¿Cómo se comunican las neuronas para resolver una tarea cognitiva?

Saber cómo se comunican las neuronas cuando el cerebro está llevando a cabo una tarea cognitiva es un conocimiento esencial para el estudio del procesamiento cerebral de la información. Sin embargo, es un tema que ha sido tradicionalmente poco estudiado debido a la dificultad de registrar simultáneamente la actividad de neuronas individuales durante las diferentes etapas de la ejecución de la tarea.

En un trabajo recientemente publicado en la revista PNAS se ha cuantificado la interacción temporal entre la actividad eléctrica de neuronas de cinco áreas corticales de dos primates, las áreas corticales sensoriales (S1 y S2), premotoras (MPC, DPC) y motoras (M1), mientras los individuos llevaban a cabo una labor de discriminación somatosensorial en la que debían indicar con el movimiento de la mano qué estímulo recibido tenía mayor intensidad.

La investigación ha sido liderada por Gustavo Deco, investigador ICREA del depatamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) y director del Centro de Cognición y Cerebro (CBC) de la Universidad Pompeu Fabra, conjuntamente por Ranulfo Romo, investigador de la UNAM de México. Son coautores del trabajo Adrià Tauste y Marina Martínez-García, miembros del CBC.

El estudio ha consistido en la estimación matemática de las interdependencias que se establecen entre las ráfagas de potenciales de acción de cada par de neuronas como consecuencia de las diferentes etapas de la tarea cognitiva: percepción, memoria, toma de la decisión y actividad motora.

Áreas sensitivas y motoras

Como indican Deco y Tauste, director y primer autor del trabajo, respectivamente: «hemos constatado que para llevar a cabo la tarea cognitiva, son necesarias dependencias bidireccionales entre áreas sensoriales y motoras que se mantienen incluso durante intervalos de la tarea en que las neuronas por sí solas no codifican información sobre el estímulo o respuesta».

«Curiosamente, los resultados indican que, cuando el cerebro deja de hacer la tarea, estas correlaciones neuronales desaparecen en gran medida, incluso en presencia del mismo tipo de estímulo», añaden.

Estas dependencias bidireccionales entre neuronas se activan y se desactivan en función de los valores del estímulo y de la respuesta, lo que indica que cada trozo de información relacionada con la tarea viaja a través de un camino neuronal diferenciado.

Además, estas interacciones neuronales ocurren de forma más rápida entre áreas somatosensoriales (S1 y S2), durante los periodos de estimulación y de memoria, que cuando relacionan áreas premotoras y áreas motoras (MPC, DPC, M1) en el momento de la toma de decisión, sugiriendo que la información sensorial y decisional se distribuye a diferente velocidad.

«Nuestro trabajo muestra que existe una comunicación neuronal en el cerebro activada específicamente para la realización de una tarea y que las características espaciales y temporales de dicha comunicación dependen del tipo de información transmitida», concluye Tauste.

(UPF)