La última investigación tiene implicaciones para comprender las alteraciones sensoriales y construir mejores prótesis y robots que puedan afinar sus movimientos en función de lo que tocan – ScienceDaily

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Mientras lee este artículo, los receptores táctiles de su piel detectan su entorno. Su ropa y joyas, la silla en la que está sentado, el teclado de la computadora o el dispositivo móvil que está usando, incluso sus dedos cuando se rozan involuntariamente entre sí: cada toque activa conjuntos de células nerviosas. Pero, a menos que un estímulo sea particularmente inesperado o necesario para ayudarlo a orientar sus movimientos, su cerebro ignora muchas de estas entradas.

Ahora, los investigadores de Salk han descubierto cómo las neuronas en un área pequeña del cerebro de los mamíferos ayudan a filtrar las señales que distraen o perturban, particularmente de las manos, para coordinar movimientos hábiles. Sus resultados, publicados en la revista Ciencias el 14 de octubre de 2021, podría dar conferencias sobre cómo el cerebro también filtra otra información sensorial.

«Estos hallazgos tienen implicaciones no solo para comprender mejor cómo nuestro sistema nervioso interactúa con el mundo, sino también para enseñarnos cómo construir mejores prótesis y robots y cómo reparar de manera más efectiva los circuitos neuronales después de una enfermedad o lesión», dice Eiman. Azim, profesor asistente del Laboratorio de Neurobiología Molecular Salk y presidente de William Scandling Development.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que se requiere entrada manual para coordinar movimientos hábiles, desde lanzar una pelota hasta tocar un instrumento musical. En un experimento clásico, a los voluntarios con las yemas de los dedos entumecidos y adormecidos les resultó extremadamente difícil levantar y encender un fósforo.

«Existe la idea errónea de que el cerebro envía una señal y usted simplemente realiza el movimiento resultante», dice Azim. «Pero en realidad, el cerebro está incorporando constantemente información de retroalimentación sobre el estado de las extremidades y los dedos y regula su producción en respuesta».

Si el cerebro respondiera a todas las señales del cuerpo, se abrumaría rápidamente, como es el caso de algunos trastornos del procesamiento sensorial. Azim y sus colegas querían identificar exactamente cómo un cerebro sano se las arregla para elegir qué señales táctiles considerar para coordinar movimientos hábiles como manipular objetos.

Utilizaron una combinación de herramientas en ratones para estudiar células dentro de un área pequeña del tallo cerebral llamada núcleo cuneado, que es la primera área en la que las señales de la mano ingresan al cerebro. Aunque se sabía que la información sensorial pasaba a través del núcleo cuneado, el equipo descubrió que un conjunto de neuronas en esta región en realidad controla la cantidad de información de las manos que finalmente pasa a otras partes del cerebro. Al manipular esos circuitos para permitir una retroalimentación más o menos táctil, el equipo de Azim podría influir en la forma en que los ratones realizan tareas hábiles, como tirar de una cuerda o aprender a distinguir texturas, para ganar recompensas.

«El núcleo de la cuña a menudo se conoce como una estación de retransmisión, como si la información pasara a través de él», dice el investigador James Conner, primer autor del nuevo artículo. «Pero resulta que la información sensorial en realidad está modulada en esta estructura».

Conner y Azim continuaron mostrando cómo diferentes partes de la corteza en ratones, la región responsable de un comportamiento más complejo y adaptativo, pueden a su vez controlar las neuronas en cuña para dictar con qué fuerza filtran la información sensorial de las manos.

Hoy en día, a pesar de décadas de trabajo, la mayoría de las prótesis y los robots luchan por mantener los dedos ágiles y realizar movimientos pequeños y precisos de la mano. Azim y Conner dicen que su trabajo podría ayudar a informar el diseño de mejores procesos para integrar información sensorial de dedos artificiales en este tipo de sistemas para mejorar su destreza. También podría tener implicaciones para comprender los trastornos del procesamiento sensorial o para resolver lo que falla en el cerebro cuando el flujo de información sensorial está desequilibrado.

«Los sistemas sensoriales han evolucionado para tener una sensibilidad muy alta con el fin de maximizar las respuestas protectoras a las amenazas externas. Pero nuestras propias acciones pueden activar estos sistemas sensoriales, generando así señales de retroalimentación que pueden ser destructivas para nuestras acciones previstas», dice Conner.

«Estamos constantemente bombardeados con información del mundo y el cerebro necesita formas de decidir qué viene y qué no», dice Azim. «No es solo retroalimentación táctil, sino visual, olfativa y auditiva, temperatura y dolor; las lecciones que estamos aprendiendo sobre este circuito probablemente se apliquen ampliamente a cómo el cerebro modula este tipo de retroalimentación también».

Otros autores incluyeron a Andrew Bohannon, Masakazu Igarashi, James Taniguchi y Nicholas Baltar de Salk.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Instituto Salk. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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