Jueves, 14.12.2017 - 23:36 h

Científicos descubren un nuevo mecanismo de formación de las redes cerebrales

Saber cómo funciona el cerebro normal es un paso importante para entender la naturaleza de las afecciones neurológicas

Científicos descubren un nuevo mecanismo de formación de las redes cerebrales

Científicos de la Escuela de Medicina de Baylor, en Texas, Houston (Estados Unidos), han descubierto que las redes de células o neuronas inhibitorias del cerebro se desarrollan a través de un mecanismo opuesto al seguido por las redes excitatorias, como se informa en un artículo sobre su trabajo que se publica en 'Nature Neuroscience'.

Las neuronas excitadoras esculpen y refinan mapas del mundo externo a lo largo del desarrollo y la experiencia, mientras que las neuronas inhibidoras forman mapas que se amplían con la maduración. Este hallazgo añade una nueva pieza al rompecabezas de cómo el cerebro organiza y procesa la información.

Saber cómo funciona el cerebro normal es un paso importante para entender la naturaleza de las afecciones neurológicas y abre la posibilidad de encontrar tratamientos en el futuro. "El cerebro representa al mundo externo como mapas específicos de actividad creados por redes de neuronas", explica el autor principal, Benjamin Arenkiel, profesor asociado de Genética Molecular y Humana y de Neurociencia en la Escuela Baylor, que estudia mapas neuronales en sistema olfativo del ratón de laboratorio.

"La mayoría de estos mapas se han estudiado en los circuitos excitatorios del cerebro porque las neuronas excitatorias en la corteza superan a las neuronas inhibidoras", detalla. Los estudios de mapas excitatorios han revelado que comienzan como una red difusa y solapada de células.

"Con el tiempo --detalla Arenkiel-- la experiencia esculpe este patrón difuso de actividad en áreas mejor definidas, de manera que los bigotes de ratón individuales, por ejemplo, están representados por segmentos discretos de la corteza cerebral. Esta progresión desde un patrón difuso a un patrón refinado se produce en muchas áreas del cerebro".

Además de las redes excitatorias, el cerebro tiene redes inhibitorias que también responden a estímulos externos y regulan la actividad de las redes neuronales, pero el desarrollo de las redes inhibitorias sigue siendo un misterio. En esta investigación, Arenkiel y sus colegas estudiaron el desarrollo de mapas de las neuronas inhibidoras en el sistema olfativo del ratón.CIRCUITOS EXCITATORIOS E INHIBITORIOS, DESARROLLADOS DE MANERA OPUESTA

"A diferencia de la vista, el oído u otros sentidos, el sentido del olfato en el ratón detecta aromas discretos de una gran variedad de moléculas", subraya Arenkiel.

Los ratones pueden detectar una gran cantidad de aromas gracias en parte a una compleja red de neuronas inhibidoras. Las neuronas inhibidoras son el tipo más abundante de células en el área del cerebro del ratón dedicada a procesar el olor y para respaldar esta red, se agregan continuamente neuronas inhibitorias recién nacidas y se integran en los circuitos.

Arenkiel y sus colegas siguieron los caminos de estas nuevas neuronas añadidas en el tiempo para determinar cómo se desarrollan los circuitos inhibidores. En primer lugar, etiquetaron genéticamente las células para que brillaran cuando las neuronas estaban activas. Luego, ofrecieron olores individuales a los ratones y grabaron visualmente a través de un microscopio las áreas o redes del cerebro que resplandecían por cada olor que el animal vivo y anestesiado olía. Los científicos repitieron el experimento varias veces para determinar cómo las redes cambiaban cuando el roedor aprendió a identificar cada olor.

Los investigadores esperaban que las redes inhibidoras madurasen de una manera similar a la de las redes excitatorias; es decir, cuanto más experimentaba el animal un olor, mejor se definirían las redes de actividad. Sorprendentemente, descubrieron que los circuitos cerebrales inhibitorios del sentido del olfato del ratón se desarrollan de manera opuesta a los circuitos excitatorios.

En lugar de convertirse en áreas definidas de manera estrecha, los circuitos inhibidores se vuelven más amplios. Gracias a este nuevo hallazgo, los científicos ahora entienden mejor cómo el cerebro organiza y procesa la información. Arenkiel y sus colegas piensan que las redes inhibitorias trabajan mano a mano con las redes excitatorias.

En concreto, proponen que la interacción entre redes excitatorias e inhibitorias puede compararse con una red de carreteras (redes excitatorias) cuyo tráfico está regulado por una red de semáforos (redes inhibitorias). Los autores sugieren que la formación de mapas neuronales útiles depende de redes inhibitorias que impulsen el refinamiento de las redes excitatorias y que esta nueva información será esencial para desarrollar nuevos enfoques para reparar el tejido cerebral.

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