Identificada una brújula neuronal en el cerebro humano
Un equipo de investigadores han señalado por primera vez la ubicación de una brújula neuronal interna que utiliza el cerebro humano para orientarse en el espacio y moverse por el entorno.
Por la Universidad de Birmingham
Científicos detectan una brújula biológica en el cerebro humano. Imagen generada por DALL-E
Un nuevo estudio, publicado en la revista Nature Human Behaviour, ha identificado un patrón de actividad cerebral que ayuda a evitar que nos perdamos.
Investigadores de la Universidad de Birmingham, en el Reino Unido, y de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, en Alemania, han podido determinar por primera vez la ubicación de una brújula neuronal interna que el cerebro humano utiliza para orientarse en el espacio y navegar por el entorno.
La investigación identifica señales de dirección de la cabeza finamente sintonizadas dentro del cerebro. Los resultados son comparables a los códigos neuronales identificados en roedores y tienen implicaciones para entender enfermedades como el párkinson y el alzhéimer, en las que la navegación y la orientación suelen estar alteradas.
Medir la actividad neuronal en seres humanos mientras se mueven es un desafío, ya que la mayoría de las tecnologías disponibles requieren que los participantes permanezcan lo más inmóviles posible. En este estudio, los investigadores superaron este reto utilizando dispositivos EEG móviles y captura de movimiento.
Registro de la actividad bioeléctrica cerebral con EEG.
"Mantener un registro de la dirección en la que te mueves es bastante importante. Incluso pequeños errores al estimar dónde estás y hacia dónde vas pueden ser desastrosos— dice el doctor Benjamin J. Griffiths, autor principal del estudio. Y añade—: Sabemos que animales como aves, ratas y murciélagos tienen circuitos neuronales que los llevan por el buen camino, pero sabemos sorprendentemente poco sobre cómo el cerebro humano maneja esto en el mundo real".
Para ahondar en el enigma, el doctor Griffiths y sus colegas invitó a un grupo de 52 participantes sanos a paticipar en una serie de experimentos de seguimiento de movimiento mientras su actividad cerebral era registrada mediante encefalografías (EEG) registradas a través del cuero cabelludo. Esto permitió a los investigadores monitorear las señales cerebrales de los participantes mientras movían sus cabezas para orientarse hacia las señales en diferentes monitores de ordenador.
En un estudio paralelo, los investigadores controlaron las señales de diez participantes que ya estaban sometidos a una monitorización con electrodos intercraneales por afecciones como la epilepsia.
Todas las tareas obligaban a los participantes a mover la cabeza —o a veces solo los ojos—, y las señales cerebrales de estos movimientos se registraron con gorros de EEG, que miden las señales del cuero cabelludo, y con el EEG intracraneal (iEEG), que registra los datos del hipocampo y las regiones vecinas.
Un avance que puede mejorar las tecnologías de navegación en robótica e inteligencia artificial.
Tras tener en cuenta las confusiones en las grabaciones del EEG, debidas a factores como el movimiento muscular o la posición del participante en el entorno, los investigadores pudieron mostrar una señal direccional finamente sintonizada, que podía detectarse justo antes de los cambios físicos en la dirección de la cabeza de los participantes.
Como señalan en la revista Nature los autores del estudio, “tanto la localización de la fuente como el análisis intracraneal implicaron al lóbulo temporal medial como origen de este efecto”. Encontraron que, al comparar directamente la dirección de la cabeza y la sintonización relacionada con la mirada, el cerebro mantiene ambos códigos mientras navega activamente, con una sintonización más fuerte en la dirección de la cabeza en el lóbulo temporal medial. Este se refiere a ciertas estructuras que son parte del llamado lóbulo límbico, que incluye la amígdala o el hipocampo. Este juega un papel clave en la navegación y la orientación espacial, y ayuda a que l personas entiendan y recuerden la disposición de los entornos en los que se encuentran.
“Aislar estas señales nos permite centrarnos realmente en cómo el cerebro procesa la información de navegación y cómo estas señales funcionan junto con otras señales, como los puntos de referencia visuales— explica el doctor Griffiths. Y añade—: Nuestro enfoque ha abierto nuevas vías para explorar estas características, con implicaciones para la investigación de enfermedades neurodegenerativas e incluso para mejorar las tecnologías de navegación en robótica e inteligencia artificial”.
En trabajos futuros, los investigadores planean aplicar su aprendizaje para investigar cómo el cerebro navega a través del tiempo, para descubrir si una actividad neuronal similar es responsable de la memoria.
Información facilitada por la Universidad de Birmingham -Adaptación: Enrique Coperías / Rexmolón Producciones
Fuente: Griffiths, B.J., Schreiner, T., Schaefer, J.K. et al. Electrophysiological signatures of veridical head direction in humans. Nature Human Behaviour (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41562-024-01872-1
