Circuito cerebral más preciso de lo que se sospechaba

Febrero 23, 2005

Circuito cerebral más preciso de lo que se sospechaba

Febrero 23, 2005

La Jolla, CA – Un sello distintivo de la organización del cerebro es que las células nerviosas (neuronas) con funciones similares se agrupan. Pero la investigación del Instituto Salk de Estudios Biológicos publicada en Nature el 24 de febrero muestra que las neuronas vecinas también guardan secretos que solo comparten con amigos de confianza.

Un equipo dirigido por el científico de Salk ed callaway demostró que las neuronas en la corteza del cerebro solo "hablan" directamente con algunos de sus vecinos cercanos y estos vecinos conectados obtienen su información de las mismas fuentes. Esta organización separa las neuronas en subredes entrelazadas con precisión, como camarillas de vecindario.

“Es posible que esto no sea el vecindario más amigable, pero probablemente hace que el cerebro sea más inteligente”, dijo Callaway. "Las subredes precisas de neuronas permiten cálculos más sofisticados que los que son posibles en una red completamente conectada".

La investigación de Callaway se basa en estudios previos de la arquitectura del cerebro, incluido el trabajo de laboratorio ganador del Premio Nobel de Torsten Wiesel y David Hubel en la década de 1960. Demostraron que las células cerebrales con funciones similares están organizadas en cortes verticales llamados "columnas funcionales". Aunque esta organización parece biológicamente eficiente, los neurocientíficos se han quedado perplejos ante la necesidad de tantas neuronas ubicadas en la misma zona del cerebro, para llevar a cabo la misma función.

“Hemos demostrado que las miles de neuronas en estas columnas no son las mismas”, dijo Callaway. "Hay conexiones a escala fina dentro de las columnas, de modo que diferentes neuronas una al lado de la otra podrían estar involucradas en funciones muy diferentes porque están conectadas de manera diferente y ni siquiera se comunican entre sí directamente".

Callaway y sus colegas Yumiko Yoshimura de la Universidad de Nagoya en Japón y Jami Dantzker, ahora en la Universidad de Stanford, desarrollaron nuevos métodos experimentales y analíticos para demostrar que las "redes funcionales" de neuronas a escala fina están integradas dentro de la columna funcional clásica a gran escala. . Usaron microelectrodos de vidrio para registrar las neuronas en finas rebanadas de tejido cerebral de roedores. Al escuchar dos neuronas vecinas, ambas al mismo tiempo, pudieron determinar si ambas neuronas estaban recibiendo los mismos mensajes de otras neuronas.

“La mayor parte del tiempo, las dos neuronas no estaban conectadas entre sí y escuchaban a diferentes neuronas del vecindario”, explica Callaway. “Pero cuando estaban conectados entre sí, escuchaban los mismos mensajes”.

Que los circuitos del cerebro estén organizados en una escala mucho más fina de lo que se sospechaba anteriormente crea nuevos desafíos para estudios futuros.

“En este momento, las personas están colocando electrodos en el cerebro y grabando desde 100 neuronas simultáneamente y resulta que esto es relativamente uniforme”, dijo Callaway. "Probablemente se deba a que la mayoría de ellos no están conectados o ni siquiera se comunican entre sí".

Los nuevos hallazgos resaltan la necesidad de métodos que puedan distinguir entre neuronas en subredes separadas. Callaway y sus colegas están desarrollando nuevas técnicas para permitir que la expresión génica revele cadenas de neuronas interconectadas.

Las nuevas direcciones sugeridas por la investigación de Callaway podrían ayudar a responder preguntas básicas sobre trastornos cerebrales como la esquizofrenia o la depresión. “Es necesario entender cómo funciona normalmente el circuito si alguna vez se va a averiguar qué es lo que falla”, dijo Callaway.

El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a los descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la capacitación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, MD, cuya vacuna contra la poliomielitis, que demostró ser segura y eficaz en 1955, ha erradicado casi todos los casos de poliomielitis, una enfermedad paralizante, inauguró el Instituto en 1965 con una donación de terrenos de la Ciudad de San Diego y el apoyo financiero de la marcha de diez centavos.