El papel del estriado en el aprendizaje de habilidades motoras

El sistema nervioso es una red compleja que controla cómo se comportan los animales y adapta sus acciones según sus experiencias. Un jugador clave en este sistema es el estriato, una parte del cerebro que ayuda a gestionar el control motor. El estriato se compone principalmente de dos tipos de Neuronas: las que promueven el movimiento (neuronas de la vía directa) y las que lo inhiben (neuronas de la vía indirecta). Entender cómo trabajan juntas estas neuronas es crucial para aprender nuevas Habilidades Motoras.

#El papel del estriato en el movimiento

Cuando aprendemos a realizar un nuevo movimiento, como montar en bicicleta o tocar un instrumento, diferentes regiones del cerebro se comunican entre sí. El estriato recibe información de varias áreas del cerebro, incluyendo la corteza y el tálamo. Estudios han mostrado que dañar ciertas partes del cerebro puede afectar la capacidad de los animales para aprender habilidades motoras.

Por ejemplo, si los investigadores dañan la corteza motora antes de que un animal haya aprendido una habilidad, puede interrumpir el aprendizaje. Sin embargo, si el daño ocurre después de que el animal ha aprendido la habilidad, el comportamiento se mantiene intacto. Por otro lado, si el estriato se daña, los animales no solo tienen problemas para aprender nuevos movimientos, sino que también les cuesta realizar movimientos que ya han aprendido.

Esto plantea preguntas importantes sobre cómo el estriato codifica y cambia sus respuestas a las acciones a lo largo del tiempo. A medida que los animales aprenden nuevos comportamientos, la forma en que responden sus neuronas también debe adaptarse. Los investigadores quieren saber cómo los grupos de neuronas en el estriato se forman y especializan en acciones específicas durante el proceso de aprendizaje.

#Estudiando la actividad neuronal en el estriato

Para investigar estas preguntas, los científicos realizaron estudios con ratones mientras aprendían a correr en una rueda especialmente diseñada. Al observar la actividad de las neuronas estriatales utilizando técnicas avanzadas de imagen, los investigadores pudieron ver cómo las neuronas respondían durante diferentes fases del movimiento.

A medida que los ratones practicaban correr, los investigadores encontraron que ambos tipos de neuronas en el estriato se activaban. Sin embargo, a medida que avanzaba el entrenamiento, el número de neuronas activas comenzaba a disminuir. Esto sugiere que a medida que los ratones se volvían mejores corriendo, sus cerebros se volvían más eficientes en codificar los movimientos.

Específicamente, los investigadores notaron que las neuronas que se activaban en respuesta al movimiento general se volvían menos involucradas con el tiempo. En contraste, las neuronas que respondían a acciones específicas, como empezar o detener, se volvían más refinadas. Al final del entrenamiento, había menos neuronas involucradas en cada acción, pero eran más enfocadas y precisas.

#Patrones de activación neuronal

Para entender mejor cómo se formaron estos conjuntos neuronales, los investigadores analizaron los tipos de neuronas que estaban activas durante diferentes etapas del aprendizaje. Categorizaron las neuronas según si estaban activas solo al inicio del movimiento, solo al final del movimiento, o durante ambos.

El análisis reveló que mientras el número total de neuronas activas disminuía, las que permanecieron tendían a ser más especializadas en sus roles para codificar acciones específicas. Curiosamente, las neuronas que estaban activas tanto al inicio como al final de los movimientos disminuyeron con el tiempo, con un aumento correspondiente en neuronas que no se activaron durante estas fases.

Esto lleva a la conclusión de que la codificación del movimiento en el estriato se vuelve más eficiente a medida que avanza el aprendizaje. Al principio del proceso de aprendizaje, un amplio rango de neuronas está involucrado, pero a medida que aumenta la competencia, el cerebro refina su actividad neuronal para enfocarse en las acciones más relevantes.

#Actividad durante las sesiones de aprendizaje

En cada sesión de entrenamiento, los investigadores notaron que los intentos iniciales de los ratones para correr activaban un mayor número de neuronas en comparación con sus intentos posteriores. Este patrón se mantuvo no solo a lo largo de los días de entrenamiento, sino también dentro de cada sesión. Los primeros intentos de correr mostraron mucha actividad neuronal, que disminuyó a medida que los ratones se volvían más hábiles corriendo.

Esta disminución en la activación sugiere que aprender nuevas habilidades comienza con un amplio compromiso de neuronas que gradualmente se reduce a un circuito neural más especializado y eficiente. Esto es crucial para optimizar el control del movimiento y afinar cómo el cerebro codifica las acciones aprendidas.

#Neuronas y sus roles específicos

Los estudios también demostraron que las neuronas individuales dentro del estriato desempeñan roles específicos. Algunas neuronas son muy activas durante la iniciación del movimiento, mientras que otras se activan cuando el movimiento termina. La investigación sugirió que la naturaleza de estos roles podría cambiar a medida que avanza el proceso de aprendizaje.

Al comparar las etapas tempranas y posteriores del entrenamiento, se hizo evidente que las identidades de las neuronas activas no eran estáticas. En su lugar, algunas neuronas que estaban anteriormente ampliamente involucradas en el movimiento general llegaron a especializarse en tareas específicas asociadas con acciones más precisas a medida que avanzaba el aprendizaje.

#Eficiencia en la codificación de movimientos

Uno de los descubrimientos más fascinantes fue cómo la eficiencia de la codificación del movimiento mejoró con el tiempo. Inicialmente, había mucha redundancia en el sistema, lo que significa que muchas neuronas respondían a cada movimiento. Sin embargo, a medida que el entrenamiento avanzaba, el sistema evolucionó para volverse más optimizado.

Los investigadores crearon modelos para predecir qué tan bien la actividad de las neuronas estriatales se correlacionaba con la velocidad de los ratones mientras corrían en la rueda. Estos modelos mostraron que, aunque el número total de neuronas activas disminuyó, la información codificada por las neuronas restantes no disminuyó. En cambio, las neuronas restantes se volvieron más efectivas al codificar las acciones específicas que los ratones estaban realizando.

#El futuro de la investigación sobre el aprendizaje

Los hallazgos de estos experimentos iluminan cómo nuestros cerebros se adaptan durante el proceso de aprendizaje, especialmente en relación con el movimiento. Las ideas obtenidas del estudio del estriato y sus poblaciones neuronales pueden ser importantes para entender condiciones en las que el movimiento se ve afectado o alterado, como en la enfermedad de Parkinson o después de un derrame cerebral.

A medida que los investigadores continúan estudiando estos circuitos neuronales, buscan explorar los mecanismos precisos que subyacen al aprendizaje y la memoria en el estriato. Los estudios futuros podrían centrarse en cómo diversos factores, como la experiencia, la recompensa e incluso los trastornos neurológicos, afectan la forma en que estos circuitos se adaptan y funcionan.

Entender la relación entre la actividad neuronal y el comportamiento puede profundizar nuestro conocimiento de la neurobiología y ayudar a desarrollar estrategias terapéuticas para mejorar las habilidades motoras y la recuperación en individuos con trastornos del movimiento.

#Conclusión

En resumen, el estriato juega un papel vital en aprender nuevas habilidades motoras al codificar eficazmente los movimientos a través de sus poblaciones neuronales. Los cambios dinámicos en la activación neuronal reflejan un sistema más eficiente a medida que los animales se vuelven hábiles en sus tareas.

Estos hallazgos destacan la notable capacidad del cerebro para adaptarse y refinar sus respuestas a las acciones con el tiempo. A medida que seguimos desentrañando las complejidades del estriato y sus interacciones con otras regiones del cerebro, podríamos allanar el camino para intervenciones mejoradas en el aprendizaje motor y la rehabilitación. Entender cómo nuestros cerebros aprenden y codifican el movimiento es un paso crucial para desbloquear mejores tratamientos para quienes tienen desafíos de movimiento.