Revelan cómo el cerebro es capaz de anticipar lo que sentimos en tiempo real

El cerebro interpreta lo que sentimos gracias a una intrincada red de neuronas que trabajan juntas para procesar la información sensorial. Sin embargo, no siempre percibimos un mismo estímulo de la misma manera. ¿Cómo se regula esta percepción? Un grupo de investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE)1 ha identificado un mecanismo que ayuda a responder esta pregunta. Han descubierto que ciertas conexiones del tálamo —una estructura cerebral que actúa como estación de relevo sensorial— pueden modificar la respuesta de las neuronas de la corteza somatosensorial, el área encargada de interpretar las sensaciones del cuerpo. Este hallazgo, publicado en Nature Communications2, revela una forma de comunicación hasta ahora desconocida entre estas dos regiones cerebrales.

El mismo estímulo sensorial puede percibirse con claridad a veces y permanecer impreciso o pasar casi desapercibido en otras. Este fenómeno se explica por la forma en que el cerebro integra los estímulos. Por ejemplo, tocar un objeto fuera de nuestro campo visual puede ser suficiente para identificarlo... o no. Estas diferencias en la percepción pueden depender de muchos factores: si estamos prestando atención, si hay otros estímulos que nos distraen, o incluso si estamos dormidos o despiertos. Lo que sí se sabe es que, cuando tocamos algo, las señales que viajan desde los receptores de la piel llegan hasta la corteza somatosensorial, donde se interpreta la sensación. Lo interesante es que esta interpretación no es fija, sino que puede variar dinámicamente.

El trayecto de esas señales sensoriales no es directo. En su camino hacia la corteza, pasan por el tálamo, que no solo retransmite la información, sino que también la ajusta. Y lo más sorprendente es que este proceso no es solo de ida: la corteza también envía señales de vuelta al tálamo, formando un circuito de comunicación bidireccional. Aunque se conocía la existencia de este bucle, su función exacta seguía siendo un misterio. Ahora, los científicos de la UNIGE han demostrado que este circuito podría participar activamente en cómo percibimos el mundo que nos rodea.

Para investigar este fenómeno, los investigadores estudiaron un tipo de neurona llamada "neurona piramidal", característica por su forma alargada y con múltiples ramificaciones, conocidas como dendritas. Estas dendritas reciben señales de otras neuronas. Según explica Anthony Holtmaat, catedrático del Departamento de Neurociencias Básicas y del Centro Synapsy para la Investigación en Neurociencia y Salud Mental de la Facultad de Medicina de la UNIGE y director del estudio, “las neuronas piramidales tienen formas bastante peculiares. Son asimétricas, tanto en forma como en función. Lo que ocurre en la parte superior de la neurona es diferente de lo que ocurre en la parte inferior”.

El equipo se centró en cómo la parte superior de estas neuronas, en ratones, recibe señales desde una región concreta del tálamo. Al estimular los bigotes del animal —su principal órgano sensorial táctil, análogo al sentido del tacto humano—, observaron que se producía una comunicación precisa entre las proyecciones del tálamo y las dendritas de las neuronas piramidales. Lo novedoso, según detalla Ronan Chéreau, investigador principal y coautor del estudio, es que “a diferencia de las proyecciones talámicas habituales que se sabe que activan las neuronas piramidales, es que la parte del tálamo que proporciona retroalimentación modula su actividad, en particular haciéndolas más sensibles a los estímulos”.

Un receptor inesperado

Gracias a tecnologías avanzadas como la imagenología, la optogenética, la farmacología y especialmente la electrofisiología —que permite medir con precisión la actividad eléctrica de las neuronas—, el equipo pudo observar cómo funcionaba este proceso a nivel microscópico. Normalmente, el glutamato —un neurotransmisor— activa las neuronas para que transmitan señales. Pero en este caso, su papel fue distinto.

Aquí, el glutamato no desencadenó una respuesta inmediata, sino que se unió a un receptor alternativo situado en una región específica de la neurona piramidal. En lugar de activar la neurona, cambió su “estado interno”, haciéndola más propensa a activarse con futuros estímulos. Es decir, la dejó en un estado de mayor preparación. Como lo resume Chéreau: “Esta es una vía de modulación previamente desconocida. Normalmente, la modulación de las neuronas piramidales se asegura mediante el equilibrio entre las neuronas excitadoras e inhibidoras, no mediante este tipo de mecanismo”.

Este hallazgo tiene implicaciones importantes para entender cómo percibimos el mundo y por qué esta percepción varía. Las vías talámicas, según los autores, no solo transmiten información, sino que también actúan como "amplificadores" selectivos de la actividad cerebral. “En otras palabras, nuestra percepción del tacto no solo se ve influenciada por los datos sensoriales entrantes, sino también por las interacciones dinámicas dentro de la red talamocortical”, añade Holtmaat.

Además, este mecanismo podría ayudar a explicar fenómenos como los cambios en la percepción durante el sueño, cuando los umbrales sensoriales bajan, o en condiciones como los trastornos del espectro autista, en los que la sensibilidad sensorial está alterada. Este estudio abre así nuevas perspectivas para comprender mejor tanto el funcionamiento básico del cerebro como ciertos estados patológicos.

Fuente: UNIGE