La corteza cerebral procesa la información sensorial mediante una compleja red de conexiones neuronales. ¿Cómo se modulan estas señales para refinar la percepción? Un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE) ha identificado un mecanismo mediante el cual ciertas proyecciones talámicas se dirigen a las neuronas y modifican su excitabilidad. Este trabajo, publicado en Nature Communications, revela una forma de comunicación previamente desconocida entre dos regiones del cerebro: el tálamo y la corteza somatosensorial. Podría explicar por qué un mismo estímulo sensorial no siempre provoca la misma sensación y abrir nuevas vías para la comprensión de ciertos trastornos mentales.
“Esta alteración podría jugar un papel en ciertas patologías, como los trastornos del espectro autista”
En su camino hacia él, las señales pasan por una compleja red de neuronas, que incluye una estructura crucial del cerebro llamada tálamo, que actúa como estación de retransmisión. Sin embargo, el proceso no es unidireccional. Una parte significativa del tálamo también recibe retroalimentación de la corteza, formando un circuito de comunicación recíproca. Sin embargo, la función y el rol exactos de este circuito de retroalimentación aún no están claros. ¿Podría desempeñar un papel activo en cómo percibimos la información sensorial?
Una nueva vía moduladora #
Para explorar esta cuestión, neurocientíficos de la UNIGE estudiaron una región en la parte superior de las neuronas piramidales de la corteza somatosensorial, rica en dendritas, extensiones que reciben señales eléctricas de otras neuronas. «Las neuronas piramidales tienen formas bastante peculiares. Son asimétricas, tanto en forma como en función. Lo que ocurre en la parte superior de la neurona es diferente de lo que ocurre en la parte inferior», explica Anthony Holtmaat, catedrático del Departamento de Neurociencias Básicas (NEUFO) y del Centro Synapsy para la Investigación en Neurociencias para la Salud Mental de la Facultad de Medicina de la UNIGE, y director del estudio.
Su equipo se centró en una vía en la que la parte superior de las neuronas piramidales de ratones recibe proyecciones de una parte específica del tálamo. Al estimular los bigotes del animal —el equivalente al tacto en humanos—, se reveló un diálogo preciso entre estas proyecciones y las dendritas de las neuronas piramidales. «Lo notable, a diferencia de las proyecciones talámicas habituales que se sabe que activan las neuronas piramidales, es que la parte del tálamo que proporciona retroalimentación modula su actividad, en particular haciéndolas más sensibles a los estímulos», afirma Ronan Chéreau, investigador principal de NEUFO y coautor del estudio.
Un receptor inesperado #
Mediante técnicas de vanguardia —imagenología, optogenética, farmacología y, sobre todo, electrofisiología—, el equipo de investigación logró registrar la actividad eléctrica de estructuras diminutas como las dendritas. Estos enfoques ayudaron a esclarecer cómo funciona esta modulación a nivel sináptico. Normalmente, el neurotransmisor glutamato actúa como señal de activación. Ayuda a las neuronas a transmitir información sensorial desencadenando una respuesta eléctrica en la neurona contigua.
En este mecanismo recién descubierto, el glutamato liberado por las proyecciones talámicas se une a un receptor alternativo ubicado en una región específica de la neurona piramidal cortical. En lugar de excitar directamente la neurona, esta interacción altera su estado de respuesta, preparándola eficazmente para futuras entradas sensoriales. La neurona se activa entonces con mayor facilidad, como si estuviera siendo condicionada para responder mejor a un futuro estímulo sensorial. «Esta es una vía de modulación previamente desconocida. Normalmente, la modulación de las neuronas piramidales se asegura mediante el equilibrio entre las neuronas excitadoras e inhibidoras, no mediante este tipo de mecanismo», explica Ronan Chéreau.
Implicaciones para la percepción y trastornos mentales #
Al demostrar que un circuito de retroalimentación específico entre la corteza somatosensorial y el tálamo puede modular la excitabilidad de las neuronas corticales, el estudio sugiere que las vías talámicas no solo transmiten señales sensoriales, sino que también actúan como amplificadores selectivos de la actividad cortical. «En otras palabras, nuestra percepción del tacto no solo se ve influenciada por los datos sensoriales entrantes, sino también por las interacciones dinámicas dentro de la red talamocortical», añade Anthony Holtmaat. Este mecanismo también podría contribuir a comprender la flexibilidad perceptiva observada en los estados de sueño o vigilia, cuando varían los umbrales sensoriales. Su alteración también podría influir en ciertas patologías, como los trastornos del espectro autista.
- El artículo “Thalamocortical feedback selectively controls pyramidal neuron excitability” (La retroalimentación talamocortical controla selectivamente la excitabilidad de las neuronas piramidales) fue publicado en la revista Nature Communications. Autores: Federico Brandalise, Ronan Chéreau, I-Wen Chen, David van Oorschot, Claudia Morin Raig, Tanika Bawa, Nandkishor Mule, Stéphane Pagès, Foivos Markopoulos & Anthony Holtmaat
Agradecimientos #
El equipo de investigadores agradeció al Dr. Fodoulian por proporcionar generosamente el código de bosques aleatorios, que enriqueció significativamente los aspectos computacionales de nuestro manuscrito. Nos gustaría agradecer a Julien Prados y a la plataforma bioinformática por su ayuda en el análisis de los experimentos PatchSeq. También queremos extender el agradecimiento a todo el grupo Holtmaat por sus valiosos comentarios y retroalimentación constructiva, que han sido fundamentales para dar forma y refinar el desarrollo de este proyecto. Nos gustaría agradecer a Elodie Husi, Sébastien Pellat y Raphaël Thurnherr por su apoyo técnico.
Financiación #
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El trabajo fue apoyado por los números de subvención 31003A_173125 y 310030_204562 de la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia y la Fundación Internacional para la Investigación en Paraplejía (presidente Alain Rossier de AH).
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El artículo The brain shapes what we feel in real time fue publicado en el sitio web de la Universidad de Ginebra
Contacto [Notaspampeanas](mailto: notaspampeanas@gmail.com)