✨︎ Resumen (TL;DR):
- Investigadores de la Universidad de Columbia y del hospital infantil St. Jude identificaron en ratones una organización de la corteza motora secundaria asociada con distintas partes del cuerpo.
- Las señales sincronizadas aparecieron con más claridad durante el reposo; el estudio reunió registros de imagen de 11 animales y su figura principal muestra mapas de seis ratones.
- La corteza motora secundaria se activó con más intensidad durante movimientos coordinados, pero el trabajo no demostró una relación causal ni probó tratamientos.
Investigadores de la Universidad de Columbia y del hospital infantil St. Jude identificaron en ratones un mapa de distintas partes del cuerpo dentro de la corteza motora secundaria (M2). El patrón apareció al comparar, durante el reposo, la actividad de M2 con la de la corteza sensorial primaria (S1), y ofrece una referencia para estudiar cómo se relacionan la percepción y la acción. El trabajo no se realizó en personas ni probó tratamientos para lesiones cerebrales.
El estudio, publicado el 13 de noviembre en Nature Communications, también examinó qué ocurría cuando los animales se movían. Las fluctuaciones asociadas con el mapa disminuyeron al comenzar la acción, mientras M2 mostró otros patrones de activación relacionados con los movimientos.
El mapa apareció durante el reposo
La corteza motora secundaria (M2) es una región cerebral que participa en el movimiento. La corteza sensorial primaria, conocida como S1, tiene regiones asociadas con distintas partes del cuerpo.
Separar ambas funciones no es sencillo. Cuando un ratón mueve una pata, también cambia su postura y recibe sensaciones relacionadas con esa acción. Por eso, una señal observada durante el movimiento puede tener más de un origen.
El equipo se concentró en M2 porque ya se conocían algunas zonas vinculadas con las extremidades, pero los métodos habituales de estimulación no habían permitido interpretar con claridad la organización de esa región por partes del cuerpo.
La imagen óptica de campo amplio es una técnica que, con indicadores fluorescentes, permite registrar cambios de calcio asociados con la actividad de grupos de neuronas. Los investigadores la usaron mientras los ratones estaban despiertos, con la cabeza sujeta y sobre una rueda en la que podían caminar o correr.
Antes de esa fase, el equipo aplicó estímulos táctiles a animales sedados para ubicar las representaciones sensoriales de las patas, la boca, la nariz, los bigotes y la cola. Después comparó esas ubicaciones con la actividad registrada durante periodos de reposo en animales despiertos.
Las fluctuaciones de cada zona sensorial tendían a sincronizarse con las de una pequeña región de M2. Al reunir esas correspondencias apareció una organización asociada con las partes del cuerpo.
La figura principal del análisis presenta mapas de seis ratones. En total, el estudio utilizó registros de imagen de 11 animales, aunque cada prueba trabajó con subconjuntos distintos. “Encontrar este mapa fue inesperado”, dijo Elizabeth Hillman, autora de correspondencia del trabajo y directora del Departamento de Ciencias de la Imagen de St. Jude, en un comunicado del hospital.
M2 respondió de otra forma durante el movimiento
Las fluctuaciones sincronizadas que permitieron identificar el mapa eran más marcadas durante el descanso y disminuían al comenzar el movimiento. Eso no significaba que M2 dejara de funcionar: los investigadores observaron otros patrones de activación asociados con las acciones de los ratones.
Al comparar conductas, los investigadores observaron una activación de M2 más intensa durante movimientos coordinados que involucraban varias partes del cuerpo. Un ejemplo fue cuando un ratón levantaba las patas delanteras hacia la boca para lamerlas. En esa acción se activaron las zonas correspondientes del mapa.
Para distinguir M2 de áreas cercanas de la corteza motora primaria, los investigadores marcaron neuronas que envían señales a la médula espinal y compararon su actividad con la de otras poblaciones neuronales.
Las fluctuaciones de reposo que definían el mapa no destacaron en esas neuronas corticoespinales. El resultado indica que esas oscilaciones, por sí solas, no son la señal de salida motora.
El equipo también contrastó sus observaciones con datos existentes del Atlas de Conectividad del Cerebro de Ratón del Allen Institute. Ese recurso, construido con otros animales, muestra proyecciones anatómicas desde regiones sensoriales hacia zonas de M2 que corresponden con el mapa observado.
La comparación aporta otra clase de evidencia sobre las conexiones, pero no mide directamente el recorrido de una señal durante cada movimiento.
El hallazgo todavía no prueba una función causal
El estudio describe una relación entre la actividad cerebral y los movimientos observados, pero no aisló ni alteró selectivamente cada zona de M2. Por eso, todavía no demuestra qué papel causal desempeña cada región. Los autores señalan esa intervención como un paso para investigaciones futuras.
La técnica tampoco registró por separado la actividad de cada neurona. Además, el trazado usado para ubicar áreas de la corteza motora primaria se centró en las patas delanteras y traseras. Harían falta otras pruebas para localizar con el mismo detalle las zonas asociadas con la boca y otras partes de la cara.
Xu, primer autor del artículo, planteó que el mapa podría ayudar a estudiar los movimientos hábiles que se pierden después de lesiones como un accidente cerebrovascular. Hillman mencionó posibles investigaciones sobre trastornos del movimiento y robótica.
Esas son líneas futuras. El trabajo no evaluó pacientes, no desarrolló una prueba clínica y no comprobó una intervención para recuperar esas capacidades.
Por ahora, el mapa ofrece a otros laboratorios una referencia para estudiar cómo se relacionan las señales sensoriales con la actividad motora y cómo cambia esa relación entre el reposo y una acción coordinada.
