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Nueva 'mini-computadora neural' descubierta en el cerebro
Los neurocientíficos han descubierto que las dendritas (proyecciones en forma de rama de neuronas en el cerebro) que antes se consideraban pasivas, procesaban activamente la información. El descubrimiento de esta llamada mini-computadora cerebral podría proporcionar una mejor comprensión de los trastornos neurológicos.
Los neurocientíficos del University College London (UCL) en el Reino Unido y la Universidad de Carolina del Norte (UNC) en Chapel Hill hicieron este descubrimiento, que fue publicado recientemente en la revista Naturaleza, después de años de investigación.
"De repente, es como si el poder de procesamiento del cerebro fuera mucho mayor de lo que originalmente pensamos", dice Spencer Smith, profesora asistente de la Facultad de Medicina de la UNC.
El equipo observa que investigaciones previas han demostrado que las dendritas usan moléculas que soportan picos eléctricos en los axones, fibras nerviosas que dirigen los impulsos eléctricos lejos del cuerpo de la célula, para crear picos eléctricos ellos mismos.
Sin embargo, no estaba claro si nuestra actividad cerebral normal usa esos picos de las dendritas. Los neurocientíficos descubrieron que las dendritas procesan activamente señales de entrada neuronales por sí mismas, actuando como "mini-computadoras neurales".
Procesamiento local dentro de las dendritas
Para demostrar esto, los dos equipos de científicos a ambos lados del Océano Atlántico llevaron a cabo una serie de experimentos detallados que abarcaron varios años.
Una pipeta conectada a una dendrita en el cerebro de un ratón permitió a los investigadores medir la actividad eléctrica, como un pico dendrítico. Crédito: Cortesía de Spencer Smith.
Al unir electrodos microscópicos de pipeta de vidrio a una dendrita neuronal en el cerebro de un ratón, el equipo pudo "escuchar" el proceso de señalización eléctrica.
Después de comenzar en el laboratorio del autor principal Michael Hausser en UCL, el equipo de UNC continuó la investigación registrando las señales eléctricas de las dendritas en los cerebros de los ratones que estaban despiertos o anestesiados.
Luego, mientras los ratones veían los estímulos visuales en una pantalla, los científicos observaron un extraño patrón de señales eléctricas en las dendritas.
En efecto, encontraron que dependiendo del estímulo visual que los ratones observaron, los picos dendríticos "ocurrieron selectivamente", mostrando que las dendritas estaban procesando lo que el animal estaba viendo.
Cuando el equipo llenó las neuronas con colorante de calcio, pudieron registrar evidencia visual de los picos dendríticos, revelando que las dendritas disparaban picos eléctricos, mientras que otras partes de la neurona no lo hacían.
Smith señala que los picos resultaron del procesamiento local dentro de las dendritas:
"Todos los datos apuntan a la misma conclusión. Las dendritas no son integradores pasivos de los impulsos sensoriales, sino que también parecen ser una unidad computacional".
Implicaciones para los trastornos neurológicos
Los investigadores dicen que sus hallazgos podrían cambiar la forma en que la comunidad científica piensa sobre cómo funciona el circuito neuronal en el cerebro.
"Imagine que está realizando ingeniería inversa de una pieza de tecnología alienígena", dice Smith, "y lo que pensó era que el cableado simple resulta ser transistores que computan información. Así es como es este hallazgo. Es emocionante pensar en las implicaciones".
El equipo de UNC planea realizar más investigaciones sobre lo que podría desempeñar este nuevo papel de las dendritas en los circuitos cerebrales, particularmente en condiciones en las que la integración de las señales dendríticas puede funcionar mal.
Spencer Smith explicó a Noticias médicas hoy cómo los hallazgos de su equipo pueden ayudar a la comunidad médica a comprender mejor los trastornos neurológicos:
"Es tremendamente difícil desarrollar tratamientos para trastornos neurológicos como el autismo y la esquizofrenia, porque no entendemos cómo funciona el cerebro sano, y menos qué falla en esas enfermedades. Así, la investigación básica de la neurociencia, como nuestro estudio, es un paso esencial en el largo camino hacia nuevos tratamientos. Esta es una de las principales motivaciones detrás de la Iniciativa BRAIN del presidente Obama ".
Agregó que si otras investigaciones futuras "revelan que algunas enfermedades tienen una punción dendrítica disfuncional como componente, entonces podría ser posible desarrollar tratamientos porque hay muchas drogas que pueden afectar la actividad eléctrica de las neuronas".
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