{"id":7966,"date":"2017-12-05T10:09:56","date_gmt":"2017-12-05T16:09:56","guid":{"rendered":"http:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=7966"},"modified":"2017-12-05T10:09:56","modified_gmt":"2017-12-05T16:09:56","slug":"como-el-cerebro-mantiene-el-tiempo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/ciencia\/como-el-cerebro-mantiene-el-tiempo\/","title":{"rendered":"C\u00f3mo el cerebro mantiene el tiempo"},"content":{"rendered":"

Un nuevo estudio de investigadores del MIT proporciona evidencia de un sistema de cronometraje alternativo que depende de las neuronas responsables de producir una acci\u00f3n espec\u00edfica.\u00a0Dependiendo del intervalo de tiempo requerido, estas neuronas comprimen o estiran los pasos que toman para generar el comportamiento en un momento espec\u00edfico.<\/p>\n

Los neurocient\u00edficos descubren redes de neuronas que estiran o comprimen su actividad para controlar el tiempo.<\/p>\n

El tiempo es cr\u00edtico para tocar un instrumento musical, balancear un bate de b\u00e9isbol y muchas otras actividades.\u00a0Los neurocient\u00edficos han ideado varios modelos de c\u00f3mo el cerebro logra su exquisito control sobre el tiempo, el m\u00e1s destacado es que hay un reloj central, o marcapasos, en alg\u00fan lugar del cerebro que mantiene el tiempo para todo el cerebro.<\/p>\n

Sin embargo, un nuevo estudio de investigadores del MIT proporciona evidencia de un sistema de cronometraje alternativo que depende de las neuronas responsables de producir una acci\u00f3n espec\u00edfica.\u00a0Dependiendo del intervalo de tiempo requerido, estas neuronas comprimen o estiran los pasos que toman para generar el comportamiento en un momento espec\u00edfico.<\/p>\n

“Lo que encontramos es que es un proceso muy activo.\u00a0El cerebro no espera pasivamente que un reloj llegue a un punto en particular “, dice Mehrdad Jazayeri, profesor de ciencias de la vida Robert A. Swanson de desarrollo profesional, miembro del Instituto McGovern de Investigaci\u00f3n Cerebral del MIT y autor principal del estudio.<\/p>\n

El postdoctorado del MIT Jing Wang y la ex postdoc Devika Narain son los principales autores del art\u00edculo, que aparece en la edici\u00f3n del 4 de diciembre de\u00a0Nature Neuroscience<\/em>\u00a0.\u00a0El estudiante de posgrado Eghbal Hosseini tambi\u00e9n es autor del art\u00edculo.<\/p>\n

Control flexible<\/strong><\/p>\n

Uno de los primeros modelos de control de sincronizaci\u00f3n, conocido como el modelo acumulador de reloj, sugiri\u00f3 que el cerebro tiene un reloj interno o un marcapasos que le da tiempo al resto del cerebro.\u00a0Una variaci\u00f3n posterior de este modelo sugiri\u00f3 que en lugar de usar un marcapasos central, el cerebro mide el tiempo al rastrear la sincronizaci\u00f3n entre las diferentes frecuencias de ondas cerebrales.<\/p>\n

Aunque estos modelos de reloj son intuitivamente atractivos, dice Jazayeri, “no encajan bien con lo que hace el cerebro”.<\/p>\n

Nadie ha encontrado evidencia de un reloj centralizado, y Jazayeri y otros se preguntaron si partes del cerebro que controlan comportamientos que requieren un tiempo preciso podr\u00edan realizar la funci\u00f3n del tiempo ellos mismos.\u00a0“La gente ahora se pregunta por qu\u00e9 el cerebro quiere gastar el tiempo y la energ\u00eda para generar un reloj cuando no siempre es necesario.\u00a0Para ciertos comportamientos necesitas hacer el tiempo, as\u00ed que tal vez las partes del cerebro que sirven estas funciones tambi\u00e9n pueden hacer el tiempo “, dice.<\/p>\n

Para explorar esta posibilidad, los investigadores registraron la actividad neuronal de tres regiones cerebrales en animales mientras realizaban una tarea en dos intervalos de tiempo diferentes: 850 milisegundos o 1,500 milisegundos.<\/p>\n

Los investigadores encontraron un patr\u00f3n complicado de actividad neuronal durante estos intervalos.\u00a0Algunas neuronas dispararon m\u00e1s r\u00e1pido, otras dispararon m\u00e1s lento, y algunas que hab\u00edan estado oscilando comenzaron a oscilar m\u00e1s r\u00e1pido o m\u00e1s lento.\u00a0Sin embargo, el descubrimiento clave de los investigadores fue que, independientemente de la respuesta de las neuronas, la velocidad a la que ajustaban su actividad depend\u00eda del intervalo de tiempo requerido.<\/p>\n

En cualquier punto del tiempo, una colecci\u00f3n de neuronas se encuentra en un “estado neuronal” particular, que cambia con el tiempo a medida que cada neurona individual altera su actividad de una manera diferente.\u00a0Para ejecutar un comportamiento particular, todo el sistema debe alcanzar un estado final definido.\u00a0Los investigadores encontraron que las neuronas siempre viajaban en la misma trayectoria desde su estado inicial hasta este estado final, sin importar el intervalo.\u00a0Lo \u00fanico que cambi\u00f3 fue la velocidad a la que las neuronas recorrieron esta trayectoria.<\/p>\n

Cuando el intervalo requerido fue m\u00e1s largo, esta trayectoria fue “estirada”, lo que significa que las neuronas tardaron m\u00e1s tiempo en evolucionar al estado final.\u00a0Cuando el intervalo fue m\u00e1s corto, la trayectoria se comprimi\u00f3.<\/p>\n

“Lo que descubrimos es que el cerebro no cambia la trayectoria cuando cambia el intervalo, simplemente cambia la velocidad con la que pasa del estado interno inicial al estado final”, dice Jazayeri.<\/p>\n

Dean Buonomano, profesor de neurociencia conductual en la Universidad de California en Los \u00c1ngeles, dice que el estudio “proporciona una hermosa evidencia de que el tiempo es un proceso distribuido en el cerebro, es decir, no hay un solo reloj maestro”.<\/p>\n

“Este trabajo tambi\u00e9n respalda la idea de que el cerebro no dice la hora usando un mecanismo similar a un reloj, sino que depende de la din\u00e1mica inherente a los circuitos neuronales, y que a medida que estas din\u00e1micas aumentan y disminuyen de velocidad, los animales se mueven m\u00e1s r\u00e1pido o m\u00e1s despacio. “Agrega Buonomano, que no particip\u00f3 en la investigaci\u00f3n.<\/p>\n

Redes neuronales<\/strong><\/p>\n

Los investigadores centraron su estudio en un bucle cerebral que conecta tres regiones: la corteza frontal dorsomedial, el caudado y el t\u00e1lamo.\u00a0Encontraron este patr\u00f3n neural distintivo en la corteza frontal dorsomedial, que est\u00e1 involucrada en muchos procesos cognitivos, y el n\u00facleo caudado, que est\u00e1 involucrado en el control motor, la inhibici\u00f3n y algunos tipos de aprendizaje.\u00a0Sin embargo, en el t\u00e1lamo, que transmite se\u00f1ales motoras y sensoriales, encontraron un patr\u00f3n diferente: en lugar de alterar la velocidad de su trayectoria, muchas de las neuronas simplemente aumentaron o disminuyeron su velocidad de disparo, dependiendo del intervalo requerido.<\/p>\n

Jazayeri dice que este hallazgo es consistente con la posibilidad de que el t\u00e1lamo instruya a la corteza sobre c\u00f3mo ajustar su actividad para generar un cierto intervalo.<\/p>\n

Los investigadores tambi\u00e9n crearon un modelo de computadora para ayudarlos a comprender mejor este fen\u00f3meno.\u00a0Comenzaron con un modelo de cientos de neuronas conectadas de forma aleatoria, y luego lo entrenaron para realizar la misma tarea de producci\u00f3n de intervalos que hab\u00edan utilizado para entrenar animales, sin ofrecer ninguna gu\u00eda sobre c\u00f3mo el modelo deber\u00eda realizar la tarea.<\/p>\n

Descubrieron que estas redes neuronales terminaban usando la misma estrategia que observaron en los datos del cerebro animal.\u00a0Un descubrimiento clave fue que esta estrategia solo funciona si algunas de las neuronas tienen actividad no lineal, es decir, la fuerza de su salida no aumenta constantemente a medida que aumenta su entrada.\u00a0En cambio, a medida que reciben m\u00e1s informaci\u00f3n, su producci\u00f3n aumenta a un ritmo m\u00e1s lento.<\/p>\n

Jazayeri ahora espera explorar m\u00e1s a fondo c\u00f3mo el cerebro genera los patrones neuronales vistos durante intervalos de tiempo variables, y tambi\u00e9n c\u00f3mo nuestras expectativas influyen en nuestra capacidad de producir diferentes intervalos.<\/p>\n

La investigaci\u00f3n fue financiada por la Beca Rubicon de la Organizaci\u00f3n Cient\u00edfica de los Pa\u00edses Bajos, los Institutos Nacionales de Salud, la Fundaci\u00f3n Sloan, la Fundaci\u00f3n Klingenstein, la Fundaci\u00f3n Simons, el Centro de Ingenier\u00eda Sensorial Neurol\u00f3gica y el Instituto McGovern.<\/p>\n

Fuente:<\/strong> MIT<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Un nuevo estudio de investigadores del MIT proporciona evidencia de un sistema de cronometraje alternativo que depende de las neuronas responsables de producir una acci\u00f3n espec\u00edfica.\u00a0Dependiendo del intervalo de tiempo requerido, estas neuronas comprimen o estiran los pasos que toman para generar el comportamiento en un momento espec\u00edfico.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":7967,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[56,370],"tags":[],"class_list":["post-7966","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia","category-salud"],"yoast_head":"\nC\u00f3mo el cerebro mantiene el tiempo - Observatorio Tecnol\u00f3gico de Hidalgo<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Un nuevo estudio de investigadores del MIT proporciona evidencia de un sistema de cronometraje alternativo que depende de las neuronas responsables de producir una acci\u00f3n espec\u00edfica. 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