Las células de cuadrícula predictivas ayudan a la navegación personal en el cerebro

Puede parecer fácil, pero navegar por el mundo requiere bastante actividad cerebral. Por ejemplo, simplemente caminar por un supermercado recogiendo comestibles requiere mapas internalizados del mundo exterior, información sobre los propios cambios de posición y velocidad, y recuerdos sobre dónde ha estado y qué está tratando de comprar. Gran parte de este tipo de información está contenida en células de dos partes conectadas del cerebro: el hipocampo y la corteza entorrinal medial, o MEC para abreviar, que son extremadamente similares en todos los mamíferos, desde las ratas hasta los humanos. En particular, el MEC mapea la ubicación actual de un animal en el espacio, un descubrimiento que le valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2014.

Celdas de cuadrícula frente a celdas de cuadrícula predictivas. La actividad predictiva de las células de la cuadrícula en la corteza entorrinal medial refleja la ubicación en el futuro cercano, no la ubicación actual.

El nuevo estudio se centra en el MEC, pero no en la información almacenada necesaria para la navegación espacial o la ubicación actual de un animal. En cambio, los experimentos llevados a cabo por Shigeyoshi Fujisawa y Ayako Ouchi de RIKEN CBS se concentran en cómo esta región del cerebro crea mapas de posiciones futuras, que se actualizan constantemente a medida que los animales se mueven. Mientras las ratas atravesaban un campo cuadrado abierto en busca de agua disponible gratuitamente que era trasladada a diferentes lugares, los investigadores registraron todos los movimientos, que incluían cientos de trayectorias. Al mismo tiempo, registraron la actividad de células cerebrales individuales en el MEC. A continuación, comprobaron qué tan bien la actividad cerebral a lo largo del tiempo coincidía con las posiciones cambiantes de las ratas.

Descubrieron que la actividad de algunas células cerebrales en el MEC creaba una cuadrícula interna que trazaba posiciones futuras dentro del campo. Por ejemplo, una celda MEC puede codificar una determinada ubicación en el campo, pero solo cuando una rata alcanzó una ubicación entre 30 y 40 cm antes en una ruta que finalmente cruzó esa ubicación, independientemente de la dirección de donde viniera la rata. Esto es muy diferente de las celdas de la cuadrícula que ayudaron a ganar el Premio Nobel, que solo se activan cuando un animal se encuentra actualmente en un lugar particular. Los autores llaman a las neuronas recién descubiertas «células de cuadrícula predictivas» y realizaron varios experimentos de seguimiento para tener una mejor idea de qué codificaban exactamente.

Las células de cuadrícula predictivas en la corteza entorrinal medial se activan cuando la posición futura de una rata cae en lugares que caen en un hexágono. En este ejemplo, mientras la rata corre por el campo, los cuadrados y círculos azules representan esas ubicaciones y momentos de actividad neuronal.

En primer lugar, probaron si las celdas de la cuadrícula recién descubiertas predecían la ubicación futura en términos de distancia o tiempo desde el presente. Descubrieron que ambas estaban codificadas, aunque la «cuadrícula» de las celdas era mayor cuando se tenía en cuenta la distancia. También descubrieron que las posiciones futuras estaban codificadas fielmente en diferentes situaciones, ya sea que las ratas intentaran ir a objetivos específicos o buscaran comida al azar. Esto significa que la función de las celdas de la cuadrícula predictiva no se limita al comportamiento dirigido a objetivos.

«Este estudio proporciona información importante sobre los mecanismos de navegación espacial y formación de memoria episódica en los circuitos corticales entorrinales y del hipocampo», dice Fujisawa. «En el futuro, nos gustaría aclarar el mecanismo mediante el cual se organizan estas celdas de la cuadrícula predictiva».