Publicado 28/10/2021 07:39CET

Ciertos ritmos cerebrales coordinan el mapa cognitivo en la navegación espacial humana

Archivo - Seamless realistic brain
Archivo - Seamless realistic brain - GETTY IMAGES/ISTOCKPHOTO / MELAZERG - Archivo

MADRID, 28 Oct. (EUROPA PRESS) -

Investigadores chinos han comprobado que las fluctuaciones rítmicas lentas de la actividad cerebral --las oscilaciones beta en el circuito corteza prefrontal medial (CPM)-corteza entorrinal (CE)-- desempeñan un papel esencial para permitir que los cálculos espaciales guíen el comportamiento de la navegación humana.

Dirigidos por el doctor Wang Liang, del Instituto de Psicología de la Academia China de Ciencias (CAS), los investigadores descubrieron que las oscilaciones theta en el CPM y el CE mostraban representaciones en forma de cuadrícula que se coordinaban entre sí y predecían el rendimiento de la navegación.

El estudio, publicado en la revista 'Science Advances', aporta nuevos conocimientos sobre la firma neural del mapa cognitivo y el papel funcional de los códigos de cuadrícula durante la navegación espacial humana.

El cerebro humano crea un mapa cognitivo del entorno que le rodea para apoyar eficazmente la memoria espacial y guiar el comportamiento flexible en el espacio físico. Las células de lugar en el hipocampo y las células de rejilla en el CE son los componentes celulares del sistema de neuronavegación. Se han identificado células reticulares en el CE humano y en el CPM con un papel crucial en el espacio conceptual.

Las neuronas individuales nunca se disparan de forma aislada y no son capaces de regular comportamientos cognitivos complejos, como la navegación espacial. En cambio, las neuronas que se disparan de forma sincronizada inducen oscilaciones neuronales y forman una red funcional.

Las oscilaciones theta -ondas lentas y periódicamente fluctuantes de la actividad neuronal- tienen un vínculo esencial con el ensamblaje de las células de la red que ha sido bien establecido utilizando registros de potencial de campo local. En 2018, los investigadores revelaron representaciones de tipo reticular basadas en theta en el CE humano durante la navegación espacial.

En el estudio actual, los investigadores registraron la actividad neural del CPM y del CE en pacientes con epilepsia resistente a los medicamentos utilizando electrodos de profundidad implantados invasivamente en el cerebro por neurocirujanos, mientras los pacientes jugaban una tarea de memoria de localización de objetos en un entorno virtual.

Se pidió a los pacientes que recordaran la ubicación espacial de ocho objetos y se les evaluó el rendimiento de la memoria. Fueron capaces de utilizar la información de retroalimentación para mejorar su rendimiento conductual.

Los investigadores descubrieron que las oscilaciones theta en el córtex prefrontal ventromedial humano, más que en el córtex frontal orbital o el CPM dorsal, mostraban una modulación rotacionalmente simétrica de seis veces en función de la dirección del movimiento.

"Este patrón de modulación proporciona pruebas directas de que la huella mesoscópica de las células reticulares se produce en la CPM humana", señala el doctor Wang.

Además, los investigadores también descubrieron que las orientaciones de la retícula parecían ser coherentes entre el CE y el CPM, lo que sugiere que estas regiones coordinaban el procesamiento de la información para generar un mapa cognitivo coherente para la codificación y recuperación de los recuerdos espaciales.

La sincronización theta se correlacionó con esta consistencia interregional de las representaciones de la cuadrícula y puede predecir la precisión del rendimiento espacial.

Este estudio arroja luz sobre los mecanismos neuronales que subyacen a la navegación y la memoria en los seres humanos, proporcionando nuevos conocimientos sobre cómo los circuitos neuronales mPFC-EC a nivel mesoscópico tratan la información de la cuadrícula.

Muchas enfermedades neurodegenerativas, incluso en su fase inicial, están asociadas a la desorientación espacial y a los déficits de memoria espacial, como la enfermedad de Alzheimer. Por lo tanto, es crucial comprender los mecanismos neuronales subyacentes. Este estudio puede ayudar a identificar nuevos biomarcadores para estos trastornos neurológicos.