La corteza auditiva en el procesamiento de la información espacial

Transcripción

1 REVISIÓN EN NEUROCIENCIA La corteza auditiva en el procesamiento de la información espacial Fernando Rodríguez-Nodal, Victoria M. Bajo-Lorenzana Resumen. La localización del sonido es el resultado de un proceso computacional llevado a cabo a lo largo de la vía auditiva. La información acústica recibida por cada oído, una vez analizada independientemente (claves monoaurales o espectrales) y conjuntamente (claves binaurales), es integrada para generar una percepción espacial unificada. Hemos estudiado las propiedades espaciales de la corteza auditiva y su participación en fenómenos de plasticidad basados en la adaptación a nuevas claves de localización en hurones adultos entrenados con condicionamiento positivo. La lesión e inactivación de las diferentes áreas corticales ha puesto de manifiesto no sólo su participación en la localización del sonido, sino también la compleja interacción entre la corteza cerebral y el mesencéfalo, responsables, respectivamente, de los aspectos voluntarios y reflejos del comportamiento de localización. Todas las áreas auditivas corticales participan en los procesos de adaptación ante nuevos valores en las claves de localización espacial que se producen ante la oclusión temporal de un oído. Además, la eliminación selectiva de la proyección descendente desde la corteza al colículo inferior ha revelado la importancia del control cortical sobre la información ascendente para su reinterpretación, necesaria para la adaptación a diferentes condiciones ambientales. Palabras clave. Hurón. Lesión cortical. Localización del sonido. Muscimol. Plasticidad. Vías eferentes. Departamento de Fisiología, Anatomía y Genética. Universidad de Oxford. Oxford, Reino Unido. Correspondencia: Dr. Fernando R. Nodal. Department of Physiology, Anatomy and Genetics. University of Oxford. Parks Road. Oxford UK. OX1 3PT. fernando.nodal@dpag.ox.ac.uk Financiación: Wellcome Trust. Agradecimientos: Prof. Andrew J. King, Wellcome principal fellow y director del grupo auditivo de investigación del Departamento de Fisiología, Anatomía y Genética de la Universidad de Oxford. Introducción La supervivencia de un ser vivo puede depender de la precisión con que éste establezca el origen de un sonido, al advertirle de posibles peligros (depredadores) o recursos (presas). Esta afirmación, aun siendo cierta, se nos antoja distante a nuestra realidad cotidiana. Sin embargo, incluso en el ámbito urbano, una precisa localización de las fuentes sonoras resulta ventajosa, si no imprescindible. Baste señalar los numerosos dispositivos acústicos que tratan de llamar nuestra atención: el claxon de un automóvil, la alarma de un comercio o la sirena de una ambulancia, por citar solamente algunos. Qué sucedería si mirásemos a otro lado? A diferencia del sistema visual o somatosensorial, en el que la localización de un estímulo está ya resuelta a nivel del receptor, la retina o la piel, respectivamente, la localización del sonido requiere la extracción y procesamiento de las denominadas claves espaciales auditivas por parte del sistema nervioso, ya que el receptor auditivo presenta una organización basada en las frecuencias de las ondas sonoras. Las claves espaciales auditivas surgen de la comparación de la intensidad y tiempo de llegada del sonido a ambos oídos, así como del análisis de los cambios en la calidad o timbre del sonido dependiente del ángulo de incidencia respecto a nuestros oídos. Dichas claves son extraídas independientemente en diferentes núcleos auditivos en el tronco del encéfalo [1] para luego ser integradas y generar una percepción de localización espacial unificada. Dicha integración comienza en el mesencéfalo, en el colículo inferior [2], y continúa en el tálamo y la corteza auditiva [3]. El procesamiento de las claves espaciales auditivas, además de para la localización de los sonidos, contribuye a otras funciones importantes del sistema auditivo. Imaginemos por un momento que estamos en una parada de autobús manteniendo una conversación. Aunque nuestra atención esté centrada en dicha conversación, no por ello dejaremos de escuchar el ruido del tráfico, a la persona a nuestro lado hablando por su móvil o la conversación entre otras dos personas en la misma parada. A pesar de todos esos sonidos, nuestra conversación prosigue aparentemente sin dificultad. Ahora bien, si grabásemos a nuestro interlocutor y todos los demás sonidos ambientales y los reprodujésemos a través de un único altavoz, nos daríamos cuenta de que mantener la misma conversación ahora requiere un alto nivel de concentración para reconocer y aislar la voz de nuestro interlocutor del ruido ambiental y, aun así, probablemente par Aceptado tras revisión externa: Cómo citar este artículo: Rodríguez-Nodal F, Bajo-Lorenzana VM. La corteza auditiva en el procesamiento de la información espacial. Rev Neurol 2012; 55: Revista de Neurología Rev Neurol 2012; 55 (2):

2 F. Rodríguez-Nodal, et al Figura 1. a) Esquema de la cámara de localización del sonido. Los animales han de colocarse en la plataforma central y hacer contacto con el dispensador central de agua para iniciar la presentación del sonido en uno de los altavoces localizados en la periferia. El radio de la arena es de 70 cm; b) Secuencia de acontecimientos para cada ensayo. Toda la conducta y registro de las respuestas es controlada por ordenador e iniciada voluntariamente por los animales, descartándose la posibilidad de que el comportamiento sea modificado por el investigador. a b te del contenido resultará ininteligible por la superposición de otros sonidos. Al eliminar la información espacial asociada a cada sonido disponemos de menos recursos para identificar y filtrar los sonidos [4,5] y dirigir nuestra atención hacia la fuente sonora deseada [6]. Entender cómo nuestro sistema auditivo y, en concreto, la corteza auditiva participa en el procesamiento de la información espacial no es solamente un atractivo problema teórico, sino una necesidad para diseñar prótesis auditivas eficientes capaces de operar en cualquier tipo de condiciones ambientales con ruido. De hecho, uno de los mayores problemas que los usuarios de implantes cocleares señalan es la dificultad para mantener una percepción adecuada con niveles inteligibles del lenguaje hablado en ambientes ruidosos o en situaciones sociales con múltiples interlocutores. Modelo animal para estudiar el procesamiento de la información espacial Con el fin de estudiar el procesamiento de la información espacial y, en concreto, el papel que en él desempeña la corteza auditiva, hemos utilizado un modelo animal de localización del sonido en el plano horizontal. Los hurones (Mustela putorius furo) son animales extensamente empleados en la investigación auditiva por ser animales inquisitivos, fáciles de criar y entrenar, y con un rango de audición más similar al nuestro (36 Hz-44 khz [7]) que el de los roedores [8]. Además, su corteza, girencefálica, presenta campos auditivos bien definidos. Los hurones son entrenados con técnicas de condicionamiento clásico positivo, usando agua como recompensa, en una tarea de aproximación a la fuente sonora (Fig. 1a). Tras colocarse en una plataforma central e iniciar la presentación de un sonido al establecer contacto con el dispensador central de agua (Fig. 1b), un sonido de banda ancha (150 Hz-30 khz) de duración variable ( ms) es presentado a través de uno de los 12 altavoces distribuidos con 30 de separación, en torno a los 360 alrededor de la plataforma central. Los animales sólo son recompensados si se aproximan al dispensador de agua asociado al altavoz que emitió el sonido. La precisión en la localización del sonido se estima tras registrar tanto el movimiento inicial de la cabeza durante el primer segundo desde el inicio del estímulo como la comparación de la posición del estímulo y la posición de la respuesta de acercamiento (Fig. 2). Ambas medidas ofrecen un grado distinto de resolución a la hora de estimar la capacidad para localizar sonidos [9]. Así, mientras la orientación inicial de la cabeza no varía dependiendo de la duración del sonido, la precisión de la respuesta de acercamiento se deteriora con la reducción de su duración, debido, principalmente, a una peor localización en las posiciones más laterales y posteriores del campo auditivo en torno al animal (Fig. 2c). La distinta resolución de ambos comportamientos también indica su distinta naturaleza, refleja en el caso del movimiento de la cabeza y voluntaria en el caso de la respuesta de acercamiento. A pesar de la omnidireccionalidad del sistema auditivo, la distinta resolución de las fuentes sonoras laterales y posteriores observada en la respuesta de acercamiento puede ser interpretada como una consecuencia del proceso de cefalización. De hecho, la menor precisión para localizaciones más laterales y posteriores, observada en hurones [9], ha sido descrita también en humanos [10], lo que sugiere una asimetría anteroposterior de las claves de localiza 92 Rev Neurol 2012; 55 (2):

3 La corteza auditiva en el procesamiento de la información espacial ción, al menos en especies con orejas inmóviles. Dicha asimetría no está determinada por las claves binaurales resultantes de la comparación entre ambos oídos, sino por la morfología de los pabellones auditivos y su orientación. Alteraciones de su morfología resultan en una distinta riqueza espectral del sonido y, por tanto, evitan confusiones en el establecimiento de la verticalidad de la fuente sonora [11] o en el juicio de su posición anteroposterior [12]. Además, la orientación de las orejas impone una atenuación para sonidos provenientes de posiciones situadas detrás del individuo frente a una neta amplificación de los sonidos provenientes del espacio anterior. Para sacar el máximo partido a estas claves monoaurales, algunos mamíferos, como, por ejemplo, el gato, han desarrollado la capacidad de mover las orejas, lo que permite incrementar la resolución espacial más allá del campo frontal. La invariabilidad de la precisión del movimiento de la cabeza contrasta con la disminución de la precisión observada en la respuesta de acercamiento cuando se reduce la duración del estímulo (Fig. 2), apoyando la idea de que el movimiento de la cabeza es un movimiento reflejo controlado a nivel del mesencéfalo por el colículo superior [13], mientras que la respuesta de acercamiento dependerá de la corteza cerebral [14,15]. De hecho, en el colículo superior se ha descrito la existencia de un mapa espacial visual en sus capas más superficiales y auditivo en las capas más profundas [16]. Además, registros electrofisiológicos demuestran que el rango de sintonización de las neuronas del colículo superior a las mejores posiciones espaciales concuerda con la extensión del mapa visual [17] y con la saturación observada para el movimiento de la cabeza para posiciones más excéntricas de 90 (Fig. 2). Por último, la invariabilidad del movimiento de la cabeza y la estabilidad de su menor resolución para diferentes duraciones del estímulo (Fig. 2) parecen indicar un procesamiento más temprano de la información espacial dentro de la vía auditiva, si bien esta visión tradicional de la vía auditiva ascendente, según la cual existe un procesamiento jerárquico de la información auditiva, quizás deba ser revisada a la luz de los nuevos datos experimentales sobre las proyecciones descendentes tanto al colículo superior [18] como al inferior [19], que han revelado tener un protagonismo inesperado [20]. Efectos de la lesión de la corteza auditiva en el procesamiento de la información espacial Aunque no se ha descrito la existencia de un mapa Figura 2. a) Posición angular de la cabeza respecto a la línea media a lo largo de los primeros 600 ms desde el inicio del estímulo. Diferentes líneas muestran la media dependiendo de la posición de la fuente sonora; b) Media y desviación estándar del porcentaje de aciertos de 10 animales en la conducta de acercamiento a la fuente sonora para las duraciones de sonido de 40 y ms. Cuando la duración del estímulo fue de ms, la precisión fue casi del 100% para todas las posiciones alrededor del animal. Sin embargo, para estímulos de 40 ms, la precisión disminuye hasta el 50% para posiciones laterales y posteriores; c) Valores de la información mutua entre la posición de la fuente sonora y la respuesta del animal tanto para el movimiento de la cabeza (en gris) como para el acercamiento al sonido (en blanco). Para el comportamiento de acercamiento, la información mutua aumenta con la duración del sonido, mientras que para el movimiento de orientación de la cabeza permanece constante, indicando la diferente resolución de ambos comportamientos; d) Media y desviación típica del ángulo final de la cabeza en relación con la posición de la fuente sonora para las duraciones del sonido de 40 (gris) y ms (negro). Obsérvese la similitud para ambos estímulos en contraposición a lo observado en el comportamiento de aproximación (b). Fórmula de la información mutua: p(r, s) es la probabilidad conjunta de r (respuesta) y s (estímulo), p(s) es la probabilidad del estímulo equivalente a 1/12 y p(r) es la probabilidad de cada respuesta obtenida a partir de la distribución de respuestas de acercamiento o de los ángulos finales de orientación de la cabeza respectivamente (modificada de [9,25]). a c espacial en la corteza auditiva, su participación en la localización del sonido se ha demostrado repetidamente en diversas especies de mamíferos [15,21-24]. Las lesiones corticales unilaterales causan un déficit en la localización de fuentes sonoras en el espacio contralateral; sin embargo, existen discrepancias entre los diferentes estudios debido tanto a la diversidad de los paradigmas de conducta utiliza b d Rev Neurol 2012; 55 (2):

4 F. Rodríguez-Nodal, et al Figura 3. Efecto de diferentes lesiones de la corteza auditiva en la localización del sonido. Los paneles superiores (a y d) muestran los diferentes déficits entre lesiones restringidas a la corteza auditiva primaria, columna de la derecha, y lesiones extensas que abarcaron la mayor parte de la corteza auditiva, columna izquierda (b y c). En diferentes tonos de grises se representan los distintos tipos de respuestas, según el error cometido. Únicamente lesiones muy extensas resultaron en un déficit notable, que de otra forma sólo se observó para duraciones de sonido cortas de ms. Los paneles e y f muestran cómo la información mutua entre la posición del sonido y la orientación final de la cabeza (véase la fórmula en el pie de la fig. 2) solamente se ve disminuida después de lesiones extensas de la corteza auditiva para duraciones del estímulo inferiores a 500 ms (modificado de [25]). a c e b d f dos ángulo mínimo audible frente a localización absoluta en el espacio, como a la extensión de las lesiones entre estudios o a la existencia de diferencias interespecies (por ejemplo, las ratas presentan una menor afectación que los gatos y los macacos). En nuestro modelo, la lesión bilateral de la corteza auditiva primaria causa un leve déficit en la localización de sonidos breves (hasta 100 ms), caracterizado por una menor precisión de la respuesta de acercamiento para localizaciones del estímulo laterales y posteriores, mientras que el movimiento inicial de la cabeza permanece inalterado [25]. Únicamente lesiones bilaterales que abarcan la práctica totalidad de la corteza auditiva resultan en un notable déficit en la localización del sonido para un amplio abanico de duraciones de sonidos, y no sólo aquéllos de corta duración (Fig. 3). En contraposición a las lesiones restringidas a áreas primarias, lesiones extensas de la corteza auditiva afectaron tanto a la respuesta de acercamiento como al movimiento inicial de la cabeza, como lo refleja la disminución de la información mutua calculada entre la localización del estímulo y la amplitud del movimiento de la cabeza (Fig. 3). Nuestros resultados coinciden con trabajos previos en hurones [15], en los que se describe un déficit contralateral en la localización del sonido tras la lesión unilateral de la corteza auditiva primaria y una incapacidad en la localización tras lesiones completas de la corteza auditiva. Sin embargo, la extensión del déficit observado difiere entre ambos estudios, siendo menor en nuestro caso. Estas diferencias podrían deberse a la tarea empleada para determinar la localización del sonido (la estimación del mínimo ángulo audible en torno a la línea media, y a 60 a ambos lados de ésta [15], frente a la respuesta de acercamiento en todo el espacio [25]). Un hecho fundamental en el que ambos estudios coinciden es en destacar que lesiones de la corteza auditiva no causan sordera, ya que los animales son capaces de realizar diferentes tareas auditivas, aunque con una menor precisión. Las diferencias entre ambos estudios ponen de manifiesto la importancia de la conducta utilizada para evaluar una capacidad, así como el hecho de no asimilar el déficit conductual con la capacidad que se pretende evaluar. Por otro lado, la afectación del movimiento de la cabeza tras una lesión cortical revela la compleja interrelación entre ambas respuestas, refleja y voluntaria. De hecho, se podría especular si el limitado déficit observado tras lesiones restringidas se debe a una asunción de parte de la función cortical por parte del mesencéfalo auditivo. Apoyando esta idea, un estudio reciente en macacos ha demostrado que lesiones de la corteza visual que provocan ceguera no sólo no impiden la realización de movimientos sacádicos guiados visualmente, sino que también se preservan los movimientos sacádicos guiados por la memoria espacial de localizaciones situadas en el hemicampo visual afectado [26]. Aunque la localización del sonido se basa en la extracción e integración de las diferentes claves de localización, cualquier percepción auditiva puede beneficiarse del procesamiento de la información es 94 Rev Neurol 2012; 55 (2):

5 La corteza auditiva en el procesamiento de la información espacial Figura 4. Efecto de la lesión e inactivación de la corteza auditiva en la capacidad de adaptación a una oclusión monoaural. La columna de la izquierda muestra dos ejemplos de lesiones corticales: en el panel a se muestra una lesión restringida de la corteza primaria y en el panel b, una lesión extensa que abarcó la mayor parte de la corteza auditiva. El panel c muestra la incapacidad para adaptarse a una oclusión monoaural después de las lesiones corticales. La línea discontinua corresponde al grupo con lesiones restringidas a la corteza primaria, y la línea continua a lesiones extensas de la corteza auditiva. Los diferentes símbolos corresponden a animales individuales (modificado de [25]). La columna de la derecha muestra el efecto de la inactivación de diferentes áreas auditivas corticales región anterior (AEG), región medial (MEG) y región posterior (PEG) del giro ectosilviano, donde se encuentra la corteza auditiva en el hurón. Las áreas corticales primarias se localizan en el MEG. El panel d muestra el cerebro izquierdo de un hurón con uno de los implantes de Elvax/muscimol (75 mm), el panel e, la localización de los implantes para los diferentes grupos experimentales, y el panel f, la menor adaptación a una oclusión monoaural ante la inactivación de cualquier área auditiva respecto a la mostrada por los animales control (modificado de [42]). a c e pacial, empleándola para filtrar la señal acústica y centrar nuestra atención sólo en una parte de la escena auditiva, como en el caso de nuestra conversación en la parada del autobús. Este procesamiento espacial es mucho más demandante cognitivamente y, por lo tanto, es razonable suponer que la corteza auditiva tenga un papel esencial en él. Con el objetivo de explorar si éste era el caso, alteramos en hurones adultos los valores de la claves de localización mediante la oclusión de un oído, recreando una sordera de conducción parcial. Con este procedimiento se ven alteradas especialmente las claves binaurales, acrecentándose en favor del oído no ocluido las diferencias interaurales de intensidad y tiempo de llegada del sonido. Esta manipulación supone un motivo de confusión para los animales, que muestran una tendencia a localizar todos los sonidos en el hemisferio del oído intacto. No obstante, en los días sucesivos, los hurones son capaces de corregir progresivamente los errores de localización hasta prácticamente recuperar la precisión previa a la inserción del tapón auditivo (Figs. 4 y 5). Esta recuperación de la función indica lo plástico de la representación espacial interna. Sin embargo, esta adaptación depende de que los animales sigan realizando la tarea de localización auditiva, ya que los animales que no fueron entrenados o aquéllos entrenados en una tarea de localización visual no presentaron ninguna corrección de los errores [27]. El requerimiento del entrenamiento ha sido puesto en relación con la posibilidad de que los animales puedan cometer errores y éstos sirvan de guía para el aprendizaje perceptual. De forma similar, en lechuzas a las que se indujo una desviación del campo visual mediante prismas oculares, dicha desviación fue corregida sólo en aquellos animales a los que se les permitió cazar y, por tanto, los errores adquirieron una significación conductual [28]. La adaptación observada en hurones a lo largo de varios días supone una reinterpretación de los valores de las claves de localización, o una diferente integración de éstas para conciliar los nuevos valores con localizaciones espaciales, a los cuales no corresponderían teóricamente. Las diferentes claves binaurales dependen de la frecuencia del sonido. Los sonidos de altas frecuencias (> 2 khz), debido a su menor longitud de onda, sufren una mayor difracción por la cabeza y el torso y, por lo tanto, contribuyen a crear las diferencias de intensidad entre ambos sonidos; los sonidos de baja frecuencia no sufren refracción, por lo que no contribuyen a las diferencias de intensidad. Además, el proceso de transducción en la cóclea está sincronizado con la fase del sonido de bajas frecuencias ( 2 khz), produciendo potenciales de acción en el nervio auditivo con la misma frecuencia del sonido. Esta información temporal se emplea en la extracción de las diferencias inter aurales de tiempo, al actuar las neuronas del núcleo medial de la oliva superior como detectores de coincidencia, respondiendo máximamente ante la llegada simultánea de los impulsos b d f Rev Neurol 2012; 55 (2):

6 F. Rodríguez-Nodal, et al Figura 5. Efectos de la eliminación selectiva de la vía cortical al colículo inferior en la capacidad de adaptación a una oclusión monoaural. Se muestra (a y b) la diferencia en el menor número de neuronas piramidales de capa V tras la eliminación de la vía corticocolicular (corteza auditiva izquierda). Se ha utilizado un anticuerpo monoclonal para neurofilamento, SMI 32, que es un marcador de neuronas piramidales de capas III y V. El número de neuronas piramidales de capa III no varió, aunque el marcaje aparece menos denso debido a la desaparición de las dendritas apicales de las neuronas de capa V. Se muestra (c y d) la diferencia entre los animales controles (en gris) y los lesionados (en negro). Puesto que la lesión de la vía corticocolicular fue unilateral (lado izquierdo), los datos se muestran subdivididos según la posición de la fuente sonora en los hemicampos derecho e izquierdo. Se puede apreciar que el mayor déficit se observa para posiciones contralaterales a la lesión (derecho) y en respuesta a una oclusión monoaural también contralateral (modificado de [20]). c a b d incapaces de corregir los errores de localización (Fig. 4). Esta ausencia de plasticidad se observó incluso para duraciones del sonido largas (1 s), para las cuales no se habían observado déficits de localización en condiciones normales en los casos con lesiones restringidas a la corteza primaria (Fig. 3), indicando que el papel de la corteza en el procesamiento de la información espacial es mayor cuanto mayor es la demanda cognitiva. Un hecho que se debe destacar es que la recuperación de ambas conductas de localización, tanto la respuesta de acercamiento como el movimiento de la cabeza, se vio afectada por las lesiones corticales, indicando que la corteza cerebral es necesaria para la correcta expresión de ambos comportamientos. Si bien esto no es sorprendente para la respuesta de acercamiento, llama la atención para el movimiento de orientación de la cabeza, que sería reflejo y estaría controlado a nivel subcortical por el colículo superior. De todas formas, hay que destacar que la corteza auditiva proyecta al colículo superior directamente [18], e indirectamente mediante la proyección al colículo inferior [19,29-31]. Áreas que participan en el procesamiento de la información espacial en la corteza auditiva nerviosos procedentes de ambos oídos. De esta manera, la utilización de sonidos de diferentes bandas de frecuencia y la modificación de la forma externa del oído para perturbar los cambios espectrales del sonido dependiente de la posición de la fuente sonora han permitido observar que la adaptación a nuevos valores binaurales (o a la alteración de claves binaurales) se basa en poner más énfasis o confianza en la información espacial transmitida por las claves menos afectadas por la oclusión, en este caso las claves monoaurales y la diferencia interaural de tiempo [27]. Este aprendizaje perceptual requiere la integridad de la corteza auditiva, puesto que animales con lesiones de la corteza auditiva primaria, así como con lesiones extensas de la corteza auditiva, fueron Estudios electrofisiológicos llevados a cabo en gatos [32-34], primates [35,36] y hurones [37] coinciden en destacar que existen numerosas neuronas corticales en diferentes áreas auditivas que presentan selectividad espacial, sin que en ningún territorio se haya descrito un mapa del espacio auditivo. La ausencia de un mapa ha hecho que surjan diversas teorías de cómo la información espacial es codificada en la corteza. Algunos estudios han intentado ordenar las áreas corticales auditivas jerárquicamente, basándose en la selectividad de los campos receptivos espaciales de sus neuronas y en la información transmitida. Una mayor selectividad espacial o una mayor información transmitida corresponderían a un mayor procesamiento de la información y, por tanto, a un refinamiento de ésta [38]. Sin embargo, es discutible si este planteamiento es del todo válido, ya que otros estudios han propuesto que la localización del sonido podría explicarse simplemente por el nivel de actividad de únicamente dos canales de información [39,40]. Cada hemisferio cerebral correspondería a un canal de información que codificaría las posiciones espaciales contralaterales a éste, y la localización tendría lugar comparando la actividad neuronal global de ambos hemisferios. De ser así, la sensibilidad de neuronas 96 Rev Neurol 2012; 55 (2):

7 La corteza auditiva en el procesamiento de la información espacial individuales no sería tan determinante, en tanto en cuanto las neuronas de un mismo hemisferio respondiesen de forma similar para una misma localización espacial [34]. Estrechamente relacionado con el problema del orden jerárquico y, si se quiere, previo a éste está el conocer qué áreas auditivas contribuyen al procesamiento espacial. Resulta difícil argumentar que alguna área no contribuya, puesto que al menos las respuestas de sus neuronas, al presentar una predominancia contralateral, servirían para la lateralización. Para intentar desvelar este problema, hemos inactivado reversiblemente diferentes regiones corticales de forma bilateral y comprobado sus efectos conductuales en hurones adultos, tanto en condiciones normales como en el modelo de plasticidad perceptual explicado anteriormente. La inactivación de las diferentes áreas se llevó a cabo mediante la inserción bajo la duramadre de un polímero de Elvax embebido en muscimol, un agonista para los receptores del ácido g-aminobutírico del tipo A. La liberación de muscimol se produce de manera constante y lenta durante varias semanas, suprimiendo la actividad de la corteza subyacente, lo que permite observar sus efectos sobre el comportamiento de localización [41]. La inhibición de cualquier territorio de la corteza auditiva bilateralmente resultó en un modesto déficit en la localización de sonidos breves, pero sólo para la respuesta de acercamiento, mientras que el movimiento de la cabeza no resultó afectado [42,43]. Estos resultados sugieren que todos los territorios auditivos corticales contribuyen al procesado de información espacial, si bien la inactivación de las áreas primarias produjo un déficit ligeramente mayor, comparable al observado después de lesiones corticales de similar extensión [43]. Aunque la inactivación de diferentes áreas corticales resultó en un déficit moderado en la localización del sonido similar al producido después de lesiones restringidas en la corteza, la capacidad de adaptación a diferentes valores de las claves de localización resultó menos afectada que tras las lesiones corticales. La capacidad de adaptarse y corregir los errores fue menor en animales en los que se inactivaron diferentes áreas de la corteza auditiva que la observada en animales controles sin ninguna manipulación previa. Sin embargo, a diferencia de los animales con lesiones en la corteza auditiva, dicha capacidad de adaptación no se suprimió. Tales diferencias pueden deberse al traumatismo de la lesión mecánica cortical frente a la inocuidad anatómica del proceso de inactivación con Elvax/ muscimol, que preserva las conexiones intracorticales permitiendo que el procesado en otras áreas no se altere [42]. En el sistema visual se ha descrito la existencia de dos grandes vías de procesado de la información, según las cuales la identidad del estímulo es procesada a lo largo de la vía ventral vía del qué, mientras que la información referente a la localización espacial discurriría por la vía dorsal vía del dónde [44]. De forma similar, estos dos grandes canales han sido propuestos también en el sistema auditivo de primates [45]. Asimismo, la inactivación por enfriamiento de diferentes áreas auditivas en la corteza del gato parecen sugerir que éste podría ser también el caso, con las áreas corticales auditivas anteriores y posteriores implicadas en la identificación del objeto sonoro y su localización, respectivamente [46]. Sin embargo, la gran interconexión entre las diferentes áreas corticales, así como la dificultad para disociar entre la identificación y la localización para un mismo objeto auditivo (baste recordar el ejemplo de la conversación en la parada del autobús), arrojan dudas sobre la estricta dualidad propuesta. Nuestros resultados no apoyan inicialmente esta dualidad en el procesamiento, sugiriendo que todas las áreas contribuyen, al menos parcialmente, al procesamiento de la información espacial, si bien hay que reseñar que los territorios inactivados sobrepasaron la extensión individual de las áreas fisiológicamente establecidas en hurones [47]. No obstante, datos recientes en la corteza auditiva del hurón han demostrado que las neuronas en las diferentes áreas auditivas corticales son sensibles no sólo a atributos espaciales del sonido, sino también a otras de sus características, como el tono y el timbre, sin que se haya encontrado ninguna especialización entre las diferentes áreas en cuanto a las características del estímulo codificadas [48]. Procesamiento subcortical de la información espacial Hasta ahora hemos considerado que el procesamiento de la información espacial, aun con un cierto desarrollo en paralelo, como la extracción de las diferentes claves de localización, es llevado a cabo en serie a lo largo de la vía auditiva ascendente, culminando en la corteza. Este punto de vista es perfectamente congruente con la visión tradicional del sistema auditivo, según la cual, al ir ascendiendo en la vía, la señal es progresivamente analizada y la información pertinente es extraída hasta generar una percepción cortical. Esta misma visión nos lleva a aceptar fácilmente la dualidad del movimiento de la Rev Neurol 2012; 55 (2):

8 F. Rodríguez-Nodal, et al cabeza y la respuesta de acercamiento. El primero, de carácter reflejo controlado a nivel subcortical, y con menor precisión debido quizás a lo temprano de su generación; el segundo, de carácter voluntario y con mayor precisión, estaría mediado por la corteza auditiva. Sin embargo, y como ya hemos mencionado anteriormente, la lesión cortical afecta al movimiento de la cabeza, aunque aún no sepamos qué circuitos participan en este control. El problema de esta concepción es que no tiene en consideración las numerosas conexiones descendentes descritas en el sistema auditivo que establecen bucles entre los diferentes eslabones de la vía [49]. De este modo, es difícil determinar cuál es el papel de la corteza sin considerar que ella misma modifica su actividad mediante conexiones descendentes que, a su vez, influyen en la información entrante a la propia corteza. Una de las proyecciones corticofugas más estudiadas es la que une la corteza y el colículo inferior procedente de las neuronas piramidales de la capa V [19,29]. Aunque se han descrito cambios en la actividad del colículo inferior respecto a las claves de localización como consecuencia de la modificación de la actividad cortical en animales anestesiados [50], no está claro cómo dichas proyecciones afectan el procesamiento de la información espacial. Con el fin de explorar el papel de la proyección corticocolicular, hemos desarrollado una técnica de eliminación neuronal selectiva que nos permite eliminar esta vía sin alterar el resto de la conectividad cortical [20,51]. Para ello inyectamos un marcador neuronal retrógrado combinado con clorina en el colículo inferior unilateralmente. Una vez que el marcador neuronal es transportado retrógradamente y acumulado en el soma de las neuronas que proyectan al colículo inferior, incluidas las de la capa V en la corteza auditiva, irradiamos con un láser de infrarrojos la corteza auditiva expuesta gracias a una craneotomía. La luz del láser activa la clorina asociada con el marcador neuronal, iniciando un proceso de apoptosis por la liberación de radicales libres de oxígeno. El resto de las neuronas corticales no marcadas no sufrió daños celulares como consecuencia del procedimiento (Fig. 5) [20]. La eliminación de la proyección corticocolicular no afectó ni al movimiento de orientación de la cabeza ni a la respuesta de acercamiento incluso cuando se emplearon estímulos de corta duración (40 ms). Sin embargo, la capacidad de adaptación tras la oclusión monoaural sí se vio afectada. En contraposición a los animales control, los animales con la vía corticocolicular lesionada no mostraron ninguna mejoría en la respuesta de acercamiento para localizaciones de sonido contralaterales al lado lesionado (Figs. 5c y 5d). Del mismo modo, el movimiento de la cabeza, en vez de mejorar con el entrenamiento como en los animales normales, se mantuvo muy variable e impreciso, sin mostrar una clara adaptación [20]. Estos resultados indican que la proyección corticocolicular no es imprescindible en condiciones que no requieren más allá de la identificación de la fuente sonora. Pero, en condiciones más demandantes cognitivamente en las que se requiere un procesamiento dinámico de la señal, resultan imprescindibles tanto para la respuesta de acercamiento como para el movimiento inicial de orientación de la cabeza. Conclusiones Diferentes manipulaciones de la corteza auditiva, lesiones o inactivación de las diferentes áreas, así como la eliminación de circuitos específicos, no siempre resultan en un déficit en la localización del sonido en condiciones normales de audición. Sin embargo, cualquier manipulación cortical conlleva un déficit en la plasticidad espacial necesaria para adaptarse a cambios en la claves de localización. La información espacial es extraída por un proceso de computación e integración iniciado a nivel del tronco del encéfalo. La temprana representación espacial descrita en el colículo superior puede ser la responsable de que lesiones o inactivaciones parciales de la corteza auditiva tengan un efecto limitado en la localización del sonido. Sin embargo, cuando los animales son sometidos a una tarea cognitiva más demandante, el papel de la corteza auditiva se revela como imprescindible. Del mismo modo, la eliminación selectiva del circuito corticocolicular al colículo inferior pone de relieve el complejo procesamiento cortical de la información espacial. La visión en serie y jerárquica del procesamiento de la información a lo largo de la vía auditiva debe ser revisada ante la descripción de los circuitos descendentes que crean conexiones recurrentes dentro de la vía. Así, el procesamiento dentro de cada estación de relevo no sólo afecta a la siguiente, sino que recurre en las previas, siendo capaz de modificar, por tanto, su información entrante. La existencia de estos bucles permite un procesamiento de la información que excede la simple extracción e integración de los componentes básicos de la señal, para ser capaz de modificar la señal de partida y por lo tanto de adaptarse a diversas condiciones. El sistema auditivo, en concreto, y los sistemas sensoriales, en general, se revelan como eslabones de una cadena dinámica que puede ser modificada de acuerdo con la experiencia Rev Neurol 2012; 55 (2):

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