Cuando los ratones ven imágenes desconocidas, ciertas neuronas en la
parte visual de sus cerebros se aceleran. Los científicos piensan que estas
neuronas podrían estar involucradas en el aprendizaje.
Los ratones que forman parte del Observatorio para el Cerebro Allen tienen
una tarea difícil. Una serie de imágenes parpadea frente a sus ojos, y los
animales deben señalar cuando esa imagen cambia de identidad lamiendo una
pequeña tromba que cuelga frente a ellos.
“El ratón está jugando efectivamente un videojuego. Está viendo imágenes
en una pantalla y tomando decisiones, pero en lugar de hacer clic en un
controlador de videojuego, lame una pipeta", según Marina Garrett, investigadora.
“Las imágenes se repiten en una secuencia que irá algo así como flor, flor,
flor, oso. Eso es lo que tienen que detectar, el cambio de flor a oso, y tienen
que responder muy rápidamente".
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| Una colección de imágenes de escenas naturales del Instituto Allen. |
Antes de poner a prueba a los ratones, el equipo de investigación los
capacita en la tarea. Y antes de ese entrenamiento, los animales fueron
modificados genéticamente para que ciertas neuronas brillaran bajo un
microscopio fluorescente cuando esas células entran en acción.
Garrett y sus colegas quieren entender qué neuronas están activas y
cuándo están activas, a medida que los animales aprenden a percibir el mundo
que les rodea. Recientemente, descubrieron que una clase de neuronas, conocidas
como interneuronas VIP, se activan cuando los animales ven imágenes
desconocidas. El estudio está publicado en la revista científica eLife.
Los ratones se entrenan en una serie de imágenes (por ejemplo, la
secuencia de flores y osos) y luego se prueban con esas imágenes familiares y
con un segundo conjunto de fotos nuevas. Tienen que lamer la pipeta justo
después de que cambie la imagen, ya sea una serie familiar o nueva, o no
reciben la recompensa (un trago de agua). Es una configuración artificial: los
ratones no evolucionaron para reconocer fotos en un contexto de videojuegos,
por supuesto, pero los investigadores están tratando de comprender los
principios básicos de cómo el cerebro percibe nuestro entorno y cómo la
actividad de las neuronas cambia durante el comportamiento y el aprendizaje.
"La detección de la novedad es crítica para la supervivencia de un
animal", según Shawn Olsen, Investigador, quien dirigió el estudio junto
con Garrett. "Lo más importante a tener en cuenta en su entorno es cuando
algo es inesperado".
De la novedad al aprendizaje.
Las interneuronas VIP son un tipo de neurona inhibidora, la clase general
de neuronas cuyo trabajo es suprimir la actividad de otras neuronas. Se encuentran
en la capa más externa del cerebro conocida como la corteza. Pero las interneuronas
VIP silencian a otras neuronas inhibidoras, por lo que el resultado acumulativo
es más actividad cerebral, no menos, el equivalente neuronal de un doble
negativo.
No está completamente claro cuál es el resultado final de toda esta
actividad en el cerebro, pero los investigadores plantean la hipótesis de que
las interneuronas VIP pueden ser detectores de la novedad o importancia
general, señalando a otras neuronas qué es lo más importante hacia lo que deben enfocarse.
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| Neuronas VIP iluminadas. Imagen: Instituto Allen para la neurociencia |
Piensa en la diferencia de esfuerzo mental requerido entre una tarea que se
hace todos los días, por ejemplo, cepillarse los dientes, y algo que se intenta
por primera vez, como un nuevo pasatiempo. El cerebro no ignora completamente
la tarea habitual, pero no requiere tanto esfuerzo mental como algo
completamente nuevo.
"Creemos que esta diferencia tiene que ver con el aprendizaje",
según Garrett. "Cuando algo te resulta familiar, sabes qué esperar. Puede
confiar en sus predicciones internas y conocimientos pasados. Cuando algo es
nuevo, debe prestarse más atención para obtener más información".
Para probar esa hipótesis, los investigadores ahora estudian cómo cambia
la actividad de las interneuronas VIP con el tiempo. Con la exposición
repetida, en algún momento las nuevas imágenes se familiarizarán. ¿Qué sucede
en el cerebro en ese punto de inflexión? ¿Y, juegan las interneuronas VIP un
papel similar en otras partes del cerebro?
El estudio actual es la primera etapa en un proyecto mucho más grande del
Instituto Allen para estudiar cómo reaccionan los diferentes tipos de neuronas
visuales en diferentes secciones del cerebro cuando los ratones realizan esta
tarea. El proyecto en su totalidad debería generar suficientes datos para
permitir a los investigadores abordar estas preguntas de manera más integral y
comprender cómo funcionan las neuronas VIP junto con otros tipos de células.
En cuanto a si las interneuronas VIP humanas también reconocen la
novedad, eso es imposible de probar de la misma manera: los investigadores
obviamente no pueden manipular genéticamente a un humano para estudiar sus
neuronas bajo un microscopio. Pero hay razones para pensar que el concepto
general podría aplicarse a algo más que a los ratones que ven fotos, según
Olsen.
"No me sorprendería si encontráramos un fenómeno similar en el
sistema auditivo del ratón o en la parte del cerebro que detecta el
tacto". "Este resultado tiene menos que ver con la visión del ratón
que con los circuitos centrales de la corteza, que sabemos que se conserva
entre los ratones y los humanos".
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