Quan rebem un estímul, la informació sensorial es transmet pels nervis aferents al tàlem i aquest, com si fos un repetidor, reenvia la informació a l’escorça sensorial per processar-la i percebre conscientment l’estímul. Però aquesta informació viatja en el sentit únic tàlem-escorça?  I aquest ‘viatge’ és determinant en la posterior percepció conscient d’aquest l’estímul?

Un estudi ha aconseguit determinar la influència que les interaccions funcionals entre les neurones del tàlem i l’escorça sensorial tenen en la percepció sensorial d’estímuls tàctils

Per respondre aquestes preguntes, un estudi,  dut a terme entre el Centre de Cognició i Cervell (CBC) del Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) de la UPF, i el grup de Neurofisiologia Cel·lular de la Universitat Autònoma de Mèxic, ha aconseguit determinar la influència que les interaccions funcionals entre les neurones del tàlem i l’escorça sensorial tenen en la percepció sensorial d’estímuls tàctils. Els autors l’han publicat el 25 de març als Proceedings of the National Academy of Sciences.

Per a l’experiment es van fer registres simultanis de neurones i es van emprar estímuls vibrotàctils

Per a la fase experimental de l’estudi, els investigadors van enregistrar l’activitat neuronal de dos micos dins un mateix camp receptor del nucli ventral posterior del tàlem i de l’àrea somatosensorial primària de forma simultània, mentre aquests realitzaven una tasca de detecció vibrotàctil. Aquesta tasca consistia en la presentació aleatòria d’assaigs en què l’animal rebia una vibració tàctil d’intensitat variable a la mà i assaigs sense vibració. Al final de cada assaig, l’animal havia d’indicar la presència o absència de l’estímul prement un botó. Per dissociar els fenòmens de representació sensorial i de decisió, els registres es repetien durant una tasca control, en què els micos rebien el mateix patró d’estimulació, però no havien d’indicar la seva decisió.

Durant aquests paradigmes, els investigadors han fet servir 84 parells simultanis de neurones i més 10.000 assaigs per estimar les interdependències direccionals que s’estableixen entre l’activitat de les neurones (trens de potencial d’acció) de cada àrea en cada assaig individual i com aquestes interdependències es relacionen amb paràmetres experimentals com l’amplitud de l’estímul i la resposta del mico.

“Ara sabem que les connexions funcionals que estableixen les neurones de cada àrea en el sentit tàlem-escorça poden determinar també la decisió que pren el mico sobre l’existència de l’estímul tàctil rebut”

Les interaccions “feedforward” i “feedback” entre el tàlem i l’escorça durant la percepció sensorial

Els resultats obtinguts mostren que durant la recepció de l’estímul, el nivell d’interaccions neuronals en la direcció tàlem-escorça (“feedforward”) augmenta significativament,  mentre que això no succeeix en la direcció oposada (“feedback”). A més, els autors mostren que el nivell d’interaccions “feedforward” estan estadísticament associades al context de la tasca i a la percepció acurada d’aquells estímuls que es troben al llindar de detecció del subjecte”. Com diu el primer autor del treball, Adrià Tauste, “fins ara es coneixia que aquestes dues àrees (tàlem i àrea somatosensorial primària) eren essencialment sensorials quant a que la seva activitat neuronal representava informació sobre els estímuls, independentment de si després eren detectats pel subjecte o no. Ara sabem que les connexions funcionals que estableixen les neurones de cada àrea en el sentit tàlem-escorça poden determinar també la decisió que pren el mico sobre l’existència de l’estímul tàctil rebut.”

La necessitat de detectar un estímul existent sincronitza el tàlem i l’escorça

A més, els autors han identificat un segon tipus d’interaccions cognitivament rellevants, que expressen la sincronització simultània (no retardada) de les dues àrees sensorials, i que només es manifesten quan apareix l’estímul i aquest ha de ser processat per decidir-ne l’existència. En aquest sentit, els autors Adrià Tauste i Gustavo Deco afegeixen: “aquestes interaccions poden reflectir la participació necessària de terceres àrees corticals exercint una influència “top-down” a les dues àrees de l’estudi, la qual cosa mostra que la percepció sensorial és el resultat d’una complexa xarxa neuronal des que la informació sensorial arriba al cervell”.

Treball de referència

Tauste Campo A, Vázquez Y, Álvarez M, Zainos A, Rossi-Pool R, Deco G, Romo R, “Feedforward information and zero-lag synchronization in the sensory thalamo-cortical circuit are modulated during stimulus perception”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 25 de març. https://doi.org/10.1073/pnas.1819095116