Físicos desmienten una creencia centenaria sobre el funcionamiento del cerebro

El cerebro humano contiene un poco más de 80 mil millones de neuronas, cada una uniéndose a otras para crear trillones de conexiones llamadas sinapsis.

Los números son alucinantes, pero la forma en que cada célula nerviosa contribuye a las funciones del cerebro sigue siendo un área de controversia. Un nuevo estudio ha revertido una suposición de un siglo, sobre qué es exactamente lo que hace que una neurona «se encienda». El trabajo plantea nuevos mecanismos detrás de ciertos trastornos neurológicos.

Un equipo de físicos de la Universidad Bar-Ilan, en Israel, realizó experimentos con neuronas cultivadas de rata, para determinar exactamente cómo responde una de estas células cerebrales a las señales de las demás.

Para entender por qué esto es importante, es necesario volver a 1907, cuando un neurocientífico francés, llamado Louis Lapicque, propuso un modelo para describir cómo el voltaje de la membrana de una célula nerviosa aumenta a medida que se aplica una corriente.

Una vez que alcanza un cierto umbral, la neurona reacciona con un pico de actividad, después de lo cual se restablece el voltaje de la membrana. Esto significaría que una neurona no enviará un mensaje, a menos que recolecte una señal lo suficientemente fuerte.

Las ecuaciones de Lapique no fueron la última palabra sobre el asunto, en lo absoluto, pero el principio básico de su modelo  ha permanecido relativamente indiscutido en descripciones posteriores, las que hoy forman la base de la mayoría de los esquemas computacionales neuronales.

Según los investigadores, la larga historia de este modelo ha significado que pocos se han molestado en cuestionar su precisión.

«Llegamos a esta conclusión utilizando una nueva configuración experimental, pero en principio, estos resultados podrían haberse descubierto utilizando tecnología que existía desde la década de 1980», dice el investigador principal, Ido Kanter.

«La creencia que se ha arraigado en el mundo científico durante 100 años, dio como resultado esta demora de varias décadas», agregó el científico.

Los experimentos abordaron la cuestión desde dos ángulos, uno que explora la naturaleza del pico de actividad basado exactamente en donde se aplicó la corriente a una neurona, y el otro mirando el efecto que múltiples entradas tuvieron en el disparo de un nervio.

Sus resultados, publicados en Scientific Reports, sugieren que la dirección de una señal recibida puede hacer toda la diferencia en cómo responde una neurona.

Una señal débil de la izquierda, que llega con una señal débil de la derecha, no se combinarán para generar un voltaje que provoque un pico de actividad. Pero una sola señal fuerte, desde una dirección particular, puede resultar en un mensaje.

Esta forma –potencialmente nueva– de describir lo que se conoce como «sumación espacial», podría conducir a un método novedoso para categorizar neuronas, que las clasifique según cómo calculan las señales entrantes o cuán fina es su resolución en función de una dirección particular. Incluso podría conducir a descubrimientos que expliquen ciertos trastornos neurológicos.

Pero los investigadores advierten que es importante no descartar de una sola vez un siglo de sabiduría sobre el tema. También admiten que solo han observado un tipo de célula nerviosa (la llamada neurona piramidal), dejando mucho espacio para futuros experimentos.

Afinar nuestra comprensión de cómo se combinan las unidades individuales para producir comportamientos complejos, también podría extenderse a otras áreas de investigación. Con las redes neuronales que inspiran la tecnología computacional futura, la identificación de nuevos talentos en las células cerebrales podría tener algunas aplicaciones bastante interesantes.

El Ciudadano, vía Science Alert