Aparecen ondas espirales de actividad neuronal que viajan a través del cerebro. Los científicos esperan saber si estas ondas arremolinadas desempeñan un papel global en la detección e interpretación de estímulos internos y externos, el establecimiento de la memoria y la dirección del rendimiento motor.
«Descubrimos un nuevo tipo de onda cerebral que oscila específicamente en el espacio y el tiempo, depende de un circuito fisiológico circular en la corteza sensorial e influye en la actividad de todo el cerebro», señaló Nick SteinmetzProfesor asociado de Neurobiología y Biofísica de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington. Su equipo dirigió la investigación.
Los detalles de estas excursiones, las ondas cerebrales rodantes, así como los datos sobre la actividad de los ratones durante comportamientos específicos, se informan hoy en Science.
Estos hallazgos de ondas parecidas a vórtices son, como suele decirse, vertiginosos.
Los científicos examinaron cómo el cableado anatómico del cerebro de un ratón coordina la formación y propagación de ondas que normalmente se originan en la región somatosensorial. Esta región procesa las sensaciones que sienten la piel y los músculos y proporciona señales sobre la posición, la postura y las partes del cuerpo, así como otros estímulos.
Las neuronas que generan estas ondas crean un agradable patrón esférico en la corteza sensorial del cerebro. Sus axones, que generan señales eléctricas, apuntan en círculo. Esta disposición arquitectónica estática, casi como un vagón a lo largo de una vía circular, corresponde al movimiento espiral de las ondas cerebrales.
Las ondas se reflejaron en ambos lados del cerebro del ratón y se coordinaron entre las partes sensoriales y motoras del cerebro. Los científicos observaron que las ondas espirales también sincronizaban picos en regiones más profundas del cerebro que están más asociadas con funciones de nivel inferior. Estos incluyen el tálamo, el cuerpo estriado y el mesencéfalo.
Debido a que estas ondas arremolinadas viajan a través de diferentes regiones del cerebro, pueden desempeñar un papel en el intercambio de información entre diferentes partes del cerebro responsables de funciones diferentes pero interdependientes. Por ejemplo, la interacción entre la corteza sensorial y la corteza motora del cerebro probablemente sea crucial para el entorno y otros movimientos corporales voluntarios.
Los científicos llevaron a cabo su investigación utilizando imágenes cerebrales de toda la corteza cerebral y mediciones electrofisiológicas a gran escala.
Su enfoque implicó observar el efecto de una pequeña bocanada de aire en el hocico izquierdo del ratón. Esta estimulación evoca una secuencia de ondas de actividad neuronal en el sentido de las agujas del reloj en la corteza sensorial derecha con ondas correspondientes en la corteza motora.
Los científicos animaron a las ratas con recompensas para un juego de detección de objetos que requería coordinación pata-ojo. Los científicos observaron diferencias en las ondas cerebrales circulantes que variaban según la excitación de los ratones y su éxito en la realización de la tarea.
Los investigadores aún tienen que determinar si las ondas viajeras rotacionales están coordinadas globalmente en la misma medida en otras especies, incluidos los humanos, como los ratones.
En cuanto al trabajo de la dinámica de las ondas rodantes, los científicos plantean la hipótesis de que actúan como relojes espaciales y temporales para establecer la secuencia de sensaciones seguidas de la acción. Las ondas también pueden ayudar a establecer conexiones que se vinculan más con la práctica de una tarea visomotora. Al fluir a través de diferentes regiones del cerebro, estas ondas pueden proporcionar una forma para que el cerebro prediga secuencias sensoriales y coordine respuestas motoras.
El primer autor del artículo, Zhiwen Ye, establecería más tarde su propio laboratorio de investigación como investigador principal junior en el Instituto de Neuromodulación y Cognición, parte de la Academia Médica de Investigación y Traducción de Shenzhen, un instituto de investigación biomédica recientemente establecido en China.
La investigación fue apoyada por un premio CAREER de la Fundación Nacional de Ciencias (2142911), el Programa Pew Biomedical Scholars, un Premio de Beca Klingenstein-Simmons en Neurociencia, la Iniciativa Cerebral de los Institutos Nacionales de Salud (U19MH114830), una beca postdoctoral y una beca postdoctoral de la National Eye Foundation y la Wash Foundation. (EY07031).
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