Se ha descubierto en el cerebro humano un tipo de señal nunca antes vista

Los científicos han descubierto una forma única de mensajería celular que se produce en el cerebro humano y que nunca antes se había visto. Curiosamente, este hallazgo sugiere que nuestros cerebros pueden ser unidades de cálculo más poderosas de lo que pensamos.

A principios del año pasado, investigadores de institutos de Alemania y Grecia informaron de un mecanismo en las células corticales externas del cerebro que produce una nueva señal de ‘gradiente’ por sí misma, que de otro modo podría equipar a las neuronas individuales para realizar sus funciones lógicas.

Al medir la actividad eléctrica en secciones de tejido extraídas durante la cirugía en pacientes con epilepsia y analizar su estructura mediante microscopía de fluorescencia, los neurólogos han descubierto que las células individuales de la corteza cerebral utilizan no solo los iones de sodio habituales para “disparar”, sino también calcio.

Esta combinación de iones cargados positivamente liberó ondas de voltaje nunca antes vistas, conocidas como potenciales de acción dendríticos mediados por calcio, o dCaAP.

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

Ambos utilizan la potencia del potencial eléctrico para realizar diferentes operaciones. En las computadoras, esto tiene la forma de un flujo de electrones bastante simple a través de uniones llamadas transistores.

En las neuronas, la señal tiene la forma de una onda de canales de apertura y cierre que intercambian partículas cargadas como sodio, cloruro y potasio. Este pulso de iones fluidos se llama Potencial de trabajo.

En lugar de transistores, las neuronas conducen 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. Matthew Larcom le dijo a Walter Beckwith en la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia en enero de 2020.

Las dendritas son las señales de tráfico de nuestro sistema nervioso. Si el potencial de acción es lo suficientemente grande, se puede transmitir a otros nervios, que pueden bloquear o transmitir el mensaje.

Estos son los fundamentos de nuestros cerebros: ondas de voltaje que se pueden comunicar colectivamente de dos formas: Y el mensaje (si x Y el y está encendido, se pasa el mensaje); o un o mensaje (si x o y se activa, se pasa el mensaje).

En ninguna parte se puede decir más intrincadamente que en la parte exterior densa y arrugada del sistema nervioso central humano; corteza cerebral. La segunda y tercera capas profundas son particularmente gruesas, repletas de ramas que realizan funciones de alto nivel que asociamos con la sensación, el pensamiento y el control motor.

Los investigadores observaron más de cerca los tejidos de estas capas, uniendo las células a un dispositivo llamado sinapsis de parche neuronal somático para enviar potenciales energéticos hacia arriba y hacia abajo de cada neurona, registrando sus señales.

“Hubo un momento ‘eureka’ cuando vimos por primera vez el potencial de la acción dendrítica”, Larcom dijo.

Para asegurarse de que los hallazgos no fueran exclusivos de las personas con epilepsia, revisaron sus hallazgos en algunas muestras de tumores cerebrales.

Mientras que el equipo realizó experimentos similares en ratones, los tipos de señales que observaron viajando a través de las células humanas eran muy diferentes.

Es importante destacar que cuando dosificaron a las células con un bloqueador de los canales de sodio llamado tetrodotoxina, aún encontraron una señal. Con solo bloquear el calcio, todos se calmaron.

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

Además de la lógica Y el Y el oPor el tipo de funciones, estas neuronas individuales pueden funcionar ‘exclusivo’ o (XOR) intersecciones, que solo permite una señal cuando otra señal está categorizada de cierta manera.

“Tradicionalmente, XOR Se cree que el proceso requiere una solución de red “. Los investigadores escribieron كتب.

Es necesario trabajar más para descubrir cómo se comportan las dCaAP en neuronas enteras y en un sistema vivo. Sin mencionar si era algo humano o si se habían desarrollado mecanismos similares en otras partes del reino animal.

La tecnología también busca inspiración en nuestro sistema nervioso sobre cómo desarrollar mejores dispositivos; Saber que nuestras células individuales tienen algunos otros trucos bajo la manga podría conducir a nuevas formas de conectar transistores en red.

Cómo esta nueva herramienta lógica se traduce en una sola neurona a funciones superiores es una pregunta que los futuros investigadores deben responder.

Esta investigación fue publicada en Ciencias.

Una versión de este artículo se publicó originalmente en enero de 2020.

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