Investigadores de la UMH y el CSIC revelan que una estructura ancestral del cerebro, el colículo superior, ya procesaba estímulos visuales mucho antes de la aparición de la corteza cerebral
Un equipo del Instituto de Neurociencias, centro mixto de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha descubierto que las bases neuronales de la atención visual se formaron hace más de 500 millones de años, mucho antes de que los mamíferos desarrollaran su compleja corteza cerebral.
El estudio, publicado en la revista científica PLOS Biology, demuestra que el colículo superior, una estructura subcortical común a todos los vertebrados, alberga los circuitos capaces de realizar los cálculos esenciales que permiten distinguir los objetos del fondo, detectar contrastes y decidir qué estímulos del entorno son más relevantes.
“Durante décadas se pensaba que estos cálculos eran exclusivos de la corteza visual, pero hemos demostrado que el colículo superior, una estructura mucho más antigua en términos evolutivos, también los realiza de forma autónoma”, explica Andreas Kardamakis, investigador principal del trabajo y responsable del laboratorio Circuitos Neuronales en la Visión y la Acción de la UMH. “Esto significa que la capacidad de analizar lo que vemos y decidir qué merece nuestra atención no es una invención reciente del cerebro humano, sino un mecanismo que apareció hace más de medio billón de años”, añade.
El colículo superior funciona como una especie de “radar biológico”: recibe información directamente de la retina y, antes de que la señal llegue a la corteza cerebral, determina qué estímulos son prioritarios. Cuando algo se mueve o destaca en el campo visual, esta estructura es la primera en responder, orientando la mirada hacia ese punto.
El trabajo combina técnicas de optogenética dirigida, electrofisiología y modelización computacional para analizar cómo se comunican las neuronas dentro del colículo. Al activar con luz fibras retinianas específicas y registrar las respuestas neuronales en modelos de ratón, los investigadores observaron patrones típicos de las llamadas interacciones centro-periferia, un principio fundamental que permite detectar bordes y contrastes.
“Hemos visto que el colículo superior no solo transmite información visual, sino que la procesa y la filtra activamente, reduciendo la respuesta a estímulos uniformes y potenciando los contrastes”, explica Kuisong Song, coprimer autor del artículo. “Esto demuestra que la capacidad de seleccionar o priorizar información visual está integrada en los circuitos subcorticales más antiguos del cerebro”.
Los resultados cuestionan la idea de que las operaciones visuales complejas dependen exclusivamente de la corteza, y proponen un modelo más distribuido de procesamiento visual. Según Kardamakis, “comprender cómo estas estructuras ancestrales contribuyen a la atención visual nos ayuda también a entender qué ocurre cuando estos mecanismos fallan”, en referencia a trastornos como el déficit de atención o ciertas lesiones cerebrales que alteran la percepción sensorial.
El equipo investigador —en colaboración con el Instituto Karolinska, el KTH Royal Institute of Technology (Suecia) y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT)— incluye también a la científica del IN-CSIC UMH Teresa Femenía, quien ha contribuido al desarrollo experimental del estudio.
En línea con este trabajo, Kardamakis y el investigador Giovanni Usseglio han publicado recientemente un capítulo en la serie Evolution of Nervous Systems (Elsevier), donde amplían la visión evolutiva de estos circuitos visuales y muestran cómo estructuras homólogas al colículo superior en peces, anfibios, aves o mamíferos comparten una misma función: integrar información sensorial y motora para orientar la atención y la mirada.
“La evolución no reemplazó estos sistemas antiguos, sino que los aprovechó; seguimos utilizando el mismo hardware básico para decidir hacia dónde mirar y qué ignorar”, concluye Kardamakis.
El estudio ha sido financiado por la Agenda Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, el Programa Severo Ochoa, la Generalitat Valenciana (programa CIDEGENT), el Swedish Research Council, la Swedish Brain Foundation y la Fundación Olle Engkvist.
