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Señalan sorprendentes funciones de la médula espinal y el tronco cerebral en el tacto

Dos nuevas investigaciones revelan nuevas y sorprendentes funciones de la médula espinal y el tronco encefálico en el procesamiento del tacto.

Dos nuevas investigaciones revelan nuevas y sorprendentes funciones de la médula espinal y el tronco encefálico en el procesamiento del tacto, al demostrar que son fundamentales para procesar esta tarea, según publican sus autores en la revista ´Nature´. Los estudios, realizados en ratones por investigadores de la Facultad de Medicina de ...

Dos nuevas investigaciones revelan nuevas y sorprendentes funciones de la médula espinal y el tronco encefálico en el procesamiento del tacto, al demostrar que son fundamentales para procesar esta tarea, según publican sus autores en la revista ´Nature´.

Los estudios, realizados en ratones por investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard (Estados Unidos), tienen implicaciones para ciertas afecciones humanas caracterizadas por la disfunción del sentido del tacto, que es esencial para casi todo lo que hacemos, desde las tareas rutinarias en casa hasta la navegación por terrenos desconocidos que pueden ocultar peligros.

Los científicos llevan mucho tiempo interesados en comprender exactamente cómo la información táctil que obtenemos con las manos y otras partes del cuerpo llega al cerebro para crear las sensaciones que sentimos. Sin embargo, los aspectos clave del tacto, incluida la forma en que la médula espinal y el tronco encefálico participan en la recepción, el procesamiento y la transmisión de las señales, siguen siendo poco conocidos.

En concreto, la investigación demuestra que la médula espinal y el tronco encefálico, que hasta ahora se consideraban meros centros de transmisión de la información táctil, participan activamente en el procesamiento de las señales táctiles cuando éstas se dirigen a regiones cerebrales de orden superior

Un reciente estudio, publicado en la revista ´Cell´, mostraba que las neuronas especializadas de la médula espinal forman una compleja red que procesa el tacto ligero y envía esta información al tronco cerebral. En el nuevo estudio publicado en ´Nature´ los investigadores han descubierto que las vías directas e indirectas del tacto trabajan juntas, convergiendo en el tronco cerebral para dar forma al procesamiento del tacto.

"Hasta ahora no habíamos apreciado del todo cómo estas zonas contribuyen a la representación cerebral de la vibración, la presión y otras características de los estímulos táctiles", explica David Ginty, catedrático de Neurobiología Edward R. y Anne G. Lefler del Instituto Blavatnik del HMS y autor principal de ambos trabajos.

Aunque los estudios se realizaron en ratones, los mecanismos del tacto se conservan en gran medida en todas las especies, incluida la humana, lo que significa que los fundamentos del procesamiento del tacto podrían ser útiles para los científicos que estudian afecciones humanas como el dolor neuropático caracterizado por la disfunción del tacto.

"Este conocimiento detallado de la sensación táctil puede tener profundas implicaciones para entender cómo las enfermedades, los trastornos y las lesiones pueden afectar a nuestra capacidad de interactuar con el entorno que nos rodea", añade James Gnadt, director del programa del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS), que proporcionó parte de la financiación para los estudios.

La visión histórica del tacto es que las neuronas sensoriales de la piel encuentran un estímulo táctil, como la presión o la vibración, y envían esta información en forma de impulsos eléctricos que viajan directamente desde la piel hasta el tronco cerebral. Allí, otras neuronas transmiten la información del tacto al córtex somatosensorial primario del cerebro -el nivel más alto de la jerarquía del tacto-, donde se procesa en forma de sensación.

Sin embargo, Ginty y su equipo se preguntaron si la médula espinal y el tronco encefálico participan en el procesamiento de la información táctil, y cómo lo hacen. Estas zonas ocupan el nivel más bajo de la jerarquía del tacto y se combinan para formar una vía táctil más indirecta hacia el cerebro.

"La gente en este campo pensaba que la diversidad y la riqueza del tacto procedían sólo de las neuronas sensoriales de la piel, pero que el pensamiento pasa por alto la médula espinal y el tronco cerebral", recuerda Josef Turecek, becario postdoctoral en el laboratorio de Ginty y primer autor del artículo.

En el artículo de ´Cell´, los investigadores descubrieron que más del 90 por ciento de las neuronas del asta dorsal, la zona de procesamiento sensorial de la médula espinal, respondían al tacto ligero.

"Esto fue sorprendente porque se pensaba que las neuronas del asta dorsal en las capas superficiales de la médula espinal respondían sobre todo a la temperatura y a los estímulos dolorosos. No habíamos apreciado cómo se distribuye la información del tacto ligero en la médula espinal", afirma Anda Chirila, investigadora del laboratorio de Ginty y autora principal del artículo junto con la estudiante de posgrado Genelle Rankin.

Además, estas respuestas al tacto ligero variaban considerablemente entre poblaciones genéticamente diferentes de neuronas del asta dorsal, que formaban una red neuronal muy interconectada y compleja. Esta variación, a su vez, dio lugar a una diversidad de información táctil transportada desde el asta dorsal al tronco cerebral por las neuronas postsinápticas de la columna dorsal (PSDC), que se proyectan desde la médula espinal hasta el tronco del encéfalo.

"Creemos que esta información sobre cómo se codifica el tacto en la médula espinal, que es el primer sitio en la jerarquía del tacto, es importante para comprender aspectos fundamentales del procesamiento del tacto", subraya Chirila.

En su otro estudio publicado en ´Nature´ los científicos se centraron en el siguiente escalón de la jerarquía del tacto: el tronco cerebral. Exploraron la relación entre la vía directa desde las neuronas sensoriales de la piel hasta el tronco cerebral y la vía indirecta que envía la información del tacto a través de la médula espinal, como se describe en el artículo de ´Cell´.

"Las neuronas del tronco del encéfalo reciben información directa e indirecta, y teníamos mucha curiosidad por saber qué aspectos del tacto aporta cada vía al tronco del encéfalo", explica Turecek.

Para resolver esta cuestión, silenciaron alternativamente cada vía y registraron la respuesta de las neuronas del tronco cerebral de los ratones. Los experimentos demostraron que la vía directa es importante para comunicar las vibraciones de alta frecuencia, mientras que la vía indirecta es necesaria para codificar la intensidad de la presión sobre la piel.

"La idea es que estas dos vías convergen en el tronco cerebral con neuronas que pueden codificar tanto la vibración como la intensidad, de modo que se pueden moldear las respuestas de esas neuronas en función de la cantidad de entrada directa e indirecta", explica Turecek.

Además, el equipo descubrió que ambas vías pueden transmitir la información del tacto desde la misma pequeña zona de la piel, con la información sobre la intensidad desviándose a través de la médula espinal antes de unirse a la información sobre la vibración que viaja directamente al tronco cerebral. De este modo, las vías directa e indirecta trabajan juntas, permitiendo al tronco cerebral formar una representación espacial de los distintos tipos de estímulos táctiles procedentes de la misma zona.

Hasta ahora, "la mayoría de la gente consideraba el tronco cerebral como una estación de relevo para el tacto, y ni siquiera tenían la médula espinal en el mapa", dijo Ginty. Para él, los nuevos estudios "demuestran que en la médula espinal y el tronco encefálico se produce una enorme cantidad de procesamiento de información, y este procesamiento es fundamental para la forma en que el cerebro representa el mundo táctil".

"Con estos estudios hemos sentado las bases fundamentales de cómo funcionan estos circuitos y cuál es su importancia --asegura Rankin--. Ahora tenemos las herramientas para diseccionar estos circuitos y entender cómo funcionan normalmente y qué cambia cuando algo va mal".

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