Estudio de las células corticales cerebrales moduladas por la atención

Figura 1 del estudio: Configuración de grabación y tareas de comportamiento / UPF

Una investigación publicada el 23 de marzo en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  desafía los avances científicos más recientes tratando de buscar la forma cómo el control cognitivo y la información sensorial se relacionan en la maquinaria cortical formada por capas de células especializadas superpuestas.

 

UPF / Para realizar de manera efectiva cualquiera de las tareas cotidianas, el cerebro humano necesita procesar la información procedente del mundo exterior haciendo uso de diversas funciones cognitivas. Este procesamiento cognitivo sucede a través de una densa red interconectada de células con una fisiología especializada. La red interconectada celular necesita realizar eficientemente este procesamiento de la información e interactuar cooperativamente para brindarnos, en tiempo real, instrucciones útiles para vivir.

“Hemos tenido la oportunidad de investigar por primera vez cómo se propagan entre diferentes profundidades las señales entre las dos áreas corticales V1 y V4, y como están modulados por la atención”

Un trabajo de Demetrio Ferro, primer autor del artículo e investigador del Centro Cerebro y Cognición CBC del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones DTIC de la UPF, que ha realizado junto con investigadores del Centre for Neuroscience and Cognitive Systems, Instituto Italiano de Tecnología (IIT), de las universidades de Trento (Italia) y Newcastle (Reino Unido).

Con anterioridad, se ha argumentado que este funcionamiento de la red celular no se implementa en un flujo de procesamiento paso a paso, que sería la estrategia de cálculo algorítmico convencional que generalmente aplicamos a las herramientas de nuestra tecnología de uso diario. Posiblemente se necesite otro importante instrumento de control cognitivo que permite seleccionar qué objetos del mundo visual son importantes para ser procesados, es decir, la atención focal.

 

Disposición anatómica de las células corticales cerebrales

La evidencia científica más reciente propone que el control cognitivo sobre las variables de nuestro entorno posiblemente se implemente en un flujo de procesamiento paralelo asociado a diferentes oscilaciones rítmicas de señales neuronales utilizadas para la integración de detalles entrantes (color, forma, orientación espacial) del dominio visual sensorial.

“Además de esto, es interesante preguntarse si podemos inspeccionar la arquitectura de las unidades de procesamiento neuronal por su estructura, es decir, por la forma en que se implementan físicamente en la anatomía de la corteza cerebral”, afirma Demetrio Ferro.

La atención focal es un importante instrumento de control cognitivo en el procesamiento de la información

Y añade este investigador: “los circuitos asociados a estos cálculos muestran una estructura en capas hecha de placas laminares de tipos de células especializadas superpuestas en profundidad cortical, cada una posiblemente especializada para realizar funciones determinadas”.

Para este estudio, los investigadores trabajaron con primates y analizaron señales electrofisiológicas corticales de múltiples profundidades registradas simultáneamente en las áreas V1 y V4 del cerebro. “Nuestros análisis proporcionaron conocimientos novedosos sobre cómo se propaga la información a lo largo de la dimensión de profundidad dentro y entre las dos áreas corticales V1 y V4”, afirman en su estudio.

Los autores afirman que “hemos tenido la oportunidad de investigar por primera vez cómo este circuito de propagación de señales se modula por la atención, es decir, para identificar qué profundidades interactúan con más o menos fuerza cuando tenemos más o menos compromiso de atención“.

“El estudio abre paso  a asociar déficits en funciones cognitivas fundamentales como la atención a profundidades específicas del tejido neural, e incluso la posibilidad de intervención clínico-farmacológica sobre su interacción”

En primer lugar, “nuestra contribución muestra cómo la visión anterior de los circuitos canónicos dentro de las áreas visuales corticales no se une inmediatamente a la idea de flujos de procesamiento paralelos divididos en frecuencia para el control cognitivo y el procesamiento sensorial. Más bien, la combinación de las dos cosas representa una escena más compleja e interesante”, explica Ferro.

Y añade, en segundo lugar, “identificar los circuitos existentes detrás del núcleo de las funciones visuales y el papel crucial de la atención, abre paso a la posibilidad de asociar déficits en funciones cognitivas fundamentales como la atención a profundidades específicas del tejido neural, dados los tipos de células neurales, o incluso la posibilidad de intervención clínico-farmacológica sobre su interacción”.

Además, también los autores creen que el conocimiento de esta fenomenología podría tener un gran impacto por su gran capacidad de generalización a través de tareas cognitivas y estructuras corticales, es decir, investigaciones similares en áreas cerebrales dedicadas, por ejemplo al movimiento, aún podrían revelar conocimientos útiles y la posibilidad de intervención clínica.

Referencia bibliográfica:
Demetrio Ferro, Jochem van Kempen, Michael Boyd, Stefano Panzeri, Alexander Thiele (2021), “Directed information exchange between cortical layers in macaque V1 and V4 and its modulation by selective attention“, 23 de marzo, PNAShttps://doi.org/10.1073/pnas.2022097118

Dejar comentario

Deja tu comentario
Pon tu nombre aquí