar un elefante en la imagen? ¿Qué tal un paraguas rojo y blanco? Si buscó esos elementos, utilizó el área motora precomplementaria de su cerebro. Una nueva investigación de Shuo Wang de WVU muestra que el pre-SMA contribuye al comportamiento dirigido a objetivos al señalar la detección de objetivos y el tiempo transcurrido desde el inicio de una búsqueda. Crédito: Ilustración de Shuo Wang

¿Dónde está Wally? 

Ya sea que busquemos a Wally o nuestras llaves en una habitación desordenada, aprovechamos una parte de la región frontal del cerebro cuando realizamos tareas visuales relacionadas con objetivos. Algunos de nosotros lo hacemos bien, mientras que para otros es un poco desafiante. 

Un investigador de la Universidad de West Virginia se propuso investigar por qué, y qué hace específicamente esta parte del cerebro, llamada área motora precomplementaria, durante la búsqueda. 

Para averiguarlo, Shuo Wang, profesor asistente de ingeniería química y biomédica, aprovechó la rara oportunidad de registrar neuronas individuales con electrodos implantados en pacientes con epilepsia. Encontró neuronas que indicaban si se había encontrado el objetivo de una búsqueda visual y, de no ser así, cuánto tiempo llevaba el paciente buscando el elemento. 

Esto sugiere que el pre-SMA contribuye al comportamiento dirigido a un objetivo al señalar la detección del objetivo y el tiempo transcurrido desde el inicio de una búsqueda, independientemente de la tarea. 

Puede que sea la primera vez que los científicos identifican neuronas en la pre-SMA humana que representan objetivos de búsqueda, dijo Wang. 

Shuo Wang

Shuo Wang, profesor asistente de ingeniería química y biomédica en WVU, registró neuronas individuales con electrodos implantados en pacientes con epilepsia para una investigación publicada en la revista líder de neurología “Brain”. Crédito: Paige Nesbit / Universidad de West Virginia

Estos hallazgos contribuyen a una mejor comprensión de los aspectos cognitivos de los trastornos como la enfermedad de Parkinson y la esquizofrenia, que están relacionados con la disfunción de la pre-AME, dijo. De manera similar, la hiperactividad previa a la AME es una observación frecuente en personas con autismo. 

La investigación de Wang, realizada en colaboración con Ueli Rutishauser, profesor asociado de neurocirugía, y Adam Mamelak, profesor de neurocirugía, ambos del Centro Médico Cedars-Sinai, y Ralph Adolphs, profesor de biología, del Instituto de Tecnología de California, se publicó en una revista líder. revista de neurología “Brain”.

“El cerebro tiene alrededor de cien mil millones de neuronas”, dijo Wang, que forma parte del Instituto de Neurociencia Rockefeller. “Solo unos pocos laboratorios pueden analizar la actividad de neuronas individuales en humanos. Se han realizado grabaciones similares en el hipocampo y la amígdala, que son áreas del cerebro importantes para la memoria, durante muchos años. Sin embargo, las grabaciones en el pre-SMA son muy raras. Nuestro nuevo artículo es uno de los pocos artículos que han informado sobre la pre-AME humana utilizando esta técnica “.

Los pacientes con epilepsia que participaron en el estudio se sometieron a un control invasivo de las convulsiones en el Centro Médico Cedars-Sinai en Los Ángeles. Wang y sus colaboradores realizaron grabaciones simultáneas de movimientos oculares y neuronas individuales en los pacientes mientras realizaban una tarea de búsqueda visual guiada por la memoria. Consiguieron registrar 182 neuronas individuales en nueve pacientes. 

“Realizamos un procedimiento clínico a cuestas: los pacientes estaban en nuestra unidad de monitoreo esperando que ocurrieran convulsiones”, dijo Mamelak. “Usamos electrodos de profundidad modificados, que se implantan para monitorear las convulsiones, registrar la actividad de neuronas individuales y observar su actividad durante nuestra tarea. Actualmente, esta es la única posibilidad de observar la actividad de neuronas individuales en humanos “.

Durante la tarea visual dirigida a un objetivo que realizaban los pacientes, se les pidió a los pacientes que encontraran un objeto o rostro ubicado entre una serie de otros elementos que se mostraban en la pantalla. Durante esta tarea, los investigadores encontraron que el 40 por ciento de las neuronas indicaban si un elemento actualmente fijado era el objetivo de la búsqueda. 

Wang y sus colegas abordaron además estas dos preguntas: 1. ¿Las neuronas anteriores a la AME señalan la detección del objetivo como tal o, más bien, la necesidad de indicarlo presionando un botón (parte del experimento pidió a los pacientes que respondieran con un cuadro de botón)? 2. ¿Las neuronas pre-SMA señalan la detección de objetivos, independientemente de la forma especificada?

“Analizamos las mismas neuronas en las tres tareas y descubrimos que la respuesta objetivo era independiente de la producción motora, el formato de la búsqueda y una pista de búsqueda definida explícitamente. Esto muestra que estas señales son de naturaleza cognitiva abstracta ”, dijo Rutishauser. 

“Nuestros datos respaldan la opinión de que la disfunción en el pre-SMA podría manifestarse en una menor capacidad para realizar conductas dirigidas a objetivos, como buscar un artículo en una habitación desordenada”, dijo Wang.

“Con suerte, nuestra investigación puede impulsar estrategias para mejorar las funciones cognitivas en pacientes con trastornos de la pre-AME”.

 

La investigación fue apoyada por el Instituto Nacional de Salud Mental, la Fundación de Ciencias del Autismo, RNI, la Fundación Dana, la Fundación Simons y la Fundación Nacional de Ciencias. 

Referencia: “Representación abstracta de objetivos en la búsqueda visual por neuronas en el área motora pre-suplementaria humana” por Shuo Wang, Adam N Mamelak, Ralph Adolphs y Ueli Rutishauser, 24 de septiembre de 2019, Brain .
DOI: 10.1093 / cerebro / awz279

Añadir un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *