La actividad cerebral de los animales se sincroniza durante las interacciones sociales
Debido a que los murciélagos son extremadamente sociales y naturalmente viven en entornos sociales altamente complejos, son un gran modelo para abordar importantes cuestiones científicas sobre el comportamiento social y los mecanismos neuronales.
Los murciélagos y ratones de la fruta egipcia, respectivamente, pueden "sincronizar" las ondas cerebrales en situaciones sociales. La sincronización de la actividad neuronal en los cerebros de los interlocutores humanos se ha demostrado anteriormente, como resultado de que una persona haya captado señales sociales de la otra y haya modificado su propio comportamiento basándose en esas señales. Estos estudios sugieren que algo similar ocurre cuando los animales participan en interacciones sociales naturales.
"Los modelos animales son realmente importantes para poder estudiar los fenómenos cerebrales a niveles a los que normalmente no podemos acceder en los seres humanos", dice Michael Yartsev, del Departamento de Bioingeniería de la Universidad de California, Berkeley, y autor principal de uno de los artículos. "Debido a que los murciélagos son extremadamente sociales y naturalmente viven en entornos sociales altamente complejos, son un gran modelo para abordar importantes cuestiones científicas sobre el comportamiento social y los mecanismos neuronales que lo subyacen".
"Si piensas que el cerebro es como una caja negra que recibe información y da algún tipo de respuesta, estudiar las interacciones sociales es como tratar de entender cómo la salida de una caja proporciona información a otra, y cómo esas dos cajas funcionan juntas y cree un bucle ", dice Weizhe Hong, de los Departamentos de Química Biológica y Neurobiología de la Universidad de California, Los Ángeles, y autor principal del otro artículo. "Nuestra investigación en ratones nos permite mirar dentro de estas cajas negras y ver mejor la maquinaria interna".
Estudios previos que muestran cómo la actividad neuronal en los humanos se sincroniza durante las interacciones sociales han usado tecnologías como fMRI y EEG, que analizan la actividad cerebral con resoluciones espaciales y temporales relativamente aproximadas. Estos estudios encontraron que cuando dos personas interactúan, las estructuras en su cerebro se decodifican y responden simultáneamente a las señales de la otra persona.
Debido a que los nuevos estudios observaron la actividad neuronal a un nivel de detalle difícil de obtener en los humanos, podrían explorar el mecanismo neuronal detallado que subyace a este fenómeno.
El equipo de Berkeley supervisó a los murciélagos durante sesiones de unos 100 minutos cada uno, ya que se involucraron en una amplia gama de interacciones sociales naturales, como el aseo, el apareamiento y la lucha. Los murciélagos fueron filmados con cámaras de alta velocidad, y sus comportamientos e interacciones específicas fueron cuidadosamente caracterizados.
A medida que esto ocurría, los científicos utilizaban una tecnología llamada electrofisiología inalámbrica para registrar simultáneamente la actividad cerebral en las cortezas frontales de los murciélagos a través de una amplia gama de señales neurales, desde oscilaciones cerebrales hasta neuronas individuales y poblaciones neurales locales. Vieron que los cerebros de diferentes murciélagos se volvieron altamente correlacionados y que esta correlación fue más pronunciada en el rango de alta frecuencia de las oscilaciones cerebrales. Además, la correlación entre los cerebros de los murciélagos individuales se extendió en múltiples escalas de tiempo de interacciones sociales, desde segundos hasta horas. Sorprendentemente, al observar el nivel de correlación, podrían predecir si los murciélagos iniciarían interacciones sociales o no.
El equipo de UCLA tomó una táctica diferente. Utilizaron un dispositivo llamado microendoscopio miniaturizado para controlar las actividades cerebrales de los ratones durante situaciones sociales. Estos pequeños dispositivos, que pesan solo dos gramos, se colocan en los ratones y permiten a los investigadores monitorear la actividad de cientos de neuronas al mismo tiempo en ambos animales. Vieron que los ratones también exhiben correlaciones entre cerebro en interacciones sociales naturales donde los animales interactúan libremente entre sí.
Además, el acceso a miles de neuronas individuales les dio una visión sin precedentes de los procesos de toma de decisiones de ambos animales y reveló que la correlación interbrain surge de diferentes conjuntos de neuronas que codifican el propio comportamiento y el comportamiento del interlocutor social.
Las interacciones sociales a menudo se anidan en el contexto de una jerarquía de dominación. Al obtener imágenes de dos ratones en una interacción social competitiva, descubrieron que el comportamiento del animal dominante impulsa la sincronía con mayor fuerza que el comportamiento del animal subordinado. Sorprendentemente, también encontraron que el nivel de correlación entre dos cerebros predice cómo los ratones responderán al comportamiento del otro, así como a las relaciones de dominio que se desarrollan entre ellos.
"Las interacciones sociales naturales son complejas", dice Wujie Zhang, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Yartsev y primera autora del artículo sobre el murciélago de la fruta. "Es importante abarcar esta complejidad para comprender las interacciones sociales de la vida real a nivel neuronal".
"Sabemos que las interacciones sociales están alteradas en muchas enfermedades mentales en humanos, incluidos los trastornos del espectro autista y la esquizofrenia", dice Lyle Kingsbury, un estudiante graduado en el laboratorio de Hong y primer autor del artículo sobre el ratón. "El desarrollo de un sistema modelo genéticamente manejable abre la posibilidad de explorar cómo se interrumpe la sincronía entre cerebro en personas con estas condiciones y puede proporcionar información novedosa sobre posibles intervenciones". @mundiario
