Los ratones que giran pequeños volantes para mover formas en una pantalla han ayudado a los científicos a producir el primer mapa de toma de decisiones de todo el cerebro con resolución de una sola célula en un mamífero.
Durante décadas, la mayoría de los estudios en neurociencia se han centrado en pequeños grupos de células en regiones aisladas del cerebro. “Pero este método tenía sus defectos”, afirma la Dra. Ilana Witten, profesora de neurociencia en la Universidad de Princeton e investigadora del Instituto Médico Howard Hughes. “El cerebro toma decisiones constantemente en la vida cotidiana, y nos hemos dado cuenta de que son muchas las regiones cerebrales, y no solo una o dos, las que contribuyen en ello”.
Witten, en colaboración con el Laboratorio Internacional del Cerebro (IBL), un consorcio mundial de 22 laboratorios en Europa y Estados Unidos, combinó el alcance de múltiples laboratorios para comprender mejor la complejidad de la toma de decisiones en el cerebro mediante un enfoque compartido y estandarizado para rastrear la actividad neuronal durante el comportamiento.
Los conjuntos de datos resultantes, publicados en dos artículos en la revista Nature , revelan la actividad de más de 600.000 neuronas en 279 regiones del cerebro en 139 ratones, lo que ofrece una visión sin precedentes de cómo las redes neuronales distribuidas trabajan juntas para guiar la toma de decisiones.
Un salto colaborativo hacia adelante para la neurociencia
Mapear un cerebro entero en acción, incluso uno tan pequeño como el de un ratón, es un desafío inmenso.
“Esto nunca se había hecho antes”, afirma el Dr. Alejandro Pan Vázquez, investigador asociado del laboratorio de Witten y autor colaborador de ambos artículos. “Se innovó mucho en la organización de este proyecto para integrar los datos de diferentes laboratorios. Esta fue la primera vez que se realizaba una colaboración tan amplia en neurociencia”.
Para superar este desafío, tres laboratorios de la Universidad de Princeton (uno dirigido por Witten y los otros por Tatiana Engel, Ph.D. , profesora asociada de neurociencia, y Jonathan Pillow, Ph.D. , profesor de neurociencia) ayudaron a respaldar esta colaboración coordinando esfuerzos entre los laboratorios participantes y estableciendo métricas rigurosas de control de calidad, diseñando parámetros experimentales, recopilando datos y desarrollando canales de análisis estandarizados que permitieron combinar los datos en un solo recurso para que todos pudieran analizarlos.
Volantes y círculos intermitentes
La tarea era engañosamente sencilla. Los ratones se sentaban frente a una pantalla que mostraba intermitentemente un círculo de rayas blancas y negras durante un breve periodo de tiempo, tanto a la izquierda como a la derecha. Un ratón podía ganarse un sorbo de agua azucarada si movía rápidamente el círculo hacia el centro de la pantalla accionando una pequeña rueda en la misma dirección, a menudo en menos de un segundo.
En algunas pruebas, el círculo era tenue, lo que requería que el animal confiara en su experiencia pasada para hacer una suposición, lo que permitió a los investigadores estudiar cómo las expectativas influyen en las decisiones futuras.
Mientras los ratones realizaban la tarea, los investigadores registraron la actividad cerebral mediante electrodos de alta densidad que les permitieron monitorizar simultáneamente cientos de neuronas en diversas regiones. El trabajo se dividió entre los laboratorios participantes, de modo que cada laboratorio mapeó una región específica del cerebro del ratón. El conjunto de datos agrupados abarca 620.000 neuronas registradas de 139 ratones en 12 laboratorios, abarcando prácticamente todo el cerebro.
Hallazgos sorprendentes
El mapa resultante reveló que la actividad de toma de decisiones se distribuye por todo el cerebro, incluso en áreas tradicionalmente asociadas con el movimiento más que con la cognición.
“Una de las conclusiones importantes de este trabajo es que la toma de decisiones está de hecho muy ampliamente distribuida por todo el cerebro, incluso en regiones que antes creíamos que no estaban involucradas”, asegura Witten.
«Describen su composición, su aspecto y proporcionan un recurso para que el campo los utilice en futuros análisis. Esperamos que estos artículos inspiren a otros a investigar los datos y a realizar nuevos descubrimientos con ellos», añade.
En última instancia, los investigadores creen que los resultados de su trabajo pueden utilizarse como punto de referencia para probar nuevas teorías sobre la toma de decisiones, avanzando así en el campo de la neurociencia.
Un mapa hecho en todo el mundo
Sobre todo, el simple hecho de que 22 laboratorios de todo el mundo trabajen por un objetivo común es un éxito en sí mismo. Además, demuestra el poder de la neurociencia coordinada a gran escala.
“El mapa cerebral es sin duda un logro impresionante, pero marca un comienzo, no el gran final”, dice Engel. “El IBL ha demostrado cómo un equipo global de científicos puede unirse, impulsándose mutuamente a superar zonas de confort y adentrarse en territorios inexplorados que ningún laboratorio podría alcanzar por sí solo”.
La investigación contó con el apoyo de los Institutos Nacionales de Salud (NIH U19NS12371601), la Fundación Nacional de Ciencias (NSF 1707398), la Fundación Benéfica Gatsby (GAT3708), el Wellcome Trust (216324), la Fundación Simons, la Sociedad Max Planck y la Fundación Humboldt.
Artículos de referencia:
Un mapa cerebral de actividad neuronal durante el comportamiento complejo, Laboratorio Internacional del Cerebro, Dora Angelaki, Brandon Benson, Julius Benson, Daniel Birman, Niccolò Bonacchi, Kcénia Bougrova, Sebastian A. Bruijns, Matteo Carandini, Joana A. Catarino, Gaelle A. Chapuis, Anne K. Churchland, Yang Dan, Felicia Davatolhagh, Peter Dayan, Eric EJ DeWitt, Tatiana A. Engel, et al. Naturaleza , 03 de septiembre de 2025. DOI: 10.1038/s41586-025-09235-0
Representaciones cerebrales de información previa en la toma de decisiones en ratones, Charles Findling, Felix Z. Hubert, International Brain Laboratory, Luigi Acerbi, Brandon Benson, Julius Benson, Daniel Birman, Niccolò Bonacchi, Sebastian Bruijns, Matteo Carandini, Joana A. Catarino, Gaelle A. Chapuis, Anne K. Churchland, Yang Dan, Felicia Davatolhagh, Eric EJ DeWitt, Tatiana A. Engel, et al. Naturaleza , 03 de septiembre de 2025. DOI: 10.1038/s41586-025-09226-1
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