Actividad cortical de campo amplio y conectividad funcional durante la locomoción motorizada

Cómo la marcha moldea el cerebro

Cada paso que damos depende de una conversación constante entre nuestros sentidos y nuestros músculos. Sin embargo, los científicos aún no comprenden del todo cómo el cerebro nos mantiene en movimiento de forma fluida cuando el terreno bajo nuestros pies cambia. Este estudio examinó la superficie externa del cerebro de ratones mientras los animales caminaban sobre distintos tipos de pistas en movimiento, revelando que los patrones de comunicación del cerebro —no solo su actividad global— cambian según la manera en que el cuerpo debe moverse.

Tres maneras de caminar

Para explorar cómo el entorno de la marcha afecta al cerebro, los investigadores entrenaron a los ratones para caminar con la cabeza fijada suavemente en su lugar. Los animales caminaron sobre tres superficies motorizadas: una cinta plana, una rueda curva para correr y un disco giratorio que rotaba alrededor de un punto central. Las tres obligaban a los ratones a seguir una superficie en movimiento, pero cada una exigía patrones de paso y equilibrio distintos. Mientras los ratones caminaban, una “ventana” transparente en el cráneo permitió al equipo usar imagen por calcio de campo amplio —un método que hace que las neuronas activas brillen— para monitorizar la actividad en casi toda la superficie superior del cerebro en tiempo real.

Separar el movimiento de las órdenes internas

Las señales cerebrales sin procesar durante la marcha son una mezcla de dos cosas: las propias órdenes motoras internas del cerebro y las señales sensoriales y corporales generadas por el movimiento de las extremidades, los cambios de postura y las variaciones de estado de alerta. Para desenredar esto, los investigadores siguieron las articulaciones de las patas traseras y el tamaño de la pupila de los animales con cámaras de alta velocidad y software moderno de seguimiento de postura. Luego usaron un método estadístico llamado regresión por mínimos cuadrados parciales para eliminar matemáticamente la influencia de estas variables corporales medidas de la actividad cerebral. La señal restante —lo que denominan actividad "conducida internamente"— refleja cómo el cerebro organiza el movimiento desde dentro, más allá de los ecos directos del movimiento de las extremidades y la dilatación pupilar.

Misma actividad global, distintos patrones de conversación

Un hallazgo sorprendente fue que el nivel medio de actividad interna en las principales áreas cerebrales durante la marcha sostenida fue bastante similar, independientemente del tipo de pista que usaran los ratones. Regiones implicadas en el movimiento y la sensación, como la corteza motora primaria y secundaria y la corteza somatosensorial, se activaron al empezar a caminar y se apaciguaron al finalizar. Sin embargo, cuando el equipo analizó cómo estas regiones fluctuaban conjuntamente —es decir, cuán fuertemente subían y bajaban sus actividades al mismo tiempo— la historia cambió. El patrón de "conectividad funcional" a lo largo de la corteza dependía en gran medida del tipo de pista, aun cuando los niveles de actividad global no lo hacían.

Un papel especial para un centro de planificación motora

La corteza motora secundaria, o M2, se considera que ayuda a transformar la información sensorial en planes de movimiento. Durante la caminata sostenida en la cinta, esta porción medial de M2 mostró una conectividad interna notablemente más débil con el resto de la corteza en comparación con la caminata en la rueda o en el disco. En la rueda curva y en el disco rotatorio, donde los animales tenían que ajustar constantemente la postura y la trayectoria, M2 y regiones distantes como las cortezas visual y retrosplenial estuvieron más estrechamente vinculadas. En la cinta más simple y recta, en contraste, el acoplamiento reducido de M2 sugiere que, una vez alcanzada una marcha estable, puede cambiar hacia un papel inhibitorio o de compuerta, limitando comunicaciones innecesarias mientras el cuerpo ejecuta un patrón bien practicado.

Por qué importa la forma del terreno

En conjunto, el estudio muestra que la red de comunicación interna del cerebro durante la marcha se ajusta a las demandas físicas del entorno. Las pistas lineales, como las cintas, producen una locomoción relativamente estable con menor necesidad de coordinación compleja, mientras que las pistas curvas o giratorias inducen interacciones más ricas entre regiones motoras, sensoriales y relacionadas con la navegación. Para investigadores y clínicos interesados en los trastornos del movimiento o la rehabilitación, este trabajo subraya que no todas las tareas de marcha son iguales: entender la salud y la enfermedad requerirá prestar atención no solo a cuán activa está la mente, sino también a cómo sus regiones se comunican entre sí bajo distintos tipos de desafíos de movimiento.

Cita: Lee, C.H., Lee, G., Song, H. et al. Widefield cortical activity and functional connectivity during motorized locomotion. Commun Biol 9, 264 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09541-x

Palabras clave: locomoción, corteza motora, conectividad funcional, integración sensoriomotora, imágenes de campo amplio