En mirar els ulls dels ratolins i fer un seguiment dels seus moviments oculars, els investigadors van fer un descobriment inesperat: l'escorça visual, una regió del cervell coneguda per processar la informació sensorial, té un paper clau en la promoció de la plasticitat de les persones innates, moviments oculars espontanis. L'estudi, publicat a Nature, va ser dirigit per investigadors de la Universitat de Califòrnia, San Diego (UCSD) i la Universitat de Califòrnia, San Francisco (UCSF) i finançat pel National Eye Institute (NEI), part dels National Institutes of Salut.
"Aquest estudi mostra amb elegància com l'anàlisi del moviment ocular aporta més llum sobre la plasticitat cerebral, una habilitat que és el nucli de la capacitat d'adaptació i funcionament del cervell. Més concretament, mostra com l'escorça visual continua sorprenent i sorprenent", va dir Houmam Araj, Ph. D., director de programa del NEI.
Sense que en siguem conscients, els nostres ulls estan en constant moviment. A mesura que girem el cap i mentre el món que ens envolta es mou, dos reflexes oculars s'activen per compensar aquest moviment i estabilitzar les imatges projectades a la nostra retina, el teixit sensible a la llum que hi ha a la part posterior dels nostres ulls. El reflex optocinètic fa que els ulls es desplacen horitzontalment d'un costat a un altre, per exemple, mentre mirem el paisatge a través d'una finestra d'un tren en moviment. El reflex vestibulo-ocular ajusta la nostra posició dels ulls per compensar els moviments del cap. Tots dos reflexos són crucials per a la supervivència. Aquests mecanismes ens permeten veure el trànsit mentre conduïm per una carretera accidentada, o un falcó en vol per veure un ratolí corrent a buscar-se.
Els dos reflexes es produeixen automàticament com a resultat de senyals del tronc cerebral, una part evolutivament més antiga del cervell. Aquests reflexes també estan coordinats amb precisió entre si. Quan un dels dos reflexes es veu afectat per l'edat o l'alcohol, per exemple, l' altre compensa. Aquesta orquestració requereix plasticitat adaptativa, va dir l'investigador principal de l'estudi, Massimo Scanziani, Ph. D., que en el moment de l'estudi era professor de neurobiologia a la UCSD abans de passar a la UCSF. Scanziani va col·laborar amb el primer autor de l'estudi, Bao-hua Liu, Ph. D., un postdoctoral a UCSD i Andrew Huberman, Ph. D., ara professor associat a la Universitat de Stanford.
Scanziani i els seus col·legues van intentar entendre els orígens d'aquesta plasticitat adaptativa estudiant els moviments oculars dels ratolins abans i després de desactivar el seu reflex ocular vestibular. En el seu model de ratolí, la desactivació del reflex vestibulo-ocular augmenta el reflex optocinètic. Mesuen l'augment mantenint quiet el cap del ratolí i després presentant al ratolí estímuls visuals en forma de ratlles horitzontals blanques i negres que giren al voltant del ratolí. Una càmera registra els moviments dels ulls de l'animal. Els moviments oculars més contundents indiquen un augment de l'activitat reflexa optocinètica.
Per provar el paper de l'escorça visual en la plasticitat d'aquests reflexes, els investigadors van aplicar una tècnica anomenada optogenètica, que utilitza la llum per encendre o apagar les cèl·lules diana. Els investigadors van apuntar a les neurones inhibidores de l'escorça visual per activar-les, silenciant així aquesta regió del cervell. El silenci de l'escorça visual va provocar una reducció significativa de l'activitat del reflex optocinètic, cosa que suggereix que és l'escorça visual la que participa en la mediació de la plasticitat entre els reflexes optocinètics i vestibulo-oculars..
A continuació, els investigadors van intentar aprendre més sobre com l'escorça visual modula els reflexos. Fa temps que s'ha observat que una col·lecció de projeccions neuronals de l'escorça visual s'estén a les cèl·lules del tronc cerebral que regulen els comportaments motors innats. Els científics van lesionar aquestes projeccions i van tornar a observar una disminució del reflex optocinètic. Aquestes troballes suggereixen que les projeccions neuronals són les estructures anatòmiques mitjançant les quals l'escorça visual ajusta la plasticitat del reflex optocinètic, va dir Scanziani.
Les troballes aporten una nova llum sobre el paper de l'escorça dels mamífers en l'orquestració del moviment ocular, segons Scanziani. "La majoria dels nostres reflexes estan codificats al tronc de l'encèfal, però des d'un punt de vista evolutiu, la capacitat de l'escorça per modificar aquests reflexos amplia el repertori de comportament segons ho requereixin les circumstàncies", va dir. "Si alguna vegada has notat com la gent d'un públic tendeix a tossir després d'acabar una actuació musical en solitari, has vist aquesta capacitat de modificar els reflexos en acció. És una habilitat que sembla haver estat un atribut important per a la supervivència. Al cap i a la fi. quan t'amagues d'un tigre, seria el pitjor moment per tossir."
