Los científicos descubren un tipo de señal nunca antes vista que ocurre en el cerebro humano


Los científicos han descubierto una forma única de mensajería celular que ocurre en el cerebro humano que no se había visto antes.

Emocionantemente, el descubrimiento sugiere que nuestros cerebros podrían ser unidades de cálculo aún más poderosas de lo que nos dimos cuenta.

Investigadores de institutos en Alemania y Grecia descubrieron un mecanismo en las células corticales externas del cerebro que produce una nueva señal 'graduada' por sí sola, una que podría proporcionar a las neuronas individuales otra forma de llevar a cabo sus funciones lógicas.

Al medir la actividad eléctrica en secciones de tejido extraído durante la cirugía en pacientes epilépticos y analizar su estructura mediante microscopía fluorescente, los neurólogos descubrieron que las células individuales en la corteza no solo usaban los iones de sodio habituales para “ disparar '', sino también el calcio.

Esta combinación de iones con carga positiva provocó ondas de voltaje que nunca antes se habían visto, denominadas potenciales de acción dendrítica mediada por calcio, o dCaAP.

Los cerebros, especialmente los de la variedad humana, a menudo se comparan con las computadoras. La analogía tiene sus límites., pero en algunos niveles realizan tareas de manera similar.

Ambos usan el poder de un voltaje eléctrico para llevar a cabo varias operaciones. En las computadoras tiene la forma de un flujo bastante simple de electrones a través de intersecciones llamadas transistores.

En las neuronas, la señal tiene la forma de una ola de canales de apertura y cierre que intercambian partículas cargadas como sodio, cloruro y potasio. Este pulso de iones que fluyen se llama potencial de acción

.

En lugar de transistores, las neuronas manejan estos mensajes químicamente al final de las ramas llamadas dendritas.

"Las dendritas son fundamentales para comprender el cerebro porque son el núcleo de lo que determina el poder computacional de las neuronas individuales", dijo el neurocientífico de la Universidad de Humboldt. Matthew Larkum le dijo a Walter Beckwith en la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia.

Las dendritas son los semáforos de nuestro sistema nervioso. Si un potencial de acción es lo suficientemente significativo, puede transmitirse a otros nervios, que pueden bloquear o transmitir el mensaje.

Esta es la base lógica de nuestro cerebro: ondas de voltaje que se pueden comunicar colectivamente en dos formas: una Y mensaje (si x y y se activan, se pasa el mensaje); o un O mensaje (si x o y se activa, se pasa el mensaje).

Posiblemente, en ninguna parte es esto más complejo que en la sección externa densa y arrugada del sistema nervioso central humano; La corteza cerebral. La segunda y tercera capas más profundas son especialmente gruesas, repletas de ramas que llevan a cabo funciones de alto orden que asociamos con la sensación, el pensamiento y el control motor.

Los investigadores observaron de cerca los tejidos de estas capas, conectando las células a un dispositivo llamado abrazadera de parche somatodendrítico para enviar potenciales activos hacia arriba y hacia abajo de cada neurona, registrando sus señales.

"Hubo un momento 'eureka' cuando vimos los potenciales de acción dendrítica por primera vez". dijo Larkum.

Para asegurarse de que los descubrimientos no fueran exclusivos de las personas con epilepsia, verificaron sus resultados en un puñado de muestras tomadas de tumores cerebrales.

Mientras que el equipo había llevado a cabo experimentos similares en ratas, los tipos de señales que observaron zumbando a través de las células humanas fueron muy diferentes.

Más importante aún, cuando dosificaron las células con un bloqueador de los canales de sodio llamado tetrodotoxina, todavía encontraron una señal. Solo bloqueando el calcio todos se callaron.

Encontrar un potencial de acción mediado por calcio es bastante interesante. Pero modelar la forma en que funcionó este nuevo tipo de señal sensible en la corteza reveló una sorpresa.

Además de lo lógico Y y Ofunciones de tipo, estas neuronas individuales podrían actuar como 'exclusivo' O (XOR) intersecciones, que solo permiten una señal cuando otra señal se califica de una manera particular.

"Tradicionalmente, el XOR se ha pensado que la operación requiere una solución de red " los investigadores escriben.

Se necesita más trabajo para ver cómo se comportan los dCaAP en neuronas enteras y en un sistema vivo. Sin mencionar si es algo humano o si mecanismos similares han evolucionado en otras partes del reino animal.

La tecnología también es mirando a nuestro propio sistema nervioso para inspirarte sobre cómo desarrollar un mejor hardware; saber que nuestras propias células individuales tienen algunos trucos más bajo la manga podría conducir a nuevas formas de red de transistores.

Exactamente cómo esta nueva herramienta lógica comprimida en una sola célula nerviosa se traduce en funciones superiores es una pregunta que los futuros investigadores deben responder.

Esta investigación fue publicada en Ciencias.

LO MÁS LEÍDO

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *