Una de las caracter\u00edsticas m\u00e1s importantes y sorprendentes del cerebro es su habilidad para reconfigurar din\u00e1micamente conexiones con el fin de procesar est\u00edmulos y responder correctamente a ellos.<\/p>\n
Ahora, investigadores de la Universidad de Tohoku (Sendai, Jap\u00f3n) y de la Universidad de Barcelona han usado herramientas de neuroingenier\u00eda para dise\u00f1ar circuitos neuronales in vitro que reproducen la capacidad de segregaci\u00f3n e integraci\u00f3n de los circuitos cerebrales y que permiten entender las claves de la reconfiguraci\u00f3n din\u00e1mica del cerebro. El estudio ha sido publicado en la revista Science Advances.<\/p>\n
Seg\u00fan explican los autores, la reconfiguraci\u00f3n din\u00e1mica es el reforzamiento o debilitamiento de enlaces mediante un aumento o disminuci\u00f3n de la actividad neuronal. Cuando esta reconfiguraci\u00f3n conduce a una mayor cohesi\u00f3n entre diferentes circuitos neuronales del cerebro, se dice que este se integra, y cuando disminuye la cohesi\u00f3n, se dice que se segrega.<\/p>\n
\u201cEste estudio demuestra la importancia de la organizaci\u00f3n modular para maximizar la flexibilidad de un circuito neuronal. Tambi\u00e9n ilustra el potencial de las herramientas in vitro y los modelos biof\u00edsicos para avanzar en la comprensi\u00f3n de fen\u00f3menos colectivos en un sistema complejo tan fascinante y rico como el cerebro\u201d, explica Jordi Soriano investigador de la UB y coautor del trabajo.<\/p>\n
Intercambio r\u00e1pido de informaci\u00f3n entre circuitos<\/strong><\/p>\n La integraci\u00f3n est\u00e1 asociada al intercambio r\u00e1pido de informaci\u00f3n entre circuitos muy lejanos y diferentes, mientras que la segregaci\u00f3n est\u00e1 asociada al procesamiento de informaci\u00f3n en circuitos localizados. Lo que hace \u00fanico al cerebro es que continuamente pasa de un estado segregado a uno integrado, seg\u00fan la naturaleza y fuerza de los est\u00edmulos.<\/p>\n Esta reconfiguraci\u00f3n din\u00e1mica evita crear y destruir conexiones f\u00edsicas continuamente, una estrategia tan poco efectiva como energ\u00e9ticamente costosa. As\u00ed, por ejemplo, los est\u00edmulos que nos llegan mediante vista, o\u00eddo y olfato se procesan de manera segregada en la corteza cerebral para luego integrarse parcial o totalmente seg\u00fan las necesidades. Mientras estamos viendo una pel\u00edcula, integramos im\u00e1genes y sonidos, ignorando los olores y otros est\u00edmulos. Pero cuando notamos olor a quemado, se alerta al cerebro para que integre y analice toda la informaci\u00f3n posible y tomemos decisiones urgentes.<\/p>\n A pesar de la importancia de la integraci\u00f3n y la segregaci\u00f3n, los mecanismos biof\u00edsicos ligados a la reconfiguraci\u00f3n din\u00e1mica a\u00fan no se conoc\u00edan bien. Adem\u00e1s, tampoco se entend\u00eda hasta qu\u00e9 punto la capacidad de integraci\u00f3n-segregaci\u00f3n es sensible al n\u00famero de conexiones f\u00edsicas existentes entre regiones cerebrales.<\/p>\n El modelo de cerebro in vitro que han desarrollado los investigadores consiste en cuatro m\u00f3dulos interconectados, cada uno de los cuales representa un circuito neuronal especializado (por ejemplo, en la vista o en el o\u00eddo).<\/p>\n Los cuatro m\u00f3dulos est\u00e1n recubiertos de prote\u00ednas adhesivas y nutrientes donde se desarrollan neuronas, que se conectan entre ellas dentro de un m\u00f3dulo y con otras neuronas en m\u00f3dulos lejanos. La neuroingenier\u00eda de precisi\u00f3n permite controlar cu\u00e1ntas conexiones pasan de un m\u00f3dulo a otro y, por tanto, permite ajustar el grado de acoplamiento f\u00edsico entre m\u00f3dulos. En este modelo los est\u00edmulos corresponden a activaciones espont\u00e1neas de neuronas.<\/p>\n Utilizando microscopia de fluorescencia de calcio para detectar las activaciones neuronales, los investigadores han estudiado la capacidad del circuito para integrarse o segregarse espont\u00e1neamente seg\u00fan el grado de conectividad entre los m\u00f3dulos, entre otros factores.<\/p>\n Pulsos de actividad neuronal<\/strong><\/p>\n \u201cLo que hemos observado es que el circuito est\u00e1 permanentemente integrado o segregado cuando el n\u00famero de conexiones entre m\u00f3dulos es demasiado grande o demasiado peque\u00f1o. El circuito \u00f3ptimo es aquel en que los cuatro m\u00f3dulos tienen una conectividad justo por debajo de la m\u00ednima para integrarse, de forma que los pulsos de actividad neuronal son suficientes para reforzar puntualmente las conexiones y completar la integraci\u00f3n.<\/p>\n En la pr\u00e1ctica, este circuito \u00f3ptimo activado espont\u00e1neamente trabaja en un r\u00e9gimen donde coexisten integraci\u00f3n y segregaci\u00f3n\u201d, apunta Hideaki Yamamoto, investigador de la Universidad de Tohoku.<\/p>\n El experto puntualiza que \u201cla din\u00e1mica observada todav\u00eda est\u00e1 muy lejos de la complejidad del cerebro real, pero hemos podido conseguir detalles sobre los mecanismos fundamentales que perfilan la din\u00e1mica del cerebro\u201d.<\/p>\n Fuente: SINC<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Una de las caracter\u00edsticas m\u00e1s importantes y sorprendentes del cerebro es su habilidad para reconfigurar din\u00e1micamente conexiones con el fin de procesar est\u00edmulos y responder correctamente a ellos.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":12730,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[56],"tags":[],"class_list":["post-12729","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia"],"yoast_head":"\n