Una Investigación Revoluciona 60 años de Concepciones de la Neurociencia.

por Pablo G. Román

Una investigación desarrollada por Jason J. Moore, Pascal M. Ravassard, David Ho, Lavanya Acharya, Ashley L. Jees, Cliff Voung y Mayank R. Metha de la Universidad de California de Los Ángeles – UCLA publicada en la Revista Science del 9 de marzo pasado, revoluciona el mundo de las neurociencias y cuestiona 60 años de concepciones que los neurocientíficos vienen desarrollando.

Se trata de un estudio sobre el papel que juegan las dendritas en la generación de actividad eléctrica propia y con una frecuencia mayor a la que se estimaba.

Este estudio replantea los procesos de aprendizaje, la memoria y el tratamiento de problemas neurológicos, siendo el punto de partida para nuevas investigaciones que den luz sobre los procesos neurocognitivos. Además de sumarse a la enorme cantidad de estudios que están mostrando de a poco que seremos testigos de un cambio radical en lo que hasta ahora sabemos sobre el cerebro.

La investigación se realizó sobre la estructura y función de uno de los componentes de las neuronas, las dendritas. Las neuronas son estructuras grandes, similares a árboles, formadas por un cuerpo, el soma, con numerosas ramas llamadas dendritas que se extienden hacia afuera. Somas genera pulsos eléctricos breves llamados “picos” para conectarse y comunicarse entre sí. Los científicos generalmente creían que los picos somáticos activan las dendritas, las cuales envían pasivamente corrientes a los somas de otras neuronas, pero nunca antes se había probado directamente. Este proceso es la base de cómo se forman y almacenan los recuerdos. Pero el estudio demostraría que las dendritas no tienen el rol pasivo eléctricamente que se creía hasta el momento.

Lo que la investigación del equipo de la UCLA  demostró es que las dendritas son eléctricamente activas en animales que se mueven libremente, generando casi 10 veces más espinas que somas. El hallazgo desafía la creencia arraigada de que los picos en el soma son la principal forma en que ocurren la percepción, el aprendizaje y la formación de la memoria.

Mayank Mehta , neurofísico autor principal del estudio de la UCLA manifestó “Las dendritas constituyen más del 90 % del tejido neural. Saber que son mucho más activos que el soma cambia fundamentalmente la naturaleza de nuestra comprensión de cómo el cerebro calcula la información. Puede allanar el camino para la comprensión y el tratamiento de los trastornos neurológicos, y para el desarrollo de computadoras con apariencia de cerebro “.

En la noticia sobre la investigación publicada en el portal de la UCLA se explica que los científicos generalmente han creído que las dendritas enviaban pasivamente las corrientes que recibían de la sinapsis de la célula (la unión entre dos neuronas) al soma, que a su vez generaba un impulso eléctrico. Esas breves explosiones eléctricas, conocidas como picos somáticos, se consideraban el corazón de la computación y el aprendizaje neuronal. Pero el nuevo estudio demostró que las dendritas generan sus propios picos con una frecuencia 10 veces más a menudo que los somas.

Mehta, profesor de física, neurología y neurobiología de la UCLA continúa diciendo “Descubrimos que las dendritas son híbridas, que hacen cálculos analógicos y digitales, que son fundamentalmente diferentes de las computadoras puramente digitales, pero algo similares a las computadoras cuánticas que son analógicas. Una creencia fundamental en la neurociencia ha sido que las neuronas son dispositivos digitales. O bien generan un pico o no. Estos resultados muestran que las dendritas no se comportan de forma pura como un dispositivo digital. Las dendritas generan picos digitales, todo o nada, pero también muestran grandes fluctuaciones analógicas que no son todas o ninguna. Esta es una desviación importante de lo que los neurocientíficos han creído durante aproximadamente 60 años”.

El equipo de la Universidad de California de Los Ángeles – UCLA desarrolló una nueva técnica que implica colocar los electrodos cerca de las dendritas, en lugar de colocarlos en las dendritas como se había realizado hasta el momento, lo que producía la muerte de los roedores. Usando ese enfoque, los científicos midieron la actividad de las dendritas durante hasta cuatro días en ratas a las que se les permitió moverse libremente dentro de un gran laberinto. Tomando medidas de la corteza parietal posterior, la parte del cerebro que desempeña un papel clave en la planificación del movimiento, los investigadores encontraron mucha más actividad en las dendritas que en los somas, aproximadamente cinco veces más espigas mientras las ratas dormían, y hasta 10 veces más cuando estaban explorando.

Jason Moore, investigador postdoctoral de la UCLA y primer autor del estudio manifiesta “Muchos modelos previos asumen que el aprendizaje ocurre cuando los cuerpos celulares de dos neuronas están activos al mismo tiempo. Nuestros hallazgos indican que el aprendizaje puede tener lugar cuando la neurona de entrada está activa al mismo tiempo que una dendrita está activa, y podría ser que diferentes partes de las dendritas se activen en diferentes momentos, lo que sugeriría mucha más flexibilidad en la forma en que el aprendizaje puede ocurrir dentro de una sola neurona “.

Por su parte Mayank Mehta aclara “Lo que encontramos indica que tales decisiones se toman en las dendritas con mucha más frecuencia que en el cuerpo celular, y que tales cálculos no son solo digitales, sino también analógicos. Debido a las dificultades tecnológicas, la investigación en la función cerebral se ha centrado principalmente en el cuerpo celular. Pero hemos descubierto la vida secreta de las neuronas, especialmente en las extensas ramas neuronales. Nuestros resultados cambian sustancialmente nuestra comprensión de cómo calculan las neuronas “.

Sin duda esta investigación abre un nuevo camino en la comprensión del cerebro humano y nos hace replantear las concepciones que hasta hoy creíamos como cierta. Justamente esto es lo que le da sustentabilidad a las Neurociencias Cognitivas, que están fundamentadas en un modelo científico. Siendo su constante la modificación, total o parcial de su conocimiento a través de nuevas investigaciones que construyen ese conocimiento día a día.

Fuente: UCLA newsroom