Una nueva investigación puede ayudar a explicar por qué el sentido del tacto se vuelve más fuerte y preciso después de la pérdida auditiva
Ludwig van Beethoven sufrió una pérdida auditiva profunda, pero siguió componiendo música. Los investigadores creen que pudo hacerlo porque podía percibir las vibraciones de los instrumentos musicales y “escuchar” la música a través del sentido del tacto. Crédito: Keith Lance/Getty Images
De un vistazo:
Un estudio en ratones revela que las vibraciones mecánicas de alta frecuencia detectadas por las terminaciones nerviosas de la piel se procesan en una región del cerebro que se considera implicada principalmente en la percepción del sonido.
Las neuronas de esta región del cerebro responden más fuertemente al sonido y a las vibraciones mecánicas combinadas que a cada uno de ellos por separado, lo que resulta en una experiencia sensorial mejorada.
Los hallazgos contradicen la visión canónica de dónde y cómo el cerebro procesa las sensaciones táctiles.
Ludwig van Beethoven comenzó a perder la audición a los 28 años y quedó sordo a los 44. Si bien la causa de su pérdida auditiva sigue siendo un tema de debate científico y revisión continua , una cosa está clara: a pesar de su pérdida auditiva, Beethoven nunca dejó de componer música, probablemente porque podía sentir las vibraciones de los instrumentos musicales y “escuchar” la música a través del sentido del tacto, creen los investigadores .
Ahora, un estudio realizado por investigadores de la Escuela de Medicina de Harvard podría ayudar a explicar qué permitió a Beethoven y a otros músicos desarrollar un sentido del tacto exquisitamente refinado después de perder la audición.
Los hallazgos, basados en experimentos con ratones y publicados el 18 de diciembre en Cell , ofrecen una nueva y tentadora pista sobre cómo y por qué la disminución de un sentido aumenta el otro. También añaden un giro sorprendente a nuestra comprensión de cómo el cerebro y el cuerpo trabajan en sincronía para procesar múltiples sensaciones al mismo tiempo.
La investigación muestra que un área del cerebro llamada colículo inferior, estudiada hasta ahora principalmente por su papel en el procesamiento del sonido, también está involucrada en el procesamiento de señales táctiles, incluidas las vibraciones mecánicas detectadas por las terminaciones nerviosas de la piel.
Los experimentos del equipo revelan que las vibraciones mecánicas de alta frecuencia captadas por los mecanorreceptores ultrasensibles de la piel, llamados corpúsculos de Pacini, no se canalizan exclusivamente hacia la corteza somatosensorial (la zona del cerebro donde se procesan las sensaciones corporales), sino que, según el estudio, estas señales se dirigen principalmente desde el cuerpo al colículo inferior del mesencéfalo.
“Este es un hallazgo muy sorprendente que contradice la visión canónica de dónde y cómo se procesa la sensación táctil en el cerebro”, dijo el autor principal del estudio David Ginty , presidente del Departamento de Neurobiología en HMS y profesor de Neurobiología Edward R. y Anne G. Lefler. “Encontramos que una región en el colículo inferior del mesencéfalo procesa vibraciones, ya sean vibraciones en forma de ondas sonoras que actúan sobre el oído interno o vibraciones mecánicas que actúan sobre la piel. Cuando las señales de vibración auditiva y mecánica convergen en esta región del cerebro, amplifican la experiencia sensorial, haciéndola más destacada”.
La capacidad de detectar vibraciones permite a los organismos de todo el reino animal percibir y responder a cambios sutiles en su entorno, como detectar y evitar amenazas, lo cual es fundamental para la supervivencia. Por ejemplo, las serpientes detectan el movimiento tanto de presas como de depredadores presionando sus mandíbulas contra el suelo para captar vibraciones sutiles. La capacidad de percibir vibraciones también es fundamental para el desarrollo y el refinamiento de adaptaciones más complejas, como la reconfiguración neuronal del cerebro que se produce después de la pérdida de una sensación para potenciar otra; por ejemplo, el sentido del oído cada vez más agudo que se desarrolla después de la pérdida de la visión.
Los investigadores afirman que los nuevos hallazgos son especialmente relevantes en este último contexto: la reorganización neuronal que se produce tras la pérdida de un sentido. Estos conocimientos pueden orientar el desarrollo de prótesis que aumenten la sensibilidad táctil en personas con pérdida auditiva.
“Los dispositivos que transforman los sonidos en vibraciones táctiles dentro del rango de frecuencia de Pacini podrían proporcionar a las personas una mayor capacidad para percibir y experimentar el sonido”, afirmó Ginty, que también es investigador del Instituto Médico Howard Hughes . “Estos dispositivos podrían colocarse alrededor del cuerpo y muy cerca de las neuronas de Pacini para permitir vibraciones mecánicas evocadas por el sonido de diferentes frecuencias en las manos, los brazos, los pies, las piernas y el cuerpo”.
Detectores de vibraciones de extrema sensibilidad
Los hallazgos destacan el papel de las neuronas de Pacini como un componente vital del sistema somatosensorial. Su estructura única y elaborada es clave para su extraordinaria sensibilidad, que les permite detectar incluso las vibraciones mecánicas más leves. Cada corpúsculo de Pacini consta de una única terminación nerviosa en su centro, rodeada de capas de células de soporte llamadas células lamelares. Las capas de las membranas de las células lamelares, que tienen forma de cebolla, actúan como amortiguadores, lo que permite que el corpúsculo de Pacini responda con precisión y rapidez a las vibraciones de alta frecuencia, al tiempo que amortigua las perturbaciones de baja frecuencia.
“La evolución ha colocado estos receptores en diferentes lugares del reino animal para adaptarse a diferentes entornos”, dijo la autora principal del estudio, Erica Huey , investigadora del Laboratorio Ginty. “En los humanos, estos receptores se encuentran en las profundidades de la piel de las yemas de los dedos y de los pies, mientras que los elefantes, por ejemplo, tienen una alta concentración en los pies y la trompa”.
De hecho, las investigaciones han demostrado que los elefantes son capaces de detectar pequeñas vibraciones sísmicas a través de las almohadillas de sus patas y la piel de su trompa. Sin embargo, hasta hace poco , los científicos no habían podido registrar la actividad de las neuronas de Pacini en un animal despierto y en movimiento libre, lo que dificulta obtener una imagen completa de cuán sensibles son realmente estas neuronas y qué estímulos desencadenan su activación.
Una nueva investigación revela que una zona del cerebro conocida como colículo inferior desempeña un papel fundamental en el procesamiento tanto del sonido como del tacto en forma de vibraciones mecánicas para crear una experiencia sensorial aumentada.
Investigaciones anteriores dirigidas por Josef Turecek, investigador postdoctoral en el Laboratorio Ginty, demostraron que las neuronas de Pacini son tan sensibles que pueden detectar vibraciones mecánicas tan sutiles como las producidas por el movimiento de un dedo sobre una superficie, incluso a metros de distancia.
El nuevo estudio se basa en trabajos anteriores para explorar cómo se transmiten y procesan en el cerebro las señales de los corpúsculos de Pacini. Los investigadores aplicaron vibraciones mecánicas a distintas frecuencias a las extremidades de los ratones o a la plataforma sobre la que se encontraban de pie utilizando un estimulador mecánico, al tiempo que registraban la actividad de las neuronas en las regiones cerebrales implicadas en el procesamiento sensorial.
Al comparar las respuestas de las neuronas ubicadas en dos regiones cerebrales distintas, los investigadores descubrieron que las neuronas del núcleo ventroposterolateral del tálamo (VPL), una estación de relevo de la información sensorial antes de que llegue a la corteza somatosensorial, eran más sensibles a las vibraciones de baja frecuencia. Por el contrario, las neuronas de la corteza lateral del colículo inferior respondían preferentemente a las vibraciones de alta frecuencia.
Para explorar el papel de dos tipos de mecanorreceptores en la piel (los corpúsculos de Pacini y los corpúsculos de Meissner ) en las diferentes respuestas de las dos regiones del cerebro a las vibraciones de alta y baja frecuencia, el equipo estudió ratones genéticamente modificados que carecen de los corpúsculos de Pacini o de los corpúsculos de Meissner.
En ratones sin corpúsculos de Pacini, las neuronas del colículo inferior mostraron una marcada reducción en su respuesta a las vibraciones de alta frecuencia, lo que sugiere que los corpúsculos de Pacini juegan un papel clave en la transmisión de vibraciones de alta frecuencia a esta área.
Cuando los investigadores expusieron a los ratones a ruido blanco en lugar de vibraciones mecánicas, descubrieron que las neuronas del colículo inferior también respondían, lo que sugiere que esta región procesa estímulos tanto auditivos como somatosensoriales.
“De hecho, observamos que las neuronas del colículo inferior respondían más fuertemente a la estimulación táctil-auditiva combinada que a cualquiera de ellas por separado”, afirmó Ginty.
Esta integración de sonido y tacto en el colículo inferior del mesencéfalo, dijo Ginty, ayuda a explicar cómo podemos oír y sentir físicamente la música en un concierto, haciendo que la experiencia sensorial combinada sea más profunda.
Desde una perspectiva evolutiva, este fenómeno es probablemente esencial para la supervivencia, y aprender más sobre él puede brindar información para tratamientos de enfermedades como el autismo y la neuropatía crónica, donde la disfunción conduce a la hipersensibilidad al tacto.
En estudios futuros, los investigadores también están entusiasmados por explorar si estos hallazgos son una pista de la capacidad de adaptación del cerebro, específicamente investigando si los organismos desarrollan una mayor sensibilidad a la detección de vibraciones como mecanismo compensatorio en casos de pérdida auditiva.
