¿Cómo codifica nuestro cerebro el calor y el frío?

Calor frio. estas sensaciones son una parte integral de nuestra vida diaria. Nuestra capacidad de sentir la temperatura de los objetos es esencial para vivir bien. Durante casi un siglo, los científicos han tratado de determinar en qué parte del cerebro se encuentra la capacidad de detectar temperaturas. Un estudio publicado en Nature informa del descubrimiento de una «corteza térmica (En biología, la corteza (palabra latina que significa corteza) se refiere a la capa superficial o…) (Térmica es la ciencia que se ocupa de la producción de energía, de la uso de…)» situado en una región posterior de la corteza insular. Esto detectaría temperaturas frías o calientes.

Cuando nuestro cuerpo está en movimiento, nuestro cerebro procesa la información de nuestros órganos sensoriales. Este tratamiento permite entonces construir una percepción consciente del mundo. Gran parte de este proceso tiene lugar en la capa exterior plegada (no confundas capa de valencia y valencia) del cerebro, llamada corteza. Este último tiene un papel importante! De hecho, es el asiento de nuestras funciones nerviosas, como el movimiento voluntario y la conciencia.

Los científicos partieron de una observación realizada anteriormente: las neuronas de la corteza somatosensorial primaria se activan cuando la piel entra en contacto con temperaturas frías. Por lo tanto, esperaban que las temperaturas cálidas también se codificaran en esta región. Se realizó así una prueba en ratones (El término ratón es un nombre vernáculo ambiguo que puede designar, para los francófonos, antes…). Para ello expusieron sus patas delanteras a ligeros cambios de temperatura (la temperatura es una magnitud física que se mide con un termómetro y…). Luego utilizaron técnicas de imagen para averiguar qué parte del cerebro reaccionó a estos cambios de temperatura.

Para su sorpresa, los científicos descubrieron que la corteza somatosensorial primaria no reaccionaba al calor, pero tras una inspección más cercana, la corteza insular posterior no solo reaccionaba al frío (el frío es la sensación opuesta al calor, asociada con las bajas temperaturas), sino también al calor. . El uso de un microscopio de dos fotones (en física de partículas, el fotón es la partícula elemental que media la interacción…) hizo posible analizar la respuesta de las neuronas individuales en la corteza insular posterior.

Los científicos han descubierto que hay neuronas específicas para el frío, neuronas específicas para el calor y neuronas que reaccionan tanto al frío como al calor. Tenga en cuenta que las neuronas «calientes» y «frías» reaccionan de manera muy diferente. En efecto, las neuronas «calientes» son sensibles a la temperatura absoluta (El absoluto es un extracto obtenido de un hormigón o un…), mientras que las neuronas frías se activan tras una variación de la temperatura. Además, las respuestas de las neuronas «frías» son más rápidas que las respuestas de las neuronas «calientes». Esto indica que existen caminos potencialmente distintos para la percepción del frío y el calor.

Figura: ∆F/F para 746 neuronas pIC en respuesta a 10 °C de enfriamiento (izquierda) o 10 °C de calentamiento
10°C (derecha). Cada línea representa una sola neurona. Las respuestas se normalizaron a la respuesta máxima de cada neurona y se clasificaron según si las células respondían al frío (arriba), al calor (abajo) o a ambos (medio). Las líneas blancas verticales representan la entrega del estímulo térmico.

Para demostrar de manera concluyente que la corteza insular está involucrada en la percepción de la temperatura, los científicos entrenaron ratones para que respondieran a temperaturas frías o cálidas. Gracias a la optogenética, pudieron desactivar temporalmente la corteza insular posterior mientras administraban un estímulo térmico. Al final, los ratones no sintieron el estímulo térmico. Sin embargo, cuando los científicos dejaron de desactivar la corteza insular posterior, volvieron a sentir el estímulo.

Este descubrimiento y la posibilidad de acceder ópticamente a la representación cortical del procesamiento sensorial abren nuevas vías de investigación. En primer lugar, para estudiar los mecanismos neuronales de la percepción térmica, pero también para extender una investigación similar a otros sistemas sensoriales representados en partes adyacentes de la corteza insular (en particular, los sistemas gustativo y visceral).

Para saber más

La codificación celular de la temperatura en la corteza de los mamíferos.
M. Vestergaard, M. Carta, G. Güney y JFA Poulet.
Naturaleza. 8 de febrero de 2023. DOI: 10.1038/s41586-023-05705-5.

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