MIÉRCOLES 19 de diciembre (HealthDay News/Dr. Tango) -- El cerebro humano constantemente busca entre su billón de células, tal vez para encontrar apenas un puñado de neuronas que realice una acción en particular, según un trío de estudios recientes.
Las investigaciones, llevadas a cabo con roedores y publicadas en la edición del 20 de diciembre de Nature, podrían reescribir los libros de texto sobre exactamente qué tan importantes son las neuronas o los grupos de neuronas individuales para la mente que trabaja.
Antes de esta información, "la opinión era que había que activar grandes grupos de neuronas [las células del cerebro] en algún momento para que el animal sintiera o percibiera" un estímulo, explicó el investigador principal de dos de los estudios, Karel Svoboda, líder grupal del Instituto médico Howard Hughes de Ashburn, Virginia.
"Pero resulta que un número sorprendentemente menor, en la magnitud de unas 50 neuronas activadas, es suficiente para impulsar conductas confiables", afirmó Svoboda, quien también está asociado al Laboratorio de Cold Spring Harbor de Nueva York.
Otro estudio, llevado a cabo por científicos de la Universidad de Humboldt en Berlín y del Centro médico Erasmus de Rótterdam, Países Bajos, encontró que estimular sólo una de las cien millones de neuronas que se calcula que hay en el cerebro de una rata era suficiente para hacer que el roedor actuara de modo distinto.
"El hecho de que una sola célula pueda influir sobre la conducta en la corteza es fascinante", afirmó el neurocientífico Paul Sanberg, director del Centro de excelencia del envejecimiento y reparación cerebral de la Universidad del sur de Florida en Tampa. Los nuevos hallazgos "nos están permitiendo responder a preguntas sobre cómo controla el cerebro la conducta a nivel celular", añadió Sanberg, quien no participó en los estudios.
En uno de los estudios, Svoboda y sus colegas diseñaron genéticamente unas cuantas células cerebrales selectas en ratones activos de manera que las células reaccionaran a un estímulo luminoso.
Entonces expusieron parte del cerebro del roedor y colocaron un pequeño diodo que emitía luz encima del área. El experimento "fue esencialmente un truco para estimular [sólo] esas células", explicó Svoboda.
Finalmente, redujeron la cantidad de luz hasta que encontraron la cantidad más baja de células cerebrales necesarias para provocar una respuesta mensurable en los ratones. Esa cifra resultó ser menos de cincuenta, mucho menos que las amplias redes de activación celular que los neurocientíficos suponían antes serían necesarias, aseguró Svoboda.
La capacidad del cerebro de los ratones para usar apenas cincuenta células es aún más sorprendente cuando se considera que la actividad de este grupo de células toma lugar entre el escándalo de fondo del restante "ruido" neurológico de millones de células, apuntó.
"Al mismo tiempo, el área cerebral funcional simplemente sigue adelante y produce quizás cien mil potenciales [señales eléctricas] espontáneas de acción", señaló. "El cerebro puede realmente distinguir el minúsculo número de potenciales de acción de ese inmenso fondo".
Según Svoboda, el experimento apoya contundentemente una teoría de la función cerebral conocida como "codificación mínima", de acuerdo con la cual "las neuronas que escuchan a las neuronas que tenemos activadas tienen que ser capaces de separar subgrupos muy mínimos de actividad".
En otro estudio, Svoboda y el coinvestigador Christopher Harvey, también del HHMI y del Laboratorio de Cold Spring Harbor, se enfocaron en las sinapsis, las microscópicas brechas que separan a las neuronas individuales. Los mensajes se pasan de una neurona a otra a través de las sinapsis mediante un complejo mecanismo de señalización electroquímica.
"Los científicos han demostrado que las sinapsis se comportan de manera más bien independiente", dijo Svoboda, de manera que la activación eléctrica a largo plazo ("potenciación") de una sinapsis no afecta directamente a una sinapsis colindante. La potenciación a largo plazo es, esencialmente, un paso celular clave en cómo el cerebro crea la memoria.
Sin embargo, modelos computarizados habían sugerido que la activación de una sinapsis podría fortalecer de manera más sutil a las sinapsis que la rodean. En sus experimentos, Svoboda y Harvey encontraron que así sucede.
Informan que los "vecindarios" de diez o veinte sinapsis "influyen los unos sobre los otros de manera cooperativa" y fortalecen grupos discretos de sinapsis.
Además, este tipo de red sináptica sucede dentro de un marco de tiempo específico, unos diez minutos, una cantidad perfecta de tiempo para crear los tipos de memoria que pueden llevar al aprendizaje, aseguró Svoboda.
"Es una escala de tiempo muy conductual para el aprendizaje y la memoria", señaló. Por ejemplo, un ratón puede ser colocado en una cámara, explorarla por unos minutos y luego ser extraído de esta y sin embargo retener una memoria de trabajo de la estancia en cuanto es reintroducido en ella.
Eso probablemente se deba al hecho de que el cerebro del ratón ha formado grupos sinápticos (es decir, recuerdos) específicos a la nueva estancia mientras la exploraba, explicó Svoboda.
"Así, pueden desasociarse [del estímulo] durante varios minutos pero aún así llevar al aprendizaje", dijo.
Aunque muchos de los experimentos se hicieron con ratones, el cerebro humano debería funcionar de manera similar, aunque a mucha mayor escala, añadió Svoboda. El cerebro de los ratones contiene unos cien millones de neuronas, pero los cerebros humanos superan el billón de dichas células, apuntó.
Y aunque la investigación evaluó un cerebro sano en funcionamiento, esto podría también tener implicaciones para la investigación sobre el cerebro que envejece o enfermo.
"Hay que comprender los mecanismos fundamentales. Entonces se puede comprender mejor qué podría ir mal durante los trastornos del neurodesarrollo y neurodegenerativos", señaló Svoboda.
Sanberg estuvo de acuerdo.
"Este trabajo nos muestra claramente que las células son importantes y deberíamos tratar de mantener y conservar todas las neuronas posibles", aconsejó. "Pero la cantidad siempre es flexible y, como se puede ver, incluso una célula puede influir sobre varias más".
Más información
Para obtener más información sobre el cerebro humano, visite el Instituto Franklin.
