PARKINSON
"Mapas de movimiento"

Observando las neuronas del cerebro de un ratón vivo, como guía de actividades, pueden ayudar a entender enfermedades como el Parkinson
Los movimientos voluntarios son uno de los principales del cerebro, "salidas", sin embargo, la ciencia todavía sabe muy poco acerca de cómo las redes de neuronas planifican, inician y ejecutan. Investigadores de la Universidad de Columbia y el Centro Champalimaud, en Lisboa, Portugal, dicen que han descubierto un "mapa" de la actividad, que el cerebro utiliza para guiar los movimientos de los animales. Los hallazgos, publicados en Neuronas, podría avanzar en nuestra comprensión de cómo el cerebro aprende nuevos movimientos y de lo que va mal en trastornos relacionados como la enfermedad de Parkinson.
Los movimientos son controlados y coordinados por varias estructuras del cerebro, incluyendo el córtex motor primario. Situado en la parte posterior del lóbulo frontal, contiene las células cuyas fibras largas se extienden hacia abajo a través de la médula espinal, donde hacen contacto con las neuronas motoras "secundarias" que pasa la señal a los músculos del cuerpo.
Un conjunto de estructuras cerebrales profundas denominada los ganglios basales también son críticos para el movimiento, como fue evidenciado por su degeneración en condiciones tales como la enfermedad de Parkinson. Uno de los componentes de los ganglios basales, llamado The striatum, recibe información sobre posibles acciones de la corteza motora y se piensa que está involucrado en la selección, preparación y ejecución de los comandos apropiados antes de que sean enviados al cuerpo. Investigaciones anteriores han demostrado que las señales de abandonar el cuerpo, The striatum,  toma por uno de dos caminos: uno que facilita el movimiento, y otro en el que se suprime. Una serie de estudios más recientes demuestran que ambas vías están activas durante el movimiento, sin embargo, sugiriendo que no actúan simplemente enviando "stop" y "pasar" las señales.
Y aunque por largo tiempo se ha sospechado que los diferentes grupos de neuronas en el The striatum, representan acciones distintas, exactamente.
Para investigar más a fondo, neurocientífico Rui Costa del Zuckerman, Institute de la Universidad de Columbia, y sus colegas crearon una cepa de ratones que llevaban genéticamente codificado un sensor de calcio en las neuronas en el cuerpo estriado. Este sensor, una proteína, emite luz fluorescente en respuesta a los aumentos en las concentraciones de iones de calcio que se producen en las células cuando se vuelven activas. Combinando esto con una técnica de imágenes recientemente desarrollado llamado microendoscopy, un fotón, los investigadores fueron capaces de visualizar la actividad de 300 neuronas individuales en de libre movimiento de ratones usando microscopios miniaturizado conectado a los animales' de los jefes y para capturar la dinámica de los patrones de disparo de las células en el tiempo y en el espacio The striatum cómo podrían hacerlo sigue siendo poco claro.
"Hemos encontrado un "sesgo local" en la actividad celular, [que] las neuronas que están más juntas son más propensos a ser activas juntas", dice Costa, el autor principal del estudio. "Además, hemos visto que muchas neuronas están activas específicamente durante un movimiento, mientras que otros están activos durante más de un movimiento, por lo que hay algún tipo de mapa de acciones."
Los investigadores pudieron predecir los movimientos de los animales estaban haciendo sobre la base de las cuales las neuronas iluminado, agrega Costa . "En acciones similares habían patrones de actividad neuronal, y disímiles acciones tenían menos patrones iguales", explica. "Así que nuestras predicciones no eran tan exactas cuando miramos los patrones de movimientos similares."
Los autores del estudio notaron que estos patrones de actividad eran independientes de los animales' la velocidad del movimiento, medida por los acelerómetros conectados a sus jefes. Esto, Costa dice, sugiere que la actividad relacionada con el movimiento en el cuerpo estriado es mucho más compleja de lo que pensábamos, y que el patrón de actividad precisa dentro del "stop" y "go" trayectos es más importante que los niveles globales de actividad dentro de cada uno.
"Este es un gran papel, utilizando metodología compleja para ayudar a resolver un problema conceptualmente simple que ha sido una fuente de considerable debate," dice John Reynolds, profesor de fisiología en la Universidad de Otago en Nueva Zelanda, quien estudia cómo generar movimiento en los ganglios basales. "Esto nos lleva un paso adelante para resolver el dilema de si las dos clases principales de neuronas en el cuerpo estriado que independiente activan o inhiben el movimiento, existe en grupos funcionales discretos o convivir y trabajar en concierto durante el comportamiento."
Joshua Dudman, un neurocientífico en el Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes, quien estudia los circuitos neurales que controlan el movimiento, dice el estudio es útil, pero subraya sus limitaciones. "Hemos sabido durante varios decenios sobre tales débilmente agrupados funcionalmente similares, los patrones de actividad en el cuerpo estriado, por lo que es bueno para confirmar que en el libre movimiento de los animales", dice Dudman. "Ellos [los investigadores] parecen concentrarse en la evaluación de un modelo que nadie ha propuesto que la velocidad de movimiento está codificado en el estriado, independientemente de la identidad de acción." Pero, como él mismo dice, los investigadores, las conclusiones descansan sobre "deducir qué mediciones simultáneas de [todo el 'Stop' y 'Ir'] poblaciones celulares podría parecerse, en lugar de dar el importante paso de realizar realmente ellos".*

Dudman añade que el estudio, no obstante, es útil porque muestra las distintas poblaciones de neuronas estriatal está activo para una variedad de comportamientos. "En el pasado, dichas observaciones han sido fundamentalmente entre unos pocos, relativamente acciones similares, tales como giros izquierda/derecha", dice, "a fin de proporcionar pruebas a través de una amplia gama de comportamientos es valiosa. Otros trabajos recientes ha puesto de relieve que el 'Stop' y 'Go' las poblaciones actúen en concierto a las acciones de control y, por lo tanto, este estudio también pone de relieve la importancia crítica de mediciones simultáneas a través de diversos comportamientos como una meta para el trabajo futuro."
Costa y sus colegas ahora están tratando de descifrar la lógica de los patrones de actividad se observó en el estriado. Las células en el córtex motor primario-que envía comandos de movimiento a los músculos a través de la médula espinal están organizados de tal manera que las células adyacentes y las partes del cuerpo que controlan grupos musculares están situados uno junto a otro, y Costa cree que este llamado "somatotopic" Organización puede contribuir a los patrones en el estriado.
"Pensamos que hay algo muy similar en el estriatum [en], y ya tenemos algunos datos preliminares sobre eso", dice Costa. "Pero girando a la derecha y a la izquierda había patrones muy diferentes, aunque ambas implican la cabeza, así que no somatotopy solos. Podría tener algo que ver con los músculos, o una combinación de ambos."
"También nos gustaría saber qué sucede con estos mapas de acción en enfermedades como el Parkinson", añade. "Podemos predecir que va a ser muy alterada."

Rui Costa del Zuckerman, Institute de la Universidad de Columbia

John Reynolds, profesor de fisiología en la Universidad de Otago en Nueva Zelanda