Investigadores del MIT han mapeado un circuito cerebral previamente poco valorado que altera cómo se procesa la información visual en función del nivel de activación y movimiento de un animal. En un estudio con ratones, muestran que la corteza prefrontal envía señales de retroalimentación especializadas a las regiones visual y motora, ajustando o aflojando las representaciones visuales según el estado conductual, según se informa en Neuron.
La visión no es solo una grabación pasiva del mundo exterior, sino que está activamente moldeada por estados internos, según una nueva investigación del MIT.
En un trabajo resumido por el Picower Institute del MIT, el estudio informa que la corteza prefrontal —un importante centro de control ejecutivo— envía señales personalizadas a la corteza visual primaria (VISp) y la corteza motora primaria (MOp) en ratones.
Estas señales ajustan cómo operan esas regiones en función de factores como el nivel de alerta del animal y si se está moviendo, ya sea agudizando o atenuando detalles visuales para priorizar información relevante.
El equipo, liderado por la investigadora postdoctoral Sofie Ährlund-Richter, con el autor principal Mriganka Sur, profesor Paul and Lilah Newton en The Picower Institute for Learning and Memory y del Departamento de Ciencias del Cerebro y Cognitivas del MIT, se centró en dos subregiones prefrontales: la corteza orbitofrontal (ORB) y el área cingulada anterior (ACA).
Según el informe de ScienceDaily sobre el trabajo, tanto ORB como ACA transmiten información sobre activación y movimiento a VISp y MOp, pero sus efectos difieren. Una mayor activación aumentó la tendencia de ACA a ayudar a VISp a agudizar las representaciones visuales, particularmente para estímulos más inciertos o difíciles de detectar. ORB se volvió influyente solo cuando la activación era muy alta, y su participación pareció reducir la claridad de la codificación visual, potencialmente atenuando respuestas a estímulos fuertes pero menos relevantes.
"Estas dos subregiones de la PFC se equilibran de alguna manera", dijo Ährlund-Richter. "Mientras una mejora estímulos que podrían ser más inciertos o difíciles de detectar, la otra atenúa estímulos fuertes que podrían ser irrelevantes."
Para mapear estos caminos, Ährlund-Richter realizó un trazado anatómico detallado de las conexiones desde ACA y ORB hacia VISp y MOp. En experimentos adicionales, ratones corrían en una rueda mientras veían imágenes estructuradas o películas naturalistas a diferentes niveles de contraste, y se usaron ráfagas breves de aire para aumentar la activación.
A lo largo de estas tareas, los investigadores registraron la actividad neural en ACA, ORB, VISp y MOp, con particular atención a las señales que viajan a lo largo de los axones que conectan áreas prefrontales y posteriores. El trabajo de trazado mostró que ACA y ORB se comunican cada una con múltiples tipos de células en sus regiones objetivo y siguen patrones espaciales distintos: en VISp, ACA apuntó principalmente a la capa 6, mientras que ORB se comunicó principalmente con neuronas en la capa 5.
Cuando el equipo examinó la información transmitida y la actividad neural, surgieron varios patrones. Las neuronas de ACA transmitían información visual más detallada que las de ORB y eran más sensibles a cambios en el contraste. La actividad de ACA también seguía de cerca el nivel de activación, mientras que ORB respondía solo cuando la activación alcanzaba un umbral relativamente alto. Al señalizar a MOp, ambas regiones prefrontales llevaban información sobre la velocidad de carrera; al señalizar a VISp, indicaban si el ratón se movía o estaba quieto, y también llevaban señales relacionadas con la activación y una pequeña cantidad de detalle visual a MOp.
Para probar cómo esta comunicación moldea el procesamiento visual, los científicos bloquearon temporalmente los caminos de retroalimentación desde ACA y ORB hacia VISp y luego midieron cómo respondían las neuronas de VISp en ausencia de esas entradas. Encontraron que ACA y ORB ejercían influencias específicas y opuestas en la codificación visual que dependían del movimiento del ratón y su nivel de activación.
"Esa es la conclusión principal de este artículo: Hay proyecciones dirigidas para un impacto dirigido", dijo Sur en la cuenta del Picower Institute sobre los hallazgos. Los autores escriben que sus datos respaldan un modelo de retroalimentación prefrontal que es especializado a nivel de tanto subregiones prefrontales como sus objetivos, permitiendo que cada región moldee selectivamente la actividad cortical específica del objetivo en lugar de modularla globalmente.
Además de Ährlund-Richter y Sur, el equipo de investigación incluyó a Yuma Osako, Kyle R. Jenks, Emma Odom, Haoyang Huang y Don B. Arnold. Según el resumen de ScienceDaily, el trabajo fue apoyado por una Beca Postdoctoral de las fundaciones Wenner-Gren, los Institutos Nacionales de Salud y la Freedom Together Foundation.
El estudio, titulado "Distinct roles of prefrontal subregion feedback to the primary visual cortex across behavioral states", fue publicado en Neuron en 2025.