Una nueva investigación del MIT ha revelado una profunda interacción entre la visión y el comportamiento, arrojando luz sobre cómo las acciones de un animal pueden influir directamente en el procesamiento visual en el cerebro. La investigación, publicada en la revista Neuron, destaca el importante papel de la corteza prefrontal en la modulación de la información visual en función de condiciones internas como el estado de alerta y el movimiento.
La corteza prefrontal, conocida por sus funciones de control ejecutivo, envía señales personalizadas a las áreas responsables de la visión y el movimiento. Esta investigación, dirigida por la investigadora postdoctoral Sofie Ährlund-Richter y la autora principal Mriganka Sur, indica que estas señales no son uniformes; más bien, son distintos y tienen un propósito, adaptados a las necesidades específicas de diferentes regiones del cerebro.
Históricamente, los investigadores han especulado que la corteza prefrontal podría influir en las regiones posteriores del cerebro, y este estudio pretende aclarar cómo. El equipo identificó dos áreas clave dentro de la corteza prefrontal: la corteza orbitofrontal (ORB) y el área cingulada anterior (ACA). Estas regiones transmiten información esencial sobre los niveles de excitación de un ratón y su movimiento a la corteza visual primaria (VISp) y a la corteza motora primaria (MOp), cada una de las cuales desempeña un papel único dependiendo del estado de excitación del animal.
Por ejemplo, una mayor excitación condujo a una mayor interacción entre ACA y VISp, mejorando la representación visual. Por el contrario, el impacto de ORB en la codificación visual sólo se hizo evidente en niveles muy altos de excitación, lo que sugiere un mecanismo compensatorio. Mientras que ACA aumenta la atención a detalles visuales inciertos o sutiles, ORB tiende a reducir el enfoque en estímulos sobreestimulantes o irrelevantes.
Para investigar más a fondo estos mecanismos, se utilizó un seguimiento anatómico detallado para mapear las conexiones entre ACA, ORB, VISp y MOp. Durante tareas experimentales en las que ratones corrían sobre una rueda mientras observaban diferentes estímulos visuales, los investigadores observaron la actividad neuronal en tiempo real. Las técnicas incluyen aplicar bocanadas de aire para aumentar la excitación y monitorear los cambios en las respuestas neuronales.
Los resultados mostraron que ACA se dirigió principalmente a una capa específica de VISp, mientras que ORB formó conexiones con otra capa. En términos de producción de información, se descubrió que las neuronas ACA transmiten información visual más matizada que sus contrapartes ORB, monitoreando de cerca los cambios en los niveles de excitación. Ambas áreas comunicaron la velocidad de movimiento del mouse a MOp, pero solo indicaron el estado de movimiento a VISp.
En un experimento fundamental, el equipo de investigación bloqueó temporalmente las señales de ACA y ORB a VISp, lo que les permitió observar cómo se veía afectado el procesamiento visual en ausencia de esta entrada. Los hallazgos indicaron que ACA y ORB produjeron efectos diferentes y opuestos en la codificación visual, lo que significa una influencia sustancial basada en el movimiento y la excitación del ratón.
Esta investigación propone un modelo de retroalimentación especializado de la corteza prefrontal, enfatizando que cada subregión da forma única a la actividad de sus objetivos, en lugar de utilizar una modulación general en todo el cerebro.
El estudio incluyó contribuciones de los investigadores Yuma Osako, Kyle R. Jenks, Emma Odom, Haoyang Huang y Don B. Arnold y contó con el apoyo de varias entidades destacadas, incluidos los Institutos Nacionales de Salud.
