Vés enrere

Estudien l'estructura i funció de les cèl·lules corticals cerebrals modulades per l'atenció

Estudien l'estructura i funció de les cèl·lules corticals cerebrals modulades per l'atenció

Ha estat l'objectiu del treball de Demetrio Ferro, investigador de el Centre Cognició i Cervell, que ha publicat el 23 de març a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.

23.03.2021

Imatge inicial

Per realitzar de manera efectiva qualsevol de les tasques quotidianes, el cervell humà necessita processar la informació procedent del món exterior fent ús de diverses funcions cognitives. Aquest processament cognitiu passa a través d'una densa xarxa interconnectada de cèl·lules amb una fisiologia especialitzada. La xarxa interconnectada cel·lular necessita realitzar eficientment aquest processament de la informació i interactuar cooperativament per brindar-nos, en temps real, instruccions útils per viure.

Una investigació publicada el 23 de març a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  desafia els avenços científics més recents tractant de buscar la manera com el control cognitiu i la informació sensorial es relacionen amb la maquinària cortical formada per capes de cèl·lules especialitzades superposades.

"Hem tingut l'oportunitat d'investigar per primera vegada com es propaguen entre diferents profunditats els senyals entre les dues àrees corticals V1 i V4, i com estan modulats per l'atenció"

Un treball de Demetrio Ferro, primer autor de l'article i investigador del Centre Cervell i Cognició (CBC) del Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) de la UPF, que ha realitzat juntament amb investigadors de Centre for Neuroscience and Cognitive Systems, Institut Italià de Tecnologia (IIT), de les universitats de Trento (Itàlia) i Newcastle (Regne Unit).

Amb anterioritat, s'ha argumentat que aquest funcionament de la xarxa cel·lular no s'implementa en un flux de processament pas a pas, que seria l'estratègia de càlcul algorítmic convencional que generalment apliquem a les eines de la nostra tecnologia d'ús diari. Possiblement es necessiti un altre important instrument de control cognitiu que permet seleccionar quins objectes del món visual són importants per a ser processats, és a dir, l'atenció focal.

L'atenció focal és un important instrument de control cognitiu en el processament de la informació

Disposició anatòmica de les cèl·lules corticals cerebrals

L'evidència científica més recent proposa que el control cognitiu sobre les variables del nostre entorn possiblement s'implementi en un flux de processament paral·lel associat a diferents oscil·lacions rítmiques de senyals neuronals utilitzades per a la integració de detalls entrants (color, forma, orientació espacial) del domini visual sensorial.

"A més d'això, és interessant preguntar-se si podem inspeccionar l'arquitectura de les unitats de processament neuronal per la seva estructura, és a dir, per la forma en què s'implementen físicament en l'anatomia de l'escorça cerebral", afirma Demetrio Ferro.

I afegeix aquest investigador: "Els circuits associats a aquests càlculs mostren una estructura en capes feta de plaques laminars de tipus de cèl·lules especialitzades superposades en profunditat cortical, cadascuna possiblement especialitzada per a realitzar funcions determinades".

Per a aquest estudi, els investigadors van treballar amb primats i van analitzar senyals electrofisiològiques corticals de múltiples profunditats registrades simultàniament en les àrees V1 i V4 del cervell. "Les nostres anàlisis van proporcionar coneixements nous sobre com es propaga la informació al llarg de la dimensió de profunditat dins i entre les dues àrees corticals V1 i V4", afirmen en el seu estudi.

Els autors detallen que "hem tingut l'oportunitat d'investigar per primera vegada com aquest circuit de propagació de senyals es modula per l'atenció, és a dir, per identificar quines profunditats interactuen amb més o menys força quan tenim més o menys compromís d'atenció".

"L'estudi obre pas a associar dèficits en funcions cognitives fonamentals com l'atenció a profunditats específiques del teixit neural, i fins i tot la possibilitat d'intervenció clínica-farmacològica sobre la seva interacció"

En primer lloc, "la nostra contribució mostra com la visió anterior dels circuits canònics dins de les àrees visuals corticals no s'uneix immediatament a la idea de fluxos de processament paral·lels dividits en freqüència per al control cognitiu i el processament sensorial. Per contra, la combinació de les dues coses representa una escena més complexa i interessant", explica Ferro.

I afegeix, en segon lloc, "identificar els circuits existents darrere del nucli de les funcions visuals i el paper crucial de l'atenció, obre pas a la possibilitat d'associar dèficits en funcions cognitives fonamentals com ara l'atenció a profunditats específiques del teixit neural, donats els tipus de cèl·lules neurals, o fins i tot la possibilitat d'intervenció clínico-farmacològica sobre la seva interacció".

A més, els autors creuen que el coneixement d'aquesta fenomenologia podria tenir un gran impacte per la seva gran capacitat de generalització a través de tasques cognitives i estructures corticals, és a dir, investigacions similars en àrees cerebrals dedicades, per exemple al moviment, encara podrien revelar coneixements útils amb la possibilitat d'intervenció clínica.

Treball de referència:

Demetrio Ferro, Jochem van Kempen, Michael Boyd, Stefano Panzeri, Alexander Thiele (2021), "Directed information exchange between cortical layers in macaque V1 and V4 and its modulation by selective attention", 23 de març, PNAS. https://doi.org/10.1073/pnas.2022097118

Multimèdia

Multimedia

Multimedia

Categories:

Per a més informació

Para más información

For more information

Notícia publicada per:

Noticia publicada por:

News published by:

Unitat de Comunicació i Projecció Institucionals

Unidad de Comunicación y Proyección Institucionales

Institutional Communication and Promotion Unit