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Nuestro cuerpo podría saber a dónde vamos antes de que nuestros ojos lo confirmen, construyendo mapas del mundo que se basan en una especie de GPS interno, en lugar de en puntos de referencia visuales. Este proceso, conocido como integración de trayectorias, permite al cerebro rastrear cada paso y giro que damos, actualizando nuestra posición en el tiempo y el espacio, incluso en la oscuridad.

Ciertas neuronas en el hipocampo, conocidas como células de lugar, son fundamentales para este proceso cerebral. Se activan en ubicaciones específicas, independientemente de si un animal puede ver su entorno, confiando en señales internas para determinar qué lugares son importantes. Trabajando en conjunto, estas neuronas disparan patrones que rastrean el paso del tiempo y la distancia durante el movimiento.

Un equipo de científicos del Instituto Max Planck de Neurociencia de Florida ha descubierto recientemente nuevos detalles sobre cómo funcionan estos mapas internos: en lugar de utilizar un único reloj interno, el cerebro utiliza dos conjuntos interactuantes de neuronas excitatorias e inhibitorias en el hipocampo. Los investigadores publicaron sus hallazgos en Nature Communications.

Los científicos han sabido desde hace tiempo que el hipocampo ayuda a los animales a navegar y que algunas neuronas se activan en lugares específicos que visitan. “Sin embargo, en entornos llenos de vistas, sonidos y olores, es difícil determinar si estas neuronas responden a esas señales sensoriales o a la posición del animal en sí”, explicó Yingxue Wang, neurocientífica del Instituto Max Planck de Neurociencia de Florida y coautora del estudio, en una declaración.

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Para eliminar el ruido, los investigadores trabajaron con ratones, cuyos circuitos hipocampales pueden registrarse y manipularse con gran precisión. Primero, entrenaron a los ratones para que recorrieran distancias fijas a lo largo de una vía lineal virtual para obtener una recompensa. La vía no presentaba puntos de referencia visuales obvios, lo que obligó a los ratones a confiar en estimaciones internas de distancia y tiempo. Mientras los ratones recorrían el circuito, los investigadores registraron la actividad de cientos de neuronas. Luego, utilizaron la luz para interferir con ciertos circuitos inhibitorios y probar cómo esas interrupciones afectaban el sentido del tiempo y la distancia de los animales.

Una vez que recopilaron los registros, surgieron dos patrones distintos. Un conjunto de neuronas excitatorias llamadas PyrUp se activó de una vez al comienzo del movimiento y luego se desvaneció gradualmente, cada una a su propio ritmo. En conjunto, esta actividad escalonada parece darle al cerebro algo contra lo que medir, haciéndole saber qué tan lejos ha llegado el animal en el viaje. Otro conjunto, conocido como neuronas excitatorias PyrDown, mostró el patrón opuesto, silenciándose al comienzo del movimiento y luego volviendo a aumentar gradualmente. Esta actividad ayudó a marcar el comienzo de un nuevo viaje, evitando que el cerebro mezclara un viaje con otro.

Posteriormente, el equipo utilizó la luz para silenciar dos tipos de neuronas inhibitorias en el cerebro: las neuronas SST, que ayudan a estabilizar las señales internas de sincronización del cerebro, y las neuronas PV, que actúan como una especie de botón de reinicio. Cuando estas neuronas se silenciaron, los ratones juzgaron mal la distancia o el tiempo sin cambiar su velocidad de carrera. Ese hallazgo reforzó la idea de que las neuronas PyrUp y PyrDown codifican medidas internas de tiempo y espacio, en lugar del movimiento en sí. Experimentos de control adicionales confirmaron que los efectos no se debieron a problemas motores, déficits visuales o expectativas alteradas de recompensa.

Si se encuentran patrones similares en las personas, podrían ayudar a explicar por qué las personas con la enfermedad de Alzheimer y otros tipos de demencia a menudo se desorientan incluso en lugares familiares, y podrían señalar nuevos objetivos terapéuticos para restaurar esa sensación perdida de dónde estamos.

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