El aprendizaje involucra a múltiples áreas del cerebro (incluida la visión)

Publicado 02/01/2020 17:50:52CET
Ratón de laboratorio
Ratón de laboratorio - PIXABAY - Archivo

MADRID, 2 Ene. (EUROPA PRESS) -

Investigadores de Johns Hopkins Medicine (Estados Unidos) han usado una herramienta de imagen asistida por láser para 'ver' lo que sucede en las células cerebrales de los ratones que están aprendiendo a alcanzar y agarrar un pellet de comida. Sus experimentos, publicados en la revista 'Neuron', apuntan que el aprendizaje basado en la motricidad puede ocurrir en múltiples áreas del cerebro, incluso en aquellas que no están típicamente asociadas con el control motor.

"Los científicos deberían estar observando todo el cerebro para entender tipos específicos de aprendizaje. Diferentes partes del cerebro contribuyen al aprendizaje de diferentes maneras, y el estudio de los receptores de las células cerebrales puede ayudarnos a descifrar cómo funciona esto", señala Richard Huganir, principal autor de este trabajo.

Los investigadores se centraron en los receptores de glutamato tipo AMPA (AMPAr), moléculas clave que ayudan a enviar mensajes entre las células cerebrales llamadas neuronas. Los AMPAr funcionan como antenas que se forman a lo largo de la superficie de un punto particular en las neuronas llamado sinapsis, donde recibe señales moleculares de otras neuronas.

Para monitorear y medir los niveles de AMPAr en los cerebros de los ratones, los científicos previamente tenían que diseccionar el órgano antes y después de un experimento de aprendizaje y comparar las diferencias. Ahora, los científicos tienen formas de 'ver' directamente el cerebro durante el aprendizaje, registrando miles de sinapsis a la vez.

En sus experimentos, los científicos inyectaron AMPAr codificadoras de ADN que llevaban una etiqueta fluorescente en los cerebros de los ratones, y utilizaron un pulso eléctrico para hacer que las neuronas absorbieran el ADN de AMPAr. Luego, con una herramienta llamada microscopía de dos fotones, los científicos usaron un láser para detectar y medir la cantidad de fluorescencia proveniente de las AMPAr marcadas.

Más fluorescencia es una indicación del aumento de la actividad de las AMPAr y de los mensajes entre las neuronas, una buena señal de que el aprendizaje y la construcción de la memoria está teniendo lugar en esas neuronas. Para observar cómo se veía el aprendizaje en las neuronas de los animales de prueba, el equipo entrenó a los ratones para alcanzar y agarrar una porción de alimento colocado justo fuera de su jaula usando sus patas.

EL EXPERIMENTO EN RATONES

Mientras los ratones aprendían a alcanzar el pellet, los científicos encontraron un aumento de aproximadamente el 20 por ciento en la actividad de los AMPAr en un área del cerebro conocida como la corteza motora, que es conocida por controlar y mover con precisión los músculos. En las neuronas, las AMPAr se ven como luces en un árbol de Navidad y brillan más con el aumento de la actividad.

Pero los experimentos también mostraron el mismo aumento en los niveles de actividad de las AMPAr en la corteza visual. "Esto tenía sentido porque la visión es muy importante para el control motor. Entonces, hicimos el mismo experimento otra vez, pero con las 'luces apagadas'", detalla otro de los autores, Richard Roth.

Usando luz infrarroja, que los ratones no podían ver, los animales eventualmente aprendieron a agarrar exitosamente el alimento, pero hubo un incremento menor (10%) en la actividad de los AMPAr en la corteza visual. "Creemos que los cerebros de los ratones están usando diferentes conjuntos de señales sensoriales en la oscuridad para aprender la tarea motora, incluyendo el tacto y el olfato, permitiendo que estos otros sentidos tomen el control", apunta Roth.

Luego, el equipo de investigación repitió los experimentos usando moduladores especializados activados por la luz para apagar las neuronas en la corteza motora o visual. Si los ratones fueron entrenados para obtener el alimento con las luces de la habitación encendidas, los ratones no podían completar la tarea si su corteza visual estaba apagada. "Claramente, estos ratones dependían del aprendizaje centralizado en su corteza visual para alcanzar el alimento", reflexiona el investigador.

Sin embargo, los ratones entrenados inicialmente para agarrar el alimento en la oscuridad aún podían completar la tarea, incluso si su corteza visual estaba cerrada. "Tradicionalmente hemos pensado que el aprendizaje basado en la motricidad ocurre únicamente en la parte motora del cerebro, pero nuestros estudios y otros ahora muestran que no es tan específico como habíamos pensado. Hay un efecto más amplio del cerebro en el aprendizaje", concluye Roth.

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