Apagones en la corteza cerebral explican el comportamiento en red de las neuronas

Un estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sicences (PNAS), y liderado por investigadores del IDIBAPS, explica porqué las neuronas tienen una actividad correlacionada, es decir, por qué no actúan de forma independiente, y el hecho de que una neurona emita impulsos hace que las demás lo hagan. Los investigadores han descubierto que esto es debido a que durante períodos breves de tiempo el cerebro silencia su actividad y las neuronas dejan de disparar impulsos a la vez. El Dr. Jaime de la Rocha, jefe del grupo IDIBAPS Dinámica de Circuitos Corticales, es el autor principal del trabajo, cuya primera firmante es la Dra. Gabriela Mochol.

Las neuronas, cuando no responden a estímulos o están implicadas en generar algún comportamiento, emiten impulsos eléctricos de modo espontáneo a un promedio de 2-3 disparos por segundo. La forma de hacerlo es aleatoria e irregular y constituye lo que se conoce como variabilidad neuronal. Durante años, esta variabilidad ha sido objeto de estudio tanto experimental como teórico para tratar de determinar cómo se genera y las implicaciones que tiene en el procesamiento de la información en el cerebro. Los investigadores del IDIBAPS se han centrado en estudiar si la variabilidad de cada neurona es independiente o no, y cuál es la causa de una posible interdependencia, a través del estudio de la actividad medida simultáneamente en grupos de unas 100 neuronas de la corteza auditiva de ratas en condiciones de anestesia.

Los resultados muestran que la actividad de las neuronas está correlacionada porque la red de la que forman parte tiene tendencia a silenciarse durante periodos muy breves de tiempo, de unos 100-200 milisegundos, que ocurren de forma aleatoria. “Es como si el circuito de miles de neuronas tuviese dos modos de operación: uno en el que las neuronas disparan 2-3 impulsos por segundo de forma independiente y otro en el que todas las neuronas se silencian”, explica el Dr. de la Rocha. “Nuestra hipótesis es que cuando la información debe procesarse de un modo fiable, el número y la duración de silencios disminuye y las neuronas emiten impulsos de forma independiente y, cuando las exigencias para el procesamiento no son elevadas, la red de neuronas se permite tener estos pequeños silencios a modo de descanso”, añade.

Estos resultados aportan información sobre los mecanismos responsables de la variabilidad neuronal y sobre su efecto en el funcionamiento del cerebro. Aunque los experimentos se realizaron en condiciones de anestesia, los periodos de silencio también se producen cuando el animal está despierto. Así, se abre la puerta al estudio sobre si los periodos de silencio en sujetos despiertos pueden tener impacto en el comportamiento dando lugar a una peor representación y procesamiento de los estímulos sensoriales.