Aunque no se tenga a mano un reloj, no es dif\u00edcil calcular con exactitud razonable la duraci\u00f3n de 1 segundo. Es el tiempo aproximado de un latido del coraz\u00f3n o de un parpadeo lento de los ojos. Estos breves intervalos suelen pasar desapercibidos en la vida cotidiana, pero son cruciales para la supervivencia. Pueden representar la diferencia entre la captura o no de una presa o cruzar una calle con seguridad. Si son tan importantes, \u00bfc\u00f3mo aprende el cerebro a cronometrarlos? En estudios realizados con ratas, investigadores de la Universidad Federal del ABC (UFABC) est\u00e1n ayudando a descifrar c\u00f3mo act\u00faan las diferentes regiones del cerebro para codificar el paso de estos breves lapsos de tiempo.<\/p>\n
Los resultados m\u00e1s recientes, publicados en septiembre de 2022 en la revista eLife<\/em>, revelaron algo inesperado: el conteo de estos breves intervalos no es una actividad est\u00e1tica, que realice en forma permanente una sola \u00e1rea del cerebro, tal como lo suger\u00edan estudios anteriores. En lugar de ello, el equipo coordinado por el neurocient\u00edfico Marcelo Bussotti Reyes comprob\u00f3 que al menos dos regiones del cerebro parecen actuar de manera coordinada y consecutiva en esta tarea.<\/p>\n Una de ellas es la corteza prefrontal medial. Esta capa superficial, situada en la parte delantera de la cabeza y asociada a la planificaci\u00f3n de las acciones, al control de los impulsos y a la identificaci\u00f3n de reglas, act\u00faa en las etapas iniciales aprendiendo a identificar la duraci\u00f3n del intervalo. Sin embargo, a medida que este conocimiento se consolida, el cronometraje pasa a ser ejecutado por una regi\u00f3n m\u00e1s profunda: el n\u00facleo estriado dorsal, responsable de la ejecuci\u00f3n autom\u00e1tica de las tareas aprendidas.<\/p>\n En el Centro de Matem\u00e1tica, Computaci\u00f3n y Cognici\u00f3n de la UFABC, Bussotti Reyes y sus colaboradores observaron una migraci\u00f3n de la actividad de un \u00e1rea cerebral a otra al registrar la actividad de las neuronas de las ratas durante el aprendizaje de una tarea sencilla. En el interior de una caja de acr\u00edlico, los roedores deb\u00edan colocar el hocico en un peque\u00f1o orificio que conten\u00eda un sensor infrarrojo y mantenerlo ah\u00ed durante al menos 1,5 segundos (s). Si el animal retiraba el hocico antes de ese lapso, no recib\u00eda nada. Empero, cuando aguardaba al menos el tiempo predeterminado por los cient\u00edficos, recib\u00eda una grata recompensa: unas gotas de una soluci\u00f3n de agua con az\u00facar.<\/p>\n En los primeros intentos, los roedores fallaban. Sacaban el hocico antes de tiempo y se quedaban sin la recompensa, o bien se demoraban demasiado y perd\u00edan la oportunidad de tomar agua con az\u00facar m\u00e1s a menudo. Solo acertaban de vez en cuando. Sin embargo, al cabo de una hora aproximadamente, desde el inicio del entrenamiento, hab\u00edan aprendido cu\u00e1nto deb\u00edan esperar y se convirtieron en h\u00e1biles ganadores de la recompensa.<\/p>\n Una evoluci\u00f3n tan r\u00e1pida en el desempe\u00f1o de la tarea les proporcion\u00f3 a los investigadores la rara oportunidad de investigar c\u00f3mo actuaban las dos regiones cerebrales sabidamente relacionadas con la percepci\u00f3n del paso del tiempo en tres etapas de la prueba: antes, durante y despu\u00e9s del aprendizaje. Aunque muchos de los experimentos de percepci\u00f3n del paso del tiempo se hacen con animales, casi nunca es posible monitorear la actividad cerebral en todas estas etapas. El principal obst\u00e1culo es t\u00e9cnico. El perfeccionamiento en la ejecuci\u00f3n de las tareas suele tardar d\u00edas y, durante ese tiempo, los electrodos implantados en el cerebro pueden moverse de su posici\u00f3n o perder sensibilidad a causa de la cicatriz que se forma alrededor. \u201cEllo nos imped\u00eda saber si est\u00e1bamos registrando siempre la misma poblaci\u00f3n de neuronas\u201d, explica Bussotti Reyes. \u201cEn el experimento actual, en el que los animales aprenden en menos de una hora, tenemos la seguridad de que estamos siguiendo en todo momento la actividad de las mismas neuronas\u201d, a\u00f1ade.<\/p>\n \u00bfQu\u00e9 sucede en el cerebro durante el aprendizaje de la tarea? En la fase inicial, antes de que los animales se vuelvan expertos, la activaci\u00f3n ocurre solamente en la corteza prefrontal. A medida que se aproxima el momento en el que pueden sacar el hocico del orificio y obtener el premio azucarado, las neuronas de esa regi\u00f3n cerebral comienzan a ser activadas una cantidad mayor de veces por segundo. Los neurocient\u00edficos llaman a este patr\u00f3n \u201cse\u00f1al en rampa\u201d, debido a la recta inclinada que aparece representada en el gr\u00e1fico que muestra la cantidad de veces que cada poblaci\u00f3n neuronal es activada en funci\u00f3n de un determinado lapso de tiempo. \u201cSorprendentemente, la se\u00f1al en rampa o funci\u00f3n rampa aparec\u00eda en la corteza prefrontal desde las primeras tentativas, antes de que el animal aprendiera a esperar el tiempo estipulado\u201d, comenta la ingeniera biom\u00e9dica Gabriela Chiuffa Tunes, una de las autoras de los experimentos, realizados durante su doctorado bajo la direcci\u00f3n de Bussotti Reyes.<\/p>\n A medida que los roedores adquir\u00edan experiencia, la se\u00f1al dejaba de observarse en la corteza prefrontal y pasaba a detectarse en el n\u00facleo estriado. \u201cInicialmente pensamos que ser\u00eda consecuencia de una p\u00e9rdida de calidad del registro\u201d, recuerda Bussotti Reyes. Tambi\u00e9n cab\u00eda la posibilidad de que el efecto observado fuera algo casual.<\/p>\n La confirmaci\u00f3n de que la codificaci\u00f3n de la informaci\u00f3n sobre el tiempo hab\u00eda migrado de una zona a otra del cerebro lleg\u00f3 tras otro experimento. Chiuffa Tunes y un colega suyo, el ingeniero biom\u00e9dico Eliezyer Fermino de Oliveira, inyectaron en la corteza prefrontal de los roedores, y posteriormente en el n\u00facleo estriado, una dosis de muscimol, un componente psicoactivo extra\u00eddo de una variedad de hongo, que induce una disminuci\u00f3n temporal de la actividad de las neuronas. Cuando la corteza cerebral era inactivada al comienzo de los experimentos, los animales no consegu\u00edan aprender a esperar el tiempo establecido de 1,5 s y obten\u00edan malos resultados en la tarea. En cambio, si el muscimol se aplicaba en la corteza prefrontal despu\u00e9s de que los roedores hab\u00edan adquirido experiencia, segu\u00edan teniendo \u00e9xito en la obtenci\u00f3n de la recompensa. Sin embargo, la aplicaci\u00f3n de muscimol en el cuerpo estriado cuando las ratas ya sab\u00edan cu\u00e1nto tiempo deb\u00edan aguardar revert\u00eda el efecto del aprendizaje y empezaban a fallar al momento de sacar el hocico del orificio.<\/p>\n \u201cEstos experimentos son sorprendentes porque los autores detectan el aprendizaje temprano y demuestran que, aunque est\u00e1n directamente conectados, la corteza prefrontal y el n\u00facleo estriado desempe\u00f1an diferentes roles\u201d, le dijo a Pesquisa FAPESP<\/em> el neur\u00f3logo estadounidense Nandakumar Narayanan, de la Universidad de Iowa (EE. UU.), quien no particip\u00f3 del estudio.<\/p>\n \u201cEste trabajo es interesante porque sugiere que, al principio del aprendizaje, la informaci\u00f3n sobre el tiempo es codificada por las neuronas de un \u00e1rea ejecutiva altamente evolucionada, la corteza prefrontal y, tras el aprendizaje, por las neuronas de una regi\u00f3n cl\u00e1sicamente asociada a los comportamientos autom\u00e1ticos y a la formaci\u00f3n de h\u00e1bitos\u201d, dice el neurocient\u00edfico Adriano Tort, del Instituto del Cerebro de la Universidad Federal de Rio Grande do Norte (UFRN). \u201cEs un hallazgo importante que debe ser corroborado por otros grupos. Como el n\u00famero de animales estudiados fue peque\u00f1o, probablemente debido a la complejidad de la investigaci\u00f3n, los an\u00e1lisis estad\u00edsticos son limitados\u201d, explica el neurocient\u00edfico.<\/p>\n \u201cLos resultados actuales aportan evidencias de que el conteo del tiempo no es realizado en forma continua por la misma regi\u00f3n del cerebro, al menos en los intervalos m\u00e1s breves\u201d, dice el investigador de la UFABC. En este sentido, refuerzan una idea surgida en las \u00faltimas d\u00e9cadas en el \u00e1mbito de la neurociencia, que postula que, para los intervalos considerados cortos, el registro del paso del tiempo ocurre de manera difusa, realizado por diferentes regiones del cerebro. \u201cNuestra hip\u00f3tesis actual plantea que la corteza prefrontal \u2018entrena\u2019 a otras regiones y luego sale de escena\u201d.<\/p>\n Proyectos Art\u00edculos cient\u00edficos
\n1.<\/strong> Registro electrofisiol\u00f3gico y manipulaci\u00f3n de la actividad neuronal de la corteza prefrontal de ratas durante el aprendizaje temporal (n\u00ba 16\/18914-7<\/a>); Modalidad<\/strong> Beca de doctorado directo; Investigador responsable<\/strong> Marcelo Bussotti Reyes (UFABC); Beneficiaria<\/strong> Gabriela Chiuffa Tunes; Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 118.514,56.
\n2.<\/strong> Caracterizaciones de la actividad electrofisiol\u00f3gica de la v\u00eda prefrontal-estriatal en el aprendizaje de tareas temporales (n\u00ba 16\/05473-2<\/a>); Modalidad<\/strong> Beca de maestr\u00eda; Investigador responsable<\/strong> Marcelo Bussotti Reyes (UFABC); Beneficiario<\/strong> Eliezyer Fermino de Oliveira; Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 68.592,18.
\n3.<\/strong> Neurociencia computacional y de sistemas (n\u00ba 18\/20277-0<\/a>); Modalidad<\/strong> Ayuda de Investigaci\u00f3n \u2013 Regular; Investigador responsable<\/strong> Antonio Carlos Roque da Silva Filho (USP \u2013 Ribeir\u00e3o Preto); Inversi\u00f3n <\/strong>R$ 74.245.
\n4.<\/strong> Representaci\u00f3n de la informaci\u00f3n temporal en la actividad neuronal (n\u00ba 17\/25161-8<\/a>); Modalidad<\/strong> Ayuda de Investigaci\u00f3n \u2013 Regular; Investigador responsable<\/strong> Andr\u00e9 Mascioli Cravo (UFABC); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 130.330,72.<\/p>\n
\n<\/strong>TUNES, G. C. et al<\/em>. Time encoding migrates from prefrontal cortex to dorsal striatum during learning of a self-timed response duration task<\/a>. eLife<\/strong>. 28 sept. 2022.
\nBUHUSI, C. V. et al<\/em>. Inactivation of the medial-prefrontal cortex impairs interval timing precision, but not timing accuracy or scalar timing in a peak-interval procedure in rats<\/a>. Frontiers in Integrative Neuroscience<\/strong>. 25 jun. 2018.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Las neuronas de una zona del cerebro entrenan a las de otras para que perciban el paso de los segundos","protected":false},"author":16,"featured_media":486888,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[319],"coauthors":[105],"class_list":["post-486887","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-es","tag-neurociencia-es","position_at_home-sumario"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/486887","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=486887"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/486887\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":486892,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/486887\/revisions\/486892"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/486888"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=486887"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=486887"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=486887"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=486887"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}