Se encontró una señal sin precedentes en el cerebro humano

Los científicos han descubierto una célula única de la célula mensajera que se encuentra en el cerebro humano y que no existía antes. Curiosamente, el descubrimiento sugiere que nuestros cerebros pueden ser unidades de cálculo incluso más poderosas de lo que pensamos.

A principios del año pasado, investigadores de los institutos alemán y griego informaron que había un mecanismo en las células corticales externas del cerebro que generaba automáticamente una nueva señal «gradual» que podría proporcionar a las neuronas individuales otra forma de realizar sus funciones lógicas.

Al medir la actividad eléctrica en secciones de tejido extraídas durante la cirugía en pacientes epilépticos y analizar su estructura con un microscopio fluorescente, los neurólogos encontraron que las células individuales en la corteza del árbol usan no solo iones de sodio ordinarios para «disparar» sino también calcio.

Esta combinación de iones cargados positivamente desencadenó ondas de voltaje que nunca antes se habían visto, llamadas potencial de acción dendrítico mediado por calcio o dCaAP.

Los cerebros, especialmente la diversidad humana, a menudo se comparan con las computadoras. La analogía tiene sus límites, pero en algunos niveles realizan tareas con tales caballos.

Ambos usan energía de voltaje para realizar varias operaciones. En las computadoras, es una corriente bastante simple de electrones llamados transistores.

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

En lugar de transistores, las neuronas controlan estos mensajes químicamente en los extremos de las ramas llamadas dendritas.

«Las dendritas son importantes para comprender el cerebro, porque son la base que determina el poder computacional de las neuronas individuales», dice un neurólogo de la Universidad de Humboldt. Matthew Larkum le dijo a Walter Beckwith En la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia en enero de 2020.

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

Ésta es la base lógica de nuestro cerebro. Ondas de voltaje que pueden comunicarse colectivamente con dos caballos. O: Y: mensaje (si x: և: y está activado, el mensaje se transmite); o: O: mensaje (si x: o: y está activado, el mensaje se transmite).

En ninguna parte es esto más complicado que en la parte exterior densa y arrugada del sistema nervioso central humano. corteza cerebral Las segundas y terceras capas más profundas son particularmente densas, llenas de ramas que realizan funciones de alta calidad que asociamos con la sensación, el pensamiento y el control motor.

Fueron los tejidos de estas capas los que los investigadores observaron en detalle, uniendo las células a un dispositivo llamado pinza de parche somatodendrítica para enviar potenciales activos hacia arriba desde cada nervio, registrando sus señales.

«Hubo un momento ‘Eureka’ cuando vimos por primera vez el potencial de acción dendrítica». dijo Larkum,

Para asegurarse de que el descubrimiento no fuera exclusivo de las personas con epilepsia, verificaron dos veces sus resultados en un puñado de muestras tomadas de tumores cerebrales.

Antes de que el equipo hiciera tales intentos en ratas, los tipos de señales que observaron mientras las células humanas zumbaban eran muy diferentes.

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

Encontrar el potencial de acción mediado por calcio es bastante emocionante. Pero la simulación del funcionamiento de este nuevo tipo sensible de señal en el caparazón fue una sorpresa.

Además de la lógica Y: և: O:– funciones de tipo, estas neuronas individuales podrían funcionar como: «Exclusivo» O: (XOR:) intersecciones, que permiten una señal solo cuando otra señal se evalúa de cierta manera.

«Tradicionalmente, XOR: Se supone que la operación requiere una solución de red «. escribieron los investigadores,

Se necesita más trabajo para ver cómo se comportan las dCaAP en las neuronas ոն del sistema vivo. Sin mencionar que es algo humano que tales mecanismos se hayan desarrollado en otras partes del reino animal.

La tecnología también busca nuestro propio sistema nervioso para inspirarnos a desarrollar mejores equipos. Saber que nuestras células individuales tienen algunos trucos puede conducir a nuevas formas de conectar transistores en red.

Cómo se traduce exactamente esta nueva herramienta lógica en una sola célula nerviosa comprimida en funciones superiores será una pregunta para los futuros investigadores.

Este estudio fue publicado en: Ciencias:,

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