Según una nueva investigación de la UC San Francisco, al explorar un nuevo entorno, los ratones hacen uso de una conexión única de larga distancia en el cerebro que los impulsa a prestar atención a las características más destacadas del entorno. El vínculo, que se origina en la corteza prefrontal y se extiende hasta el hipocampo, proporciona evidencia de cómo las regiones cognitivas superiores del cerebro refinan las operaciones que ocurren en áreas cerebrales distantes.
“Este circuito es una puerta de entrada para comprender cómo el cerebro permite que la corteza prefrontal ejerza una regulación de arriba hacia abajo de otras partes del cerebro”, afirma Vikaas Sohal, autor principal del estudio. “Es un tipo de vía inhibitoria de largo alcance que conecta dos regiones del cerebro que no se ha visto antes”.
El hipocampo y la corteza prefrontal
La corteza prefrontal, a veces considerada como el CEO del cerebro, controla funciones ejecutivas como la atención, la planificación y la toma de decisiones. El hipocampo almacena la memoria y procesa la información espacial, ayudándonos a navegar por el entorno.
El circuito recién descubierto facilita la capacidad de centrar la atención en lo que es importante en el entorno e ignorar otros estímulos sensoriales, según dice el autor principal del estudio, Ruchi Malik.
“Es como si la corteza prefrontal estuviera absorbiendo toda esta información sensorial y diciendo: ‘oye, hipocampo, estamos aquí en este contexto en particular, así que presta atención a esta información en particular en este momento’”, revela Malik.
“Para recordar dónde estacionaste, la corteza prefrontal le diría al hipocampo que preste atención selectivamente a los puntos de referencia, y luego recordará y buscará esos puntos de referencia cuando regreses”, revela Malik.
Más atención mediante la inhibición
Lo más singular de este circuito es la forma compleja en que lleva a cabo la tarea de centrar la atención: aumenta y enfoca la actividad en microcircuitos específicos del hipocampo apagando las señales que, de otro modo, bloquearían esos microcircuitos.
El equipo demostró esto poniendo ratones en una pequeña arena durante 10 minutos, donde había algunos objetos pequeños. Mientras exploraban la arena, los ratones inspeccionaban los objetos durante uno o dos minutos y luego seguían adelante. Al observar la actividad en los cerebros de los ratones, los investigadores vieron que las señales entre las dos regiones del cerebro se sincronizaron.
Cuando un ratón pasó nuevamente por ese objeto, los investigadores pudieron ver que las señales dentro del hipocampo se refinaron y mejoraron.
“Estaba ocurriendo este diálogo; el hipocampo estaba mapeando las ubicaciones de los objetos en el espacio y la corteza prefrontal estaba instruyendo al hipocampo sobre la relevancia de cada ubicación”, desvela Malik.
A medida que el hipocampo mapea el entorno, también se ajusta para producir ciertos patrones de actividad neuronal cuando la corteza prefrontal detecta que el ratón se acerca a un objetivo importante, como un objeto nuevo.
La disfunción del circuito cerebral, la demencia y el TDAH
Al equipo le gustaría tener una mejor idea del papel que este circuito podría desempeñar en la función ejecutiva y cuáles son las consecuencias cuando no puede hacer su trabajo de manera efectiva. Malik cree que la disfunción en esta vía puede ser la base de problemas cognitivos relacionados con la atención o la memoria, como la demencia, el TDAH o los trastornos psiquiátricos.
Su próximo paso hacia ese objetivo es tener una idea de cómo este circuito afecta el comportamiento al observar cómo funciona durante actividades más complejas, como usar información almacenada en la memoria de trabajo para decidir qué camino seguir para encontrar una recompensa.
Malik cree que es probable que esta conexión de la parte cognitiva de orden superior del cerebro con el centro de orientación más antiguo y universal pueda ejercer una amplia influencia.
“Para operar en un entorno complejo, ir a buscar comida o recompensas y luego regresar, debe poder prestar atención a estímulos específicos y organizarlos en el espacio de manera precisa”, señala Malik. “El trabajo de filtrado de este circuito es absolutamente esencial”.