Sabías que el cerebro se orienta con mapas geométricos mentales

En un reciente estudio, publicado en Neuron, se ha demostrado por primera vez que la información del entorno se organiza en el cerebro de forma geométrica.

El estudio ha conseguido analizar los registros de la actividad de cientos de neuronas en el hipocampo, una región del cerebro clave para la memoria y la navegación. En el laboratorio, se observó que cada vez que un ratoncito va y viene por los pasillos de un laberinto, sus neuronas se activan siguiendo una trayectoria que da una vuelta completa en un espacio abstracto: un anillo que representa la experiencia completa del recorrido.

Cada vez que un ratón recorre un laberinto, sus neuronas se activan siguiendo una trayectoria que forma un anillo en un espacio abstracto, representando la experiencia completa del recorrido
No todas las neuronas participan igual

Lo más fascinante es que no todas las neuronas participan igual. Algunas codifican información sensorial muy concreta, como la textura del suelo, la presencia de una recompensa o la dirección de los giros en el laberinto. Otras, en cambio, registran y utilizan información externa al laberinto para organizar la representación, es decir, se apoyan en señales del entorno más amplio, como la localización respecto a la habitación donde se encontraba o la posición de un objeto de referencia, para mantener la orientación estable.

Estas diferentes poblaciones neuronales forman anillos paralelos en el espacio de la actividad neuronal, pero tienen una función distinta. Cuando todo va bien, trabajan coordinadas para dar estabilidad a la experiencia. Pero si algo nos desorienta (por ejemplo, si alguien nos diera vueltas o nos cubriera los ojos mientras nos guía hacia otro punto), entonces se despliegan otros mecanismos.

En ese caso, una de estas representaciones se mantiene fija, como una brújula interna, y ayuda a mantener la percepción del entorno. Otras neuronas se reorientan buscando representar el cambio. De ese reajuste mental nos llega la certeza de que estamos orientados.

La geometría de la actividad cerebral

El espacio es el contenedor habitual de nuestras vivencias. Saber que el cerebro codifica su estructura con formas geométricas precisas abre nuevas puertas para entender cómo pensamos, recordamos y nos orientamos en el mundo. La geometría y la topología de la actividad cerebral conforman un campo emergente que une matemáticas, ciencia de datos y bioingeniería para estudiar el cerebro. 

El estudio de la geometría y la topología de la actividad cerebral es un campo emergente que aúna matemáticas y ciencia de datos con las más sofisticadas herramientas de bioingeniería aplicadas al estudio del cerebro.

Hoy podemos identificar subtipos de neuronas en base a su perfil genético –por ejemplo, las neuronas excitadoras, las inhibidoras y las que producen dopamina son genéticamente diferentes– y modificarlo para expresar proteínas fluorescentes que nos permitan ver su actividad y controlarla en tiempo real.

Estos hallazgos abren el camino a aplicaciones en neurotecnología, IA y, algún día, quizá, en el tratamiento de trastornos neurológicos donde estos mapas se deterioran, como el alzhéimer

Estos abordajes están permitiendo avanzar en una comprensión mucho más profunda de cómo el cerebro construye sus mapas internos. Cada descubrimiento no solo nos ayuda a descifrar los fundamentos biológicos de la memoria y la orientación, sino que también abre el camino a nuevas aplicaciones en neurotecnología, Inteligencia Artificial y, algún día, quizá, en el tratamiento de trastornos neurológicos donde estos mapas se deterioran, como el alzhéimer.

Fuente: SINC 

VTV/DR/CP