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Redes neuronales para la navegación: de las conexiones a los cálculos

  • Autor/autores: Rachel I. Wilson



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Artículo | 14/06/2024

Muchos animales pueden navegar hacia una meta que no pueden ver basándose en una representación interna de esa meta en los mapas espaciales del cerebro. Estos mapas están organizados alrededor de redes con dinámicas estables de puntos fijos (atractores), ancladas a puntos de referencia y conectadas recíprocamente al control motor. Esta revisión resume los ...

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Muchos animales pueden navegar hacia una meta que no pueden ver basándose en una representación interna de esa meta en los mapas espaciales del cerebro. Estos mapas están organizados alrededor de redes con dinámicas estables de puntos fijos (atractores), ancladas a puntos de referencia y conectadas recíprocamente al control motor. Esta revisión resume los avances recientes en la comprensión de estas redes, centrándose en estudios en artrópodos.


Un factor que impulsa el progreso reciente es la disponibilidad del conectoma de Drosophila; sin embargo, está cada vez más claro que la navegación depende de la plasticidad sináptica continua en estas redes. Las sinapsis funcionales parecen ser continuamente reseleccionadas del conjunto de sinapsis anatómicas potenciales basadas en la interacción de las reglas de aprendizaje de Hebb, retroalimentación sensorial, dinámica de atractores y neuromodulación.


Estos avances pueden explicar cómo los mapas espaciales del cerebro se actualizan rápidamente; también pueden explicar cómo el cerebro puede inicializar objetivos como puntos fijos estables para la navegación. Los estudios en Drosophila han sido particularmente reveladores debido a la disponibilidad de su conectoma completo, permitiendo una comprensión más profunda de las interacciones sinápticas y la plasticidad que subyacen a la navegación.


Los mapas espaciales en el cerebro de estos animales funcionan como una representación interna que guía su movimiento hacia objetivos no visibles. Esta representación interna se basa en puntos de referencia y se ajusta continuamente a través de la plasticidad sináptica. La retroalimentación sensorial juega un papel crucial, proporcionando información en tiempo real que se integra con las reglas de aprendizaje de Hebb para actualizar y refinar las conexiones sinápticas.


La dinámica de atractores en estas redes permite que el sistema permanezca estable mientras se adapta a nuevas informaciones. Los atractores actúan como puntos de referencia internos, estabilizando las representaciones espaciales y ayudando a los animales a mantener un curso hacia su meta. La neuromodulación, por su parte, ajusta la plasticidad sináptica en respuesta a diferentes contextos y necesidades, asegurando que los mapas espaciales sean flexibles pero estables.


La interacción de estos procesos asegura que los mapas espaciales sean precisos y adaptables, permitiendo a los animales navegar eficientemente incluso en entornos cambiantes. La capacidad de actualizar rápidamente estos mapas es crucial para la supervivencia, permitiendo a los animales responder a nuevos desafíos y oportunidades en su entorno.


En resumen, los recientes avances en la comprensión de las redes de navegación, especialmente a través de estudios en artrópodos y la disponibilidad del conectoma de Drosophila, han proporcionado una visión más clara de cómo se organizan y funcionan los mapas espaciales del cerebro. La combinación de plasticidad sináptica, dinámica de atractores, retroalimentación sensorial y neuromodulación permite a los animales mantener representaciones espaciales precisas y estables, facilitando una navegación eficiente hacia metas no visibles.


Estos descubrimientos no solo amplían nuestro conocimiento sobre la navegación animal, sino que también pueden inspirar nuevas aproximaciones en robótica y inteligencia artificial basadas en principios biológicos.


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