La mayoría de los estudios de neurociencia que investigan las habilidades motoras se llevan a cabo en roedores. En estos experimentos, los roedores generalmente se prueban en tareas motoras simples que pueden completar fácilmente utilizando comportamientos motores en su repertorio, o versiones ligeramente adaptadas de estos comportamientos.
En contraste con estos estudios, el aprendizaje de habilidades motoras en humanos puede ser un proceso largo que resulta en movimientos altamente complejos y específicos de tareas. Para probar estas habilidades de manera confiable y directa, algunos investigadores han estado tratando de idear formas de entrenar a las ratas para que también realicen comportamientos más complejos.
Hace unos años, los investigadores de la Universidad de Harvard desarrollaron una tarea que entrena a las ratas para realizar patrones de movimiento complejos y específicos de la tarea durante varias semanas de práctica. Al igual que los patrones de movimiento complejos observados en los humanos, los comportamientos que entrenan a las ratas para realizar son altamente estereotipados, idiosincrásicos y estables en el tiempo. Posteriormente, los investigadores llevaron a cabo un estudio dirigido a identificar las áreas cerebrales implicadas en el control de las nuevas habilidades motoras complejas adquiridas por los roedores.
«Para nuestra sorpresa, descubrimos que la corteza motora no estaba involucrada en la generación de estos patrones aprendidos», dijo a Medical Xpress el profesor Bence P. Ölveczky, investigador principal del estudio . «Pero si no es la corteza motora, ¿qué parte del cerebro está aprendiendo a generar las habilidades que entrenamos? Nuestra atención se centró en los ganglios basales «.
Su estudio reciente, publicado en Nature Neuroscience , sugiere que los ganglios basales , un grupo de núcleos subcorticales en el cerebro, de hecho especifican y controlan los detalles finos de las habilidades motoras aprendidas a través de su interacción con circuitos motores de nivel inferior.
Se sabe que los ganglios basales son una red plástica, lo que significa que puede adaptarse con el tiempo y aprender a asociar las entradas sobre el estado del mundo con acciones que son gratificantes en un estado específico. Se cree que esta plasticidad sustenta el papel de los ganglios basales en la selección de las acciones más gratificantes en situaciones específicas.
«Nos preguntamos si esta red asociativa también puede aprender a producir señales que dan forma a los movimientos en una escala de tiempo de milisegundos», dijo Ölveczky. «En otras palabras, ¿puede la idea de selección de acciones de los ganglios basales extenderse para abarcar el control de grano fino de los movimientos hábiles, una función previamente atribuida a la corteza motora y (en menor grado a los centros motores del tronco encefálico)? esta.»
Para probar sus hipótesis, Ölveczky y sus colegas midieron la actividad de poblaciones de neuronas individuales en la región de los ganglios basales que se sabe que están asociados con el movimiento, que en los roedores se llama estriado dorsolateral (DLS). Recogieron sus medidas en animales que habían adquirido una habilidad motora y relacionaron la actividad neuronal que detectaron con diferentes aspectos de las habilidades adquiridas, que identificaron cuidadosamente utilizando tecnología de seguimiento de video.
«Descubrimos que podíamos predecir la cinemática detallada en un ensayo dado en función de la activación de las neuronas en DLS, pero no en una región estriatal vecina (DMS)», dijo Ölveczky. «Esto significa que las neuronas en DLS codifican información sobre el comportamiento y, por lo tanto, podrían servir para especificar los movimientos».
Para confirmar si la actividad de las neuronas DLS contribuyó a los hábiles movimientos del roedor, los investigadores lesionaron la región DLS del cuerpo estriado en sujetos que habían sido entrenados intensamente en nuevas habilidades motoras complejas. Curiosamente, encontraron que cuando esta región se dañaba, los animales volvían a los movimientos simples que habían realizado en las primeras etapas del entrenamiento.
Aunque los roedores entrenados no habían olvidado por completo la tarea en la que fueron entrenados, parecían no poder recordar y realizar los complejos patrones de movimiento que adquirieron durante el entrenamiento. Como las lesiones en la región DLS llevaron a una disminución en el desempeño del roedor en la tarea en la que fueron entrenados originalmente, es probable que esta región juegue un papel clave en el control de las conductas motoras aprendidas.
«Nuestro trabajo amplía nuestra comprensión de lo que hacen los ganglios basales, lo que implica a estas importantes estructuras del mesencéfalo en la generación de la estructura de grano fino de los movimientos hábiles», explicó Ölveczky. «Esto plantea la posibilidad de que algunos de los déficits motores asociados con los trastornos de glucosa en sangre no se deban a la incapacidad de seleccionar acciones apropiadas en los circuitos de control posteriores, sino a generarlas en primer lugar».
El reciente estudio de este equipo de investigadores podría tener importantes implicaciones para el campo de la neurociencia. De hecho, sus hallazgos sugieren que, en lugar de simplemente influir en la selección o el vigor de una acción, como sugirieron trabajos anteriores, los ganglios basales podrían desempeñar un papel activo en la generación de los detalles de los movimientos físicos.
Hasta ahora, Ölveczky y sus colegas se centraron principalmente en sus estudios sobre las habilidades motoras en la corteza motora y los ganglios basales. En sus estudios futuros, sin embargo, les gustaría ampliar el alcance de su trabajo y también examinar otras regiones del cerebro que podrían estar involucradas en el control de las habilidades motoras .
Los ganglios basales envían proyecciones a los circuitos de control en el tronco del encéfalo y reciben entradas del tálamo y la corteza, que a su vez reciben entradas del tronco del encéfalo, el cerebelo y otras estructuras «, dijo Ölveczky.» Si bien hemos identificado los ganglios basales como un nodo importante en la red que produce movimientos hábiles, nuestro objetivo a largo plazo es construir una comprensión que abarque también estas otras estructuras cerebrales y pueda explicar la lógica mediante la cual los circuitos motores distribuidos en el cerebro de los mamíferos aprenden y generan movimientos hábiles «.
FUENTE: medicalxpress.com
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