lunes, diciembre 23, 2019
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Hallan una nueva forma de comunicación en el cerebro

Cada segundo que pasa, las neuronas de un cerebro son capaces de realizar 10^16 operaciones sinápticas. Esto quiere decir que, cada segundo, hay más señales siendo intercambiadas en nuestra cabeza que estrellas en toda la Vía Láctea.

Esta comunicación en el cerebro no es un proceso sencillo, ni tampoco bien comprendido. Pero, muy básicamente, en cada momento existen ramificaciones de las neuronas liberando señales químicas (como la adrenalina) en respuesta a pequeñas descargas eléctricas, y otras ramificaciones haciendo exactamente el proceso opuesto.

Además, resulta que estos intercambios de información ocurren en los extremos de las neuronas, donde se forman sinapsis, comunicaciones axonales y otras uniones específicas, que actúan como “aeropuertos” especializados en el despegue y aterrizaje de mensajes.

Un grupo de científicos aseguran, en un artículo publicado recientemente en The Journal of Physiology, haber encontrado un nuevo ejemplo de comunicación efáptica, que es aquella que ocurre entre las membranas de las neuronas, a lo largo de su recorrido, y no en esos “aeropuertos” que están en los extremos.

Pero, lo más impactante, con diferencia, es que aseguran haber observado que esta comunicación se produce en respuesta a campos eléctricos externos, que incluso son capaces de sincronizar dos porciones de tejido cerebral separadas físicamente entre sí. Estos hallazgos han sido realizados en el cerebro de ratones.

“Aún no tenemos ni idea de qué significa este descubrimiento”, dijo Dominique Durand, investigador en la Universidad Case Western Reserve, en Cleveland (Estados Unidos) y director de la investigación, que ha sido elaborada junto a científicos de la Universidad de Tianjin (China). “Pero lo que sí sabemos es que esto parece ser una forma completamente nueva de comunicación en el cerebro, así que estamos realmente ilusionados”.

Las observaciones realizadas en el laboratorio de Durand muestran, no solo que los campos eléctricos pueden excitar a ciertas neuronas, sino que éstas pueden crear sus propios campos eléctricos y producir ondas de actividad que se propagan por sí solas.

De ser confirmadas estas observaciones por otros científicos, este podría ser el relevante descubrimiento de un nuevo tipo de comunicación clave para estudiar el funcionamiento de las neuronas y la causa de enfermedades. Por el momento, el equipo de Durand ha repetido los experimentos hasta en tres ocasiones para confirmar sus resultados y lograr que fueran publicados en la revista ya citada.

La misteriosa oscilación lenta
Desde hace décadas, se sabe que el cerebro genera sus propios patrones de actividad en ausencia de estímulos externos, como pasa cuando se duerme o se está anestesiado. Uno de ellos es la oscilación lenta, un ritmo que aparece en áreas extensas de la región anterior del cerebro, y que parece acoplarse a otros patrones de actividad. Otros patrones aparecen en la corteza y en el hipocampo y se ha sugerido que tienen un papel en la consolidación de la memoria mientras dormimos.

Según ha escrito en un artículo de análisis Clayton T. Dickson, investigador en la Universidad de Alberta (Canadá) y experto en este área, “la relevancia funcional de esta red (…) lenta sigue siendo un misterio”, ha recordado el científico. “Pero se trata de uno que podrá ser dilucidado a partir de los mecanismos celulares e intercelulares que lo crean”, consideró el científico.

El hipocampo de los ratones
Por este motivo, precisamente, el equipo de Durand se propuso investigar la actividad periódica lenta de las neuronas en el laboratorio, recurriendo a cortes de hipocampo de ratones.

Así averiguaron que la actividad periódica lenta genera campos eléctricos capaces de activar a células vecinas. Además, esta actividad puede ser modulada, fortalecida o bloqueada por medio de campos eléctricos débiles externos. Todo esto emula un mecanismo de comunicación entre neuronas llamado acoplamiento efáptico.

Acción a distancia
Pero lo más impactante es que estos campos eléctricos son incluso capaces de activar neuronas separadas físicamente, siempre que los tejidos estén muy cerca, cosa que ningún científico había observado hasta ahora. “Fue uno de esos momentos en los que se te queda la boca abierta”, dijo Durand. “Tanto para nosotros como a todos los científicos a los que se lo hemos contado hasta ahora”.

“Para asegurarnos de que cada corte (de tejido del cerebro) estaba completamente escindido, las dos piezas de tejido fueron separadas y después unidas, y observamos al microscopio la existencia de un hueco”, han explicado los autores en el estudio. Por tanto, “la actividad periódica lenta del hipocampo pudo generar un evento al otro lado de un corte completo en todo el tejido”.

Según ha vaticinado Clayton T. Dickson, es probable que esta investigación electrifique el campo (de forma bastante literal). “Conocemos estas ondas desde hace mucho, pero nadie sabe cuál es su función exacta, y nadie creía que pudieran propagarse espontáneamente”, dijo Durand.

“He estado estudiando el hipocampo desde hace 40 años, y todavía sigue sorprendiéndome”, ha reflexionado el investigador. Por lo que Durand y Dickson han dicho, parece que no será el único que quedará sorprendido.

Referencia:
Slow periodic activity in the longitudinal hippocampal slice can self‐propagate non‐synaptically by a mechanism consistent with ephaptic coupling. The Journal of Physiology, 2018. DOI: https://doi.org/10.1113/JP276904

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