¿Eres capaz de moverte rápidamente por una ciudad extranjera o te sientes perdido como si navegaras por un laberinto sin fin? Algunas personas son ciertamente mejores para navegar por su entorno que otras, y eso probablemente se deba a cómo su “brújula interna” está conectada en el cerebro.
Hace solo unos años, los investigadores confirmaron que tal señal existe en una parte del cerebro llamada región entorrinal. Ahora, gracias a los últimos avances en técnicas de imágenes cerebrales, los investigadores han rastreado la actividad neuronal en la parte del cerebro responsable de nuestro sentido de la orientación. Al hacerlo, han arrojado luz sobre cómo el cerebro se orienta en entornos cambiantes e incluso cómo puede verse afectado por enfermedades degenerativas como la demencia.
Información visual y la brújula interna del cerebro
Según Mark Brandon, profesor asociado de psiquiatría en la Universidad McGill e investigador del Centro de Investigación Douglas, la investigación en neurociencia ha experimentado una revolución tecnológica en la última década. Esta revolución ha permitido a los científicos hacer y responder preguntas con las que antes solo se soñaba.
Para comprender cómo la información visual afecta la brújula interna del cerebro, los investigadores expusieron a los ratones a un mundo virtual desorientador mientras registraban la actividad neuronal del cerebro en detalle. Mediante el uso de los últimos avances en tecnología de registro neuronal, el equipo pudo medir simultáneamente la actividad de cientos de células de dirección de la cabeza (HD), un grupo especializado de células cerebrales involucradas en la navegación, que les indicaron con precisión en qué dirección estaba orientada la cabeza del roedor con un error de sólo unos pocos grados.
Durante el experimento, los ratones se colocaron en una cámara circular especial donde todas las paredes estaban cubiertas por una pantalla LED de 360 grados. Al principio, se mostraba una línea blanca vertical. Luego, en algunas versiones del experimento, la línea desaparecía por intervalos de dos minutos y reaparecía desplazada 90 grados alrededor de la cámara, como si el mundo hubiera girado repentinamente 90 grados alrededor del ratón. En otras versiones, la línea giraría continuamente alrededor de la cámara.
Mientras los roedores estaban sujetos a un entorno cambiante y vertiginoso, los investigadores estudiaron cómo reaccionaban las células de dirección de la cabeza utilizando un método llamado imágenes de calcio. La capacidad del equipo para decodificar con precisión estas células de dirección de la cabeza, los componentes básicos de la brújula interna del cerebro, muestra cómo el cerebro es capaz de reorientarse en entornos cambiantes.
Los investigadores también identificaron un fenómeno que denominan “ganancia de red”, que permitió que la brújula interna del cerebro se reorientara después de que los ratones estuvieran desorientados. Según Zaki Ajabi, ex alumno de la Universidad McGill y ahora investigador posdoctoral en la Universidad de Harvard, “es como si el cerebro tuviera un mecanismo para implementar un ‘botón de reinicio’ que permite una rápida reorientación de su brújula interna en situaciones confusas”.
También aprendieron que cuando un ratón ve una señal visual y luego desaparece, las celdas de dirección de su cabeza registran de qué dirección proviene la señal. De esta manera, estos rastros de memoria visual pueden ayudar a estabilizar la representación de la dirección interna de la cabeza incluso cuando faltan temporalmente señales visuales confiables.
Implicaciones para la realidad virtual y la enfermedad de Alzheimer
Si bien los animales de este estudio estuvieron expuestos a experiencias visuales no naturales, los autores argumentan que tales escenarios ya son relevantes para la experiencia humana moderna, especialmente con la rápida difusión de la tecnología de realidad virtual. Los hallazgos “pueden eventualmente explicar cómo los sistemas de realidad virtual pueden controlar fácilmente nuestro sentido de orientación”, agrega Ajabi.
Pero las implicaciones de esta investigación son aún más amplias y podrían resultar clave para el tratamiento de pacientes con la enfermedad de Alzheimer. Según Brandon, “uno de los primeros síntomas cognitivos del alzhéimer autoinformados es que las personas se desorientan y se pierden, incluso en entornos familiares”.
Los investigadores esperan que una mejor comprensión de cómo funciona la brújula interna del cerebro y el sistema de navegación conduzca a una detección más temprana y una mejor evaluación de los tratamientos para la enfermedad de Alzheimer.
“Los resultados de este estudio inspiraron al equipo de investigación a desarrollar nuevos modelos para comprender mejor los mecanismos subyacentes. “Este trabajo es un hermoso ejemplo de cómo los enfoques experimentales y computacionales juntos pueden mejorar nuestra comprensión de la actividad cerebral que impulsa el comportamiento”, dice el coautor Xue-Xin Wei, neurocientífico computacional y profesor asistente en la Universidad de Texas en Austin.
Los hallazgos aparecieron en la revista Nature.
Fuente: ZME Science.
