Un mapa de la actividad neuronal en todo el cerebro durante un comportamiento complejo

Mapeo de la sinfonía del cerebro: revelación de la actividad neuronal durante el comportamiento complejo. Imagina poder mirar dentro del cerebro mientras orquesta la intrincada danza de la sensación, la decisión y la acción. Este estudio innovador nos acerca más que nunca a esa visión, presentando un mapa sin precedentes de la actividad neuronal que se extiende por casi todo el cerebro del ratón durante una tarea de toma de decisiones sofisticada. El desafío en la neurociencia ha sido durante mucho tiempo comprender cómo cientos de regiones interconectadas procesan la información sensorial, entrelazan experiencias pasadas y, en última instancia, guían el comportamiento. Tradicionalmente, los esfuerzos han sido fragmentados: diferentes laboratorios estudiando diferentes áreas del cerebro, cada uno utilizando sus propios métodos. Este nuevo enfoque une el campo, al reunir datos de 12 laboratorios que entrenaron a ratones en la misma tarea exigente, donde los animales tenían que ver, decidir y actuar. La magnitud de este esfuerzo es asombrosa: más de 600 000 neuronas registradas de 139 ratones, con sondas que muestreadas 279 áreas cerebrales distintas. Los ratones se enfrentaron a un desafío visual: detectar un estímulo en una pantalla y usar sus patas para girar una rueda, señalando su decisión. La tarea se diseñó no solo para probar las capacidades sensoriales y motoras, sino también para probar cómo los ratones usan las expectativas y se adaptan a las probabilidades cambiantes. A medida que los ratones tomaban sus decisiones, las sondas capturaban la sinfonía eléctrica del cerebro. La información visual primero provocó actividad en las regiones visuales clásicas, pero las señales se propagaron rápidamente hacia el exterior, involucrando las áreas del mesencéfalo y el rombencéfalo. Estas regiones no solo procesaban lo que veían los ratones, sino que también estaban profundamente involucradas en sopesar las opciones y prepararse para la acción. Uno de los descubrimientos más sorprendentes es la ubicuidad de las señales relacionadas con el movimiento. Tanto si un ratón se preparaba para girar la rueda como si se movía, los ecos neuronales de la acción inminente resonaban en casi todas partes del cerebro. La retroalimentación, ya sea una recompensa o un tiempo de espera, provocó respuestas generalizadas. El acto de lamer para consumir una recompensa, por ejemplo, desencadena oscilaciones coordinadas, lo que sugiere un cambio de estado en todo el cerebro durante los momentos de satisfacción. Pero las representaciones del cerebro no son uniformes. Los estímulos visuales, por ejemplo, se codificaron de manera más sólida y rápida en las áreas visuales tradicionales, y luego de manera más gradual y amplia en las regiones asociadas con la toma de decisiones. Mientras tanto, las señales de elección surgieron no solo en las regiones frontal y parietal, sino también en el tálamo, el mesencéfalo, el rombencéfalo e incluso el cerebelo, lo que sugiere que la toma de decisiones no es tanto competencia de un área única, sino más bien una empresa colectiva. Sorprendentemente, incluso en regiones no asociadas clásicamente con la tarea, como la corteza auditiva y el subículo, la actividad neuronal a veces reflejaba variables sensoriales, de elección o de movimiento, especialmente durante las pruebas más desafiantes o más lentas. Esta codificación dinámica y distribuida difumina las líneas entre las regiones cerebrales especializadas y de propósito general. Para decodificar estos patrones, los investigadores utilizaron análisis avanzados, prediciendo variables de comportamiento a partir de la actividad neuronal, diseccionando las contribuciones de células individuales y rastreando trayectorias de toda la población a medida que se desarrollaban las decisiones. El resultado es un mapa multidimensional que captura tanto el flujo de información como su transformación a medida que se desplaza por el cerebro. Este conjunto de datos a gran escala, ahora disponible gratuitamente para la comunidad científica, abre nuevas fronteras para comprender cómo el cerebro integra la sensación, la expectativa, la acción y la recompensa. Nos invita a replantearnos la simplicidad del modelo de «función localizada», revelando un cerebro donde la computación está distribuida, es flexible y está profundamente entrelazada tanto con los estados internos como con el mundo externo. El viaje para desentrañar por completo los códigos del cerebro continúa, pero con este mapa en la mano, los exploradores están mejor equipados que nunca para trazar sus misterios.