Procesamiento de la informaciónn táctil: La corteza prefrontal medial como centro de integración sensorial

Abstract

Mediante registros unitarios extracelulares y potenciales de campo en ratas anestesiadas se ha estudiado el procesamiento sensorial de estímulos repetitivos o los cambios en los parámetros de estimulación en la corteza somestésica primaria y en la corteza prefrontal medial (CPFm). A lo largo de la vía lemniscal existe una adaptación de las respuestas ante un estímulo repetitivo de las vibrisas. Esta adaptación es especialmente pronunciada en la corteza somestésica tanto en capas 2/3 como en capas 5/6. Este patrón de adaptación de la respuesta presumiblemente ocurre en neuronas piramidales, y no en interneuronas inhibitorias. El incremento de la actividad inhibitoria mediante aplicación de muscimol no altera la adaptación encontrada en la corteza, sin embargo, la aplicación de acetilcolina reduce significativamente la adaptación de la respuesta. Este proceso de adaptación no es exclusivo de la vía lemniscal, observándose también en la CPFm, ante una estimulación repetitiva. Mediante registros de campo se demuestra que la CPFm presenta repuestas a estímulos sensoriales. La inyección de un trazador retrogrado y registros electrofisiológicos se demuestra que en parte esta información sensorial que llega a la CPFm tiene origen en las cortezas sensoriales a través de conexiones cortico-corticales. Los cambios que ocurren en la CPFm ante un cambio repentino de la secuencia de estimulación, o durante la inclusión de un estímulo de diferente modalidad sensorial son mayores que la corteza somestésica primaria. Estos cambios pueden ser modificados por aplicación de eserina, que produce un aumento general de los niveles de acetilcolina en corteza, o por la estimulación eléctrica u optogenética de diferentes áreas de la porción horizontal de la banda diagonal de Broca. En conjunto, estos datos sugieren que la CPFm y su modulación por acetilcolina participan de forma activa en el procesamiento de la información sensorial

By means of single unit and field potential recordings performed in anesthetized rats, we have studied sensory processing during repetitive stimulation or changes in the pattern of stimulation in the primary somatosensory cortex and in the medial prefrontal cortex (mPFC). An important sensory response adaptation occurs along the lemniscal pathway when whiskers were stimulated within the physiological whisker movement frequency range (4-12Hz) used by rodents to explore the environment. Response adaptation is especially high in neurons of 2/3 and 5/6 cortical layers of the primary somatosensory cortex. This cortical response adaptation occurs presumably in neurons that show pyramidal response characteristics; on the other hand cells that show interneuron response characteristics does not show response adaptation at these frequencies. The increase of inhibitory activity by muscimol injection does not modify response adaptation of cortical neurons. However, acetylcholine application reduces cortical response adaptation. This response adaptation process is not exclusive to the somatosensory cortex and it can be observed in mPFC by a repetitive stimulation. Through field potentials recordings, we demonstrate that mPFC display sensory responses to sensory stimuli. Using retragrade tracers and electrophysiological recordings we show that sensory information arrives mPFC, at least in part, through cortico-cortical projections from primary sensory cortices. Sensory responses in the mPFC change according to the stimulation history or when whisker stimulation is interfered by application of another stimulus. These sensory plasticity processes are greater than those that take place in somatosensory or auditory cortex. These changes are modified by eserine, usually used to increase overall levels of acetylcholine in the cortex, or by electrical and optogenetic basal forebrain stimulation. In conclusion, these results strongly suggest that mPFC and its modulation by acetylcholine play a key role in the integration of multimodal sensory information.