Cómo el cerebro crea mapas del mundo externo

Durante una década, los científicos se han quedado perplejos ante la forma en que los "mapas internos" del cerebro humano están anclados en el mundo externo. Un nuevo estudio publicado en la revista Naturaleza intentado resolver este rompecabezas
Las líneas naranjas en esta ilustración representan fuerzas que actúan en el mapa interno para producir una geometría de cuadrícula final que es asimétrica para el entorno.
Crédito de la imagen: Tor Stensola / Kavli Institute for Systems Neuroscience

Los científicos detrás del nuevo estudio, de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología en Trondheim, Noruega, compararon el mapa interno del cerebro con la forma en que podríamos usar un mapa y una brújula para relacionar las líneas de longitud con el terreno que nos rodea mientras caminamos.

Los galardonados con el Premio Nobel Edvard Moser y May-Britt Moser habían descubierto previamente "células de cuadrícula" en el cerebro que son la principal referencia en el sistema de navegación espacial de nuestro cerebro. Estas celdas permiten que los mapas internos de la cuadrícula se "levanten" según sea apropiado para guiarnos en la dirección correcta. El nuevo estudio ayuda a explicar cómo estos mapas están anclados a nuestro entorno.

El equipo noruego registró la actividad de las celdas de la grilla en ratas mientras los animales cazaban migas de galletas alrededor de 1,5 m.² caja.

"Registramos la actividad de cientos de celdas de grillas", dice Tor Stensola, investigador del Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas en Noruega.

"Al observar la información de más de 800 celdas de la grilla, notamos que los patrones de grillas generalmente se orientaban en las mismas direcciones", explica Stensola. "Esto fue cierto para todos los animales estudiados, lo que sugirió que el mapa de la cuadrícula se alinea con su entorno de manera sistemática. Las celdas de cuadrícula parecían estar ancladas a una de las paredes locales, pero siempre con una compensación específica de unos pocos grados. decidimos investigar esto ".

Como una forma de visualizar esto, los investigadores explican que si un mapa representado por la actividad de las celdas de la grilla representara la caja, necesitaría verse y alinearse igual cada vez que la rata estuviera en la caja.

Al analizar los datos de las grabaciones de la actividad de las celdas de la cuadrícula en los cerebros de las ratas, el equipo encontró que estos mapas registrados eran consistentes y que cada patrón de cuadrícula estaba vinculado a una de las paredes de la caja. Sin embargo, los ejes de las cuadrículas no estaban perfectamente alineados, estaban torcidos. El ángulo siempre fue aproximadamente de 7.5 grados.

Stensola hizo algunos cálculos y se dio cuenta de que podría haber una buena razón para ese ángulo en particular:

"En ángulos de 0 y 15 grados, el mapa sería simétrico. En otras palabras, si estuviera perfectamente alineado con la pared, eso significaría que reflejaría el eje cardinal o la diagonal de la caja cuadrada respectivamente, por lo que Es probable que los lugares se mezclen. El ángulo de rotación de 7,5 grados es el que minimiza la simetría con los ejes en el entorno, minimizando así este tipo de posibles errores ".

Cómo la asimetría mejora la precisión de los mapas internos

Se encontró más asimetría en las cuadrículas. Si el mapa fuera simétrico, el patrón sería perfectamente hexagonal; en su lugar, los investigadores encontraron que los puntos formaban una elipse. Se descubrió que esta distorsión de los puntos se correspondía "casi perfectamente" con la dirección a la que apuntaba la elipse y la dirección hacia la que estaba anclada la grilla.

Una vez más, los investigadores proporcionan una metáfora visual para explicar este sesgo y cómo desplaza partes de un objeto de manera diferente según la ubicación. Piensan en empujar una baraja de cartas a lo largo de una mesa, dicen. La carta inferior permanece en el mismo lugar y la carta superior se moverá más, mientras que las cartas en el centro se moverán una distancia que refleje su posición en el mazo.

Con esto en mente, los investigadores plantearon la hipótesis de que cuando un animal encuentra un nuevo entorno, su cerebro forma un mapa del entorno donde uno de los ejes se alinea perfectamente con una pared cercana. Gradualmente, el movimiento dentro del espacio distorsiona y desvía el mapa a 7,5 grados del muro de anclaje, lo que crea "un mapa estable y robusto con pocas posibilidades de error".

En cajas más grandes, que eran 2.2 m², los investigadores encontraron que los mapas de las ratas tenían las mismas asimetrías, pero ahora se dividieron en dos y se convirtieron en mapas locales separados para la misma caja, anclados a paredes opuestas.

"Siempre es una gran sensación cuando encontramos la solución a un misterio que nos ha intrigado durante una década", dice el Prof. Edvard Moser, director del Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas. Él cree que los hallazgos son importantes y pueden conectar diferentes campos de la ciencia:

"Los hallazgos nos dan más pistas sobre cómo nuestros mapas internos interactúan con el entorno. Ahora vamos a tener que descubrir en detalle cómo la información sobre la orientación de las paredes y los límites en el entorno llega a los mapas de la cuadrícula, y cómo esta información se procesa. Tal vez las células fronterizas demuestren que contienen la respuesta a esto, todavía no lo sabemos con certeza ".

Baja conciencia aumenta el riesgo cardiovascular de las mujeres

Según un estudio presentado en las Sesiones Científicas de la Asociación Estadounidense del Corazón de 2015, las mujeres corren el riesgo de padecer enfermedades del corazón por falta de conciencia. Las mujeres necesitan aprender más sobre su propia salud cardíaca, según los investigadores del último estudio. Las enfermedades cardíacas y los accidentes cerebrovasculares son las causas más comunes de muerte entre las mujeres estadounidenses; 1 de cada 3 muertes de mujeres son causadas por enfermedades cardíacas y accidentes cerebrovasculares en los Estados Unidos cada año.

(Health)

Los suplementos de aceite de pescado pueden minar la eficacia de la quimioterapia

Los pacientes que reciben prácticamente todos los tipos de quimioterapia han sido advertidos de no tomar suplementos de aceite de pescado porque pueden hacer que los medicamentos de quimioterapia sean ineficaces, escribieron investigadores del Centro Médico Universitario de Utrecht (Países Bajos) en la revista Cancer Cell. Los aceites de pescado contienen dos ácidos grasos que hacen que los tumores sean resistentes al tratamiento.

(Health)