Nuevos conocimientos sobre cómo la flexión del bigote se traduce en señales táctiles sensoriales

El primer modelo mecánico de su clase simula la flexión de los bigotes de los mamíferos.

Los investigadores han desarrollado un nuevo modelo mecánico que simula cómo los bigotes se doblan dentro de un folículo en respuesta a una fuerza externa, allanando el camino hacia una mejor comprensión de cómo los bigotes contribuyen al sentido del tacto de los mamíferos. Yifu Luo y Mitra Hartmann de Northwestern University y colegas presentan estos hallazgos en la revista de acceso abierto PLOS Biología Computacional.

Con la excepción de algunos primates, la mayoría de los mamíferos usan bigotes para explorar su entorno a través del sentido del tacto. Los bigotes no tienen sensores a lo largo de su longitud, pero cuando una fuerza externa dobla un bigote, esa deformación se extiende hacia el folículo en la base del bigote, donde el bigote empuja o tira de las células sensoras, lo que desencadena señales táctiles en el sistema nervioso.

Pocos estudios previos han examinado cómo se deforman los bigotes dentro de los folículos para incidir en las células sensoras (mecanorreceptores) del interior. Para comprender mejor este proceso, Luo y sus colegas se basaron en datos de estudios experimentales de folículos de bigotes para crear el primer modelo mecánico capaz de simular la deformación de los bigotes dentro de los folículos.

Modelo de bigotes

La mecánica es clave para la sensación táctil de los bigotes. Cuando se desvía un bigote, su perfil de deformación dentro del folículo determina la actividad de diferentes grupos de mecanorreceptores. Crédito: Universidad Northwestern / Nadina Zweifel

Las simulaciones sugieren que la deformación de los bigotes dentro de los folículos probablemente ocurre en forma de “S”, aunque los datos experimentales futuros pueden mostrar que la deformación tiene forma de “C”. Los investigadores demuestran que estas estimaciones de forma pueden usarse para predecir cómo los bigotes empujan y tiran de diferentes tipos de mecanorreceptores ubicados en diferentes partes del folículo, lo que influye en las señales táctiles enviadas al cerebro.

El nuevo modelo se aplica tanto al tacto pasivo como al “batir” activo, cuando un animal usa los músculos para mover sus bigotes. Las simulaciones sugieren que, durante el batido activo, la sensibilidad táctil del sistema de bigotes se ve reforzada por el aumento de la presión arterial en el folículo y por el aumento de la rigidez de las estructuras de tejido y músculo folicular.

“Es emocionante utilizar simulaciones, limitadas por observaciones anatómicas, para obtener conocimientos sobre procesos biológicos que no se pueden medir directamente de forma experimental”, dice Hartmann. “El trabajo también subraya la importancia de la mecánica para comprender las señales sensoriales que el cerebro ha evolucionado para procesar”.

Se necesitarán investigaciones futuras para refinar el modelo, tanto computacionalmente como incorporando nuevos datos experimentales.

Lea La simulación de bigotes brinda una nueva visión del misterioso sentido del tacto de los mamíferos para obtener más información sobre esta investigación.

Referencia: “Restricciones sobre la deformación de la vibrissa dentro del folículo” por Yifu Luo, Chris S. Bresee, John W. Rudnicki y Mitra JZ Hartmann, 1 de abril de 2021, PLOS Biología Computacional.
DOI: 10.1371 / journal.pcbi.1007887

Financiamiento: Este trabajo fue apoyado por el premio NIH R01-NS093585 a MJZH. Los patrocinadores no tuvieron ningún papel en el diseño del estudio, la recopilación y el análisis de datos, la decisión de publicar o la preparación del manuscrito.


Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.

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