Cálculos matemáticos simples subyacen en circuitos cerebrales

El descubrimiento de cómo unas neuronas inhiben otras arroja luz sobre el autismo y otras enfermedades neurológicas.

Mapa óptico de inhibición funcional de las neuronas

Mapa óptico de inhibición funcional de las neuronas

Neurocientíficos del MIT reportaron que dos grandes grupos de células cerebrales reprimen la actividad neuronal de una forma específicamente matemática: un primer tipo resta de la activación total al tiempo que otra la divide.

El cerebro tiene miles de millones de neuronas organizadas en circuitos complejos que nos permite percibir el mundo, controlar nuestros movimientos y tomar decisiones. El desciframiento de estos circuitos es crítico para la comprensión de como funciona el cerebro y qué sucede con las enfermedades neurológicas.

“Son cálculos simples pero muy profundos”, indicó Mriganka Sur, autor principal del artículo en Nature. “El mayor reto para la neurociencia es la conceptualización de grandes cantidades de información dentro de un marco que pueda ser calculado. Ha sido un misterio la manera en que estos tipos de células logran esto.”

En este estudio, los investigadores querían ver como la activación de estos neuronas inhibidoras influenciarían la manera en que el cerebro procesa la entrada visual  -en el estudio fue de barras horizontales, verticales e inclinado. Cuando un estímulo como este se presenta, las células individuales en el ojo responden a los puntos de luz y envían la información al tálamo, que lo transmite la corteza visual. La información permanece espacialmente codificada mientras viaja por todo el cerebro, por lo que la barra horizontal activará líneas correspondientes de células en el cerebro.

Esas células también reciben señales inhibitorias, que ayudan a una respuesta fina y previenen la sobreestimulación. El equipo del MIT descubrió que estas señales inhibitorias tienen dos efectos distintos: inhibición ocasionada por neuronas SOM resta del monto total de actividad en las células objetivo, mientras que las neuronas PV divide el monto total de actividad en las células objetivo.

“Ahora que por fin tenemos la tecnología para separar estos circuitos, podemos ver qué hace cada componente y descubrimos existe una lógica profunda en el diseño natural de estas redes”, indicó Nathan R. Wilson co-autor del estudio.

El descubrimiento podría ayudar a los científicos a aprender más sobre las enfermedades que se creía causadas por desequilibrios en la excitación e inhibición cerebral, incluyendo autismo, esquizofrenia y desorden bipolar.

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