Los neurólogos muestran cómo el cerebro responde a la textura

Las neuronas responden a una variedad de características de una superficie, creando una representación alto-dimensional de la textura en el cerebro

Nuestras manos y yemas del dedo son asombroso sensibles a la textura. Podemos distinguir fácilmente el papel de lija basto del cristal liso, pero también tomamos diferencias más sutiles a través de una amplia gama de texturas, como el brillo parejo de la seda o la suavidad da de algodón.

La información sobre textura se transmite de los sensores en la piel y a través de los nervios a la corteza somáticosensorial, la parte del cerebro responsable de interpretar el sentido del tacto. La nueva investigación de los neurólogos en la Universidad de Chicago muestra que como las neuronas en esta parte del cerebro tramitan esta información, cada uno responden diferentemente a las diversas características de una superficie, creando una representación alto-dimensional de la textura en el cerebro.

Los “objetos pueden tener texturas que poder describir en términos simples como áspero o suavidad o difícilmente. Pero pueden también ser aterciopelados o algodonoso o sarroso,” dijo a Sliman Bensmaia, doctorado, profesor adjunto de la biología organismal y anatomía en UChicago y el autor mayor del estudio. “La variedad de diversos adjetivos que usted puede utilizar para describir puntos culminantes de la textura apenas que es un espacio sensorial rico. Así pues, tiene sentido que usted necesita tener un espacio de los nervios rico en el cerebro para interpretar eso también.”

El estudio fue publicado esta semana en los procedimientos de la National Academy of Sciences (PNAS). Bensmaia es un experto de cabeza en cómo el cerebro y el sistema nervioso interpretan el sentido del tacto, incluyendo textura. En un estudio 2013 de PNAS, su laboratorio mostrado cómo diversas clases de fibras de nervio responden a diversos aspectos de la textura. Algunos nervios responden principal a los elementos espaciales de texturas bastas, como los topetones aumentados de una carta de Braille que crean una configuración cuando están prensados contra la piel. Otros responden a las vibraciones creadas cuando la piel frota a través de texturas finas, como los tejidos, que explican a la gran mayoría de texturas que encontramos en el mundo real.

En ese estudio, Bensmaia y sus colegas utilizaron un tambor rotativo revestido con las tiras de diversas texturas bastas y finas, tales como papel de lija, tejidos y plásticos. El tambor entonces funcionó con las texturas a través de las yemas del dedo de las grapas de macaque del macaco de la India, cuyo sistema somáticosensorial es similar a los seres humanos, mientras que los investigadores registraron las reacciones en el nervio.

Para el nuevo estudio, llevado por el escolar postdoctoral Justin Lieber, doctorado, los investigadores registraron las reacciones correspondientes a las mismas texturas directamente del cerebro, usando los electrodos implantados en la corteza somáticosensorial de las grapas.

Los nuevos datos muestran que las neuronas responden de una manera altamente idiosincrásica a diversos aspectos de la textura. Algunas neuronas responden a las características bastas de una textura. Otros responden a las características finas, a ciertas configuraciones de la muesca en la piel, o a cualquier número de combinaciones mientras tanto. Bensmaia y Lieber determinaron por lo menos 20 diversas configuraciones de reacción.

“Algunos de ellos mapa sobre cosas que entendemos, como tosquedad o la configuración espacial de una textura,” Bensmaia dijo. “Pero por otra parte se convierte en combinaciones de la vibración de la piel acopladas con las configuraciones de la deformación de la piel, las cosas que son extracto y un poco más difícilmente a describir.”

Pero estas características más abstractas de la textura son qué puede diferenciar en poder distinguir entre los bedsheets con diversa rosca cuenta. Los investigadores registraron reacciones a 55 diversas texturas, y Bensmaia dice que él puede informar cuál fue utilizado apenas observando la configuración de la actividad que generó en el cerebro.

El “terciopelo va a excitar una subpoblación de neuronas más que otra, y el papel de lija va a excitar otra población que recubre,” él dijo. “Así pues, es esta variedad en la reacción que permite la riqueza de la sensación.”

Bensmaia y Nicho Hatsopoulos, doctorado, profesor de la biología y de la anatomía organismal, que estudia cómo el cerebro dirige el movimiento en los limbos, también han promovido la investigación para construir los limbos prostéticos robóticos cerebro-controlados. Estos dispositivos funcionan implantando matrices de electrodos en la corteza y las áreas somáticosensoriales del cerebro que controlan el movimiento. Los electrodos toman actividad en neuronas como el paciente piensa en la mudanza de su propia arma para ordenar la arma robótica para moverse por consiguiente. La mano prostética se ajusta con los sensores para descubrir sensaciones del tacto, tales como prensar en yemas del dedo individuales, que a su vez genera las señales eléctricas que estimulan las áreas apropiadas del cerebro.

Teóricamente, las mismas técnicas podrían reconstruir sensaciones de la textura con un neuroprosthetic, pero Bensmaia señala que el nuevo estudio muestra porqué esto podría ser una tarea desafiadora. Las neuronas que corresponden a cada yema del dedo están situadas en áreas bien definidas de la corteza somáticosensorial, así que ella son más fáciles estimular el sitio apropiado para un tacto dado. Pero las neuronas en la corteza somáticosensorial responden a las entradas de la textura, y se mezclan juntas. No hay región definida de neuronas que respondan al papel de lija o al teclado plástico de una computadora portátil, por ejemplo.

“Va a ser bastante desafiador poder crear sensaciones de textura con el estímulo eléctrico, porque usted no tiene estos grupos monolíticos de neuronas que trabajan junto,” él dijo. “Es muy heterogéneo, que podría hacerlo difícil ejecutar en odontología. Pero ése es también cómo conseguimos esta sensación rica de la textura en el primer lugar.”

Fuente: https://www.uchicagomedicine.org/forefront/neurosciences-articles/2019/february/how-the-brain-responds-to-texture