Descubren en Salamanca las neuronas que detectan el silencio

Un estudio publicado en Science Advance , coliderado por el director del Instituto de Neurociencias de Castilla y León (Incyl), Manuel Sánchez-Malmierca, ha descubierto las neuronas que detectan la omisión de sonidos dentro de una secuencia auditiva. Estas neuronas, que han denominado 'neuronas omisión', se localizan en la corteza auditiva y responden también a estímulos sonoros, pero muestran una respuesta mucho mayor cuando se omiten tonos en una secuencia de tonos idénticos, informa el Incyl a través de un comunicado remitido a Europa Press. El hallazgo clave de este estudio, llevado a cabo en roedores, cuya primer autora es la estudiante de doctorado del Incyl Ana Lao-Rodríguez , ha sido identificar que un subconjunto de neuronas del cerebro auditivo responde a la omisión de un estímulo esperado (un sonido dentro de una secuencia), lo que aporta pruebas empíricas en apoyo de la codificación predictiva en un área subcortical y en la corteza sensorial, explica el doctor Sánchez Malmierca.

En concreto, esta investigación ha demostrado que aparece una actividad neuronal robusta en respuesta a la omisión de un sonido en una secuencia regular de estímulos repetitivos. Y esta respuesta es consistente con las denominadas "señales de error de predicción", entendidas como la diferencia entre lo que el cerebro espera percibir y los estímulos que realmente percibe. Según la teoría de la codificación predictiva, el cerebro genera constantemente predicciones en sentido "descendente" , que se comparan con las señales sensoriales que nos llegan a través de los sentidos (en sentido ascendente, del exterior hacia el cerebro).

Las señales sensoriales entrantes que coinciden con las predicciones se suprimen , mientras que los estímulos inesperados, que no coinciden con las predicciones que genera el cerebro, ponen en marcha una señal de error de predicción, que se propaga para generar predicciones nuevas y actualizadas, explica el doctor Sánchez Malmierca. De esta forma, la información sensorial se comparte continuamente entre los niveles de entrada sensorial bajos y los niveles más altos, lo que proporcionan predicciones actualizadas sobre las siguientes entradas sensoriales esperadas , añade la información.

"Un punto fuerte de nuestro estudio ha sido utilizar dos especies animales (ratones y ratas) y dos preparaciones de registro diferentes en dos laboratorios distintos . Este enfoque nos ha permitido distinguir tanto el efecto de la especie y el estado cerebral en las respuestas de omisión", resalta la primera autora del estudio, Ana Lao-Rodríguez. Así han podido comprobar que esta respuesta de omisión no depende del tamaño de la corteza auditiva (diferente en ratones y ratas) y que es constante en distintos estados de consciencia. De igual modo los investigadores de Salamanca han observado que la respuesta de omisión está presente aunque la atención no esté focalizada en escuchar los sonidos del entorno, y que aumenta cuando la atención se centra en los estímulos sonoros.

"El hecho de que también hayamos detectado respuestas de omisión en el colículo inferior, una estructura subcortical muy importante de la vía auditiva, además de en la corteza auditiva, indica que el cerebro auditivo genera internamente una predicción sobre las futuras entradas sensoriales", añade el doctor David Pérez-González, que también ha participado en el estudio . Los colículos inferiores están involucrados en los movimientos reflejos provocados por los estímulos auditivos. Un ejemplo de estos movimientos es el reflejo de girar la cabeza hacia el origen de un sonido repentino e inesperado .

La predicción proporciona ventajas clave para la supervivencia y los estudios cognitivos han demostrado que el cerebro efectúa predicciones multinivel. Pero la evidencia de las predicciones es difícil de obtener a nivel neuronal debido a la complejidad de separar la actividad neuronal resultante de las predicciones que hace el cerebro auditivo y las respuestas neuronales a los estímulos procedentes del exterior. "Nosotros hemos superado este reto registrando neuronas individuales de regiones auditivas corticales y subcorticales durante omisiones inesperadas de estímulos intercaladas en una secuencia regular de tonos. Y gracias a esto encontramos un subconjunto de neuronas que responde de forma fiable a los tonos omitidos", explica Sánchez Malmierca.

Este trabajo se ha desarrollado en colaboración con el grupo del doctor Bernhard Englitz, de la Universidad Radboud de Nimega (Países Bajos), que dirige el laboratorio de Neurociencia Computacional. Este estudio se engloba dentro del marco general de los seis proyectos que dirige Malmierca y que se están desarrollando actualmente en su laboratorio y han sido subvencionados por distintas agencias europeas (ERA-NET-NEURON, Horizon 2020 y U4E) nacionales (AEI), regionales (JCYL) y por la Fundación Ramón Areces , concluye el comunicado.