Mapeo del lugar entorno social

Ya sea al jugar un deporte de equipo, o simplemente pasear con la familia en el parque, continuamente estamos conscientes de las posiciones de las personas que nos rodean, y hacia dónde se dirige cada una. En década recientes, los científicos han localizado con precisión en el cerebro neuronas llamadas "células de lugar", que codifican nuestra propia ubicación en el entorno, pero ha sido un misterio la forma como nuestros cerebros representan las posiciones de los demás. Una nueva investigación del Instituto Weizmann de Ciencias con murciélagos, que fue publicada hoy en Science, revela una subpoblación de neuronas que codifican la ubicación específica de otros murciélagos que vuelan cerca.

"Los murciélagos, como los humanos, son animales sociales. Son navegantes supremos y están muy conscientes de los demás murciélagos en su entorno espacial", afirmó el Profesor Nachum Ulanovsky del Departamento de Neurobiología del Instituto, quien lideró la investigación. La investigación de Ulanovsky con murciélagos de la fruta egipcios se focaliza en las células de lugar, que se encuentran en una parte del cerebro llamada el hipocampo. Estas células, que nos ayudan, y a otros animales, a formar mapas cognitivos internos que usamos para navegar en nuestro entorno, fueron el motivo de un Premio Nobel para sus descubridores en 2014. Investigación más reciente ha sugerido que el hipocampo también tiene un papel importante en la interacción social. Por esto, Ulanovsky y su grupo, incluyendo al Dr. David Omer, a la Dra. Liora Las y la estudiante de investigación Shir Maimon, se preguntaron cómo estas dos funciones, lugar y social, pueden intersecarse en esta parte del cerebro.

Ulanovsky y su equipo idearon una situación de aprendizaje experimental para los murciélagos en su particular "laboratorio de murciélagos", en el que dos de ellos, un "maestro" y un "estudiante", fueron emparejados. Primero, el estudiante observó como el maestro volaba al azar hacia uno de los "soportes de fruta" ubicado en el laboratorio y de nuevo a su percha. Luego de 13 segundos, en promedio, el estudiante rastreó la ruta del maestro hacia el alimento.

Para descubrir lo que sucedía en el cerebro de los murciélagos, cada uno estaba equipado con un dispositivo miniatura de grabación inalámbrica, llamado registrador neural, y pequeños electrodos que permitieron a los investigadores grabar la actividad de aproximadamente 400 células cerebrales en la región frontal del hipocampo. Estos minúsculos electrodos y el dispositivo de grabación, que fueron desarrollados por Ulanovsky y su grupo durante años, no intervienen de forma alguna con las actividades de los murciélagos. "La parte más desafiante de los experimentos fue evitar que los dos murciélagos volaran juntos, ya que necesitábamos que uno estuviera quieto para poder diferenciar las células de lugar propio y las de los demás", afirmó Ulanovsky. "El truco fue identificar los machos alfa del grupo y hacerlos los maestros, lo que hizo que los estudiantes 'tuvieran respeto' y no volaran junto con sus maestros".

El resultado de estos experimentos apoya la idea de que nuestros cerebros crean un mapa cognitivo, no solo de nuestra ubicación en el entorno, sino que incluye mapeo social. Cuando los murciélagos estudiantes navegaron el espacio del laboratorio por si mismos, sus células de lugar estuvieron activas naturalmente. Pero cuando estuvieron quietos observando a los murciélagos maestros, cerca del 18% de las células de sus hipocampos representaron la posición del otro murciélago, esto es, se activaron cuando el maestro voló por una porción específica del espacio. Posteriores análisis sugieren que cerca de la mitad de esas células actuaron alternativamente como células de lugar normales o como las células de lugar sociales que ubicaron al otro murciélago, mientras otras respondieron únicamente a la ubicación del otro murciélago.

Los sensores de movimiento que rastrearon el movimiento de la cabeza de los murciélagos estudiante mostraron que esos movimientos no podían dar cuenta de la actividad de las células de lugar social. Otro conjunto de experimentos abordó la cuestión de si las subpoblaciones de células que los investigadores habían identificado eran realmente sociales. Los científicos hicieron que los murciélagos estudiantes observaran objetos en movimiento, pelotas o dados, tomando las mismas rutas que los maestros habían tomado en experimentos anteriores, con o sin las recompensas al finalizar. Los objetos también fueron representados en el hipocampo, pero hubo una clara distinción entre estos y las células que dispararon pulsos eléctricos en respuesta a otros murciélagos. Un análisis de la anatomía funcional de estas células mostró que hay una separación espacial entre las áreas del hipocampo que mapean objetos u otros animales.

Junto con una investigación similar realizada en ratas por los científicos de RIKEN, también publicada hoy en Science, esta investigación abre la puerta a nuevas preguntas sobre estas células de lugar social. Por ejemplo: ¿Cómo actúan estas células en un "entorno social" con muchos participantes? ¿Su actividad depende de la relación con el otro animal, o con su sexo? Ulanovsky: "Estos hallazgos sugieren que la parte de "lugar" del hipocampo no solo está involucrada en la navegación del entorno físico. También tiene un papel importante en la navegación del entorno social".

La investigación del Prof. Nachum Ulanovsky es patrocinada por el Premio Andre Deloro, el Consejo Europeo de Investigación y Rita y Steven Harowitz.

Los comunicados de prensa del Instituto Weizmann se publican en la web en

http://wis-wander.weizmann.ac.il/, y también se encuentran disponibles en http://www.eurekalert.org/