Investigadores publican una vasta red de conexiones entre neuronas de la corteza

Esta es la culminación de un programa de investigación que comenzó hace casi diez años.

  Incluso las redes más simples de neuronas en el cerebro se componen de millones de conexiones y el examen de estas vastas redes es fundamental para entender cómo funciona el cerebro. Un equipo internacional de investigadores ha publicado una vasta red de conexiones entre neuronas de la corteza, donde se produce el procesamiento de alto nivel, y ha puesto de manifiesto varios elementos cruciales de cómo se organizan las redes en el cerebro.

   Los resultados de este trabajo, dirigido por R. Clay Reid, Wei Chung Lee Allen y Vincent Bonin, del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro, la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard, ambos en Estados Unidos, e Investigación Neuro-Electrónica de Flandes (NERF, por sus siglas en inglés), en Bélgica, respectivamente, se publican esta semana en la revista ‘Nature’.

   «Esta es la culminación de un programa de investigación que comenzó hace casi diez años. Las redes cerebrales son demasiado grandes y complejas de entender, por lo que se utilizan técnicas de alto rendimiento para recoger grandes conjuntos de datos de la actividad cerebral y el cableado del cerebro –dice R. Clay Reid, investigador principal del Instituto Allen para la Ciencia del cerebro–. Pero nosotros encontramos con que el esfuerzo vale absolutamente la pena y estamos aprendiendo muchísimo acerca de la estructura de las redes en el cerebro, y, en última instancia, la forma en la que la estructura del cerebro está ligada a su función«.

   «A pesar de que este estudio es un momento histórico en un capítulo importante de trabajo, es sólo el principio», añade Wei-Chung Lee, profesor de Neurobiología en la Escuela de Medicina de Harvard y autor principal del artículo. «Ahora tenemos las herramientas para embarcarnos en el diseño inverso del cerebro mediante el descubrimiento de las relaciones entre el circuito de cableado y neuronal y cálculos de la red», añade.

   «Durante décadas, los investigadores han estudiado la actividad cerebral y el cableado de forma aislada, incapaces de enlazarlos», dice Vicente Bonin, investigador principal en Investigación Neuro-Electrónica de Flandes. «Lo que hemos logrado es salvar estos dos reinos con un detalle sin precedentes, vinculando la actividad eléctrica en las neuronas con las conexiones sinápticas a nanoescala que hacen unas con otras», detalla

LAS NEURONAS CON LAS MISMAS FUNCIONES ESTÁN CONECTADAS

   «Hemos encontrado algunas de las primeras evidencias anatómicas de la arquitectura modular de una red cortical, así como la base estructural de la conectividad funcional específica entre las neuronas –señala Lee–. Los enfoques que hemos utilizado nos han permitido definir los principios de organización de los circuitos neuronales. Ahora estamos a punto de descubrir los motivos de conectividad cortical, que pueden actuar como bloques de construcción para la función de la red cerebral».

   Lee y Bonin comenzaron identificando las neuronas en la corteza visual de ratón que responden a determinados estímulos visuales, como barras verticales u horizontales en una pantalla. A continuación, Lee hizo cortes ultrafinos del cerebro y capturó millones de imágenes detalladas de esas células diana y las sinapsis, que luego fueron reconstruidas en tres dimensiones. Los equipos en ambas costas de Estados Unidos rastrearon simultáneamente las neuronas individuales a través montones de imágenes en 3D y conexiones situadas entre las neuronas individuales.

   El análisis de esta gran cantidad de datos arrojó varios resultados, incluyendo la primera evidencia directa estructural que apoya la idea de que las neuronas que realizan tareas similares son más propensas a estar conectadas entre sí que las neuronas que llevan a cabo diferentes labores. Por otra parte, estas conexiones son más grandes, a pesar de que están enredadas con muchas otras neuronas que realizan trabajos completamente diferentes.

EP

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