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Formas y funciones de plasticidad sináptica

  • Autor/autores: Jeffrey C. Magee y Christine Grienberger



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Artículo | 22/06/2024

Un objetivo fundamental de la neurociencia es comprender cómo los cerebros producen los comportamientos aprendidos o adaptativos que permiten a los animales prosperar en entornos complejos. La idea central predominante es que el aprendizaje está asociado con cambios persistentes impulsados por la experiencia en el cerebro, que posteriormente ayudan a los animales a realizar con &eac...

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Un objetivo fundamental de la neurociencia es comprender cómo los cerebros producen los comportamientos aprendidos o adaptativos que permiten a los animales prosperar en entornos complejos.


La idea central predominante es que el aprendizaje está asociado con cambios persistentes impulsados por la experiencia en el cerebro, que posteriormente ayudan a los animales a realizar con éxito tareas importantes como la adquisición de necesidades como alimento y refugio, evitando al mismo tiempo las molestias que acompañan a las lesiones o la depredación.


Este comportamiento es complicado y requiere una percepción precisa de los elementos sensoriales del entorno, una capacidad para tomar decisiones adecuadas y una habilidad para moverse apropiadamente dentro del entorno. Además, los sistemas sensorial y motor son imperfectos y sigue siendo imposible percibir nada sobre el futuro. Por lo tanto, también es importante que el cerebro genere inferencias y predicciones sobre el mundo que puedan llenar vacíos de percepción, corregir órdenes motoras inapropiadas y guiar la toma de decisiones.


Debido a esta complejidad, el proceso de adquirir un comportamiento adaptativo particular implica modificaciones en muchas regiones del cerebro, y el sitio real de los ajustes se encuentra dentro de las neuronas individuales que componen estas regiones. Al final, las adaptaciones deberían manifestarse como alteraciones en la capacidad de respuesta de las neuronas a patrones de entrada particulares. Es decir, los cambios adaptativos deberían alterar las transformaciones de entrada-salida de las neuronas dentro de una región determinada para que la población neuronal pueda realizar mejor los cálculos específicos que permitan comportamientos exitosos (por ejemplo, percepción mejorada, mapeos de valor de acción mejorados, movimiento eficiente).


Si bien parece probable que existan múltiples mecanismos involucrados en una función tan importante, aquí nos centramos en solo uno: las alteraciones dependientes de la experiencia en la fuerza de las conexiones sinápticas entre las neuronas. Durante muchas décadas se ha planteado la hipótesis de que los cambios duraderos en los pesos sinápticos dentro de redes particulares median en la configuración de la actividad de la población neuronal relevante para la tarea. Como resultado, ha habido una extraordinaria cantidad de trabajo experimental, teórico y técnico/de ingeniería que ha resultado en decenas de miles de manuscritos publicados y numerosos dispositivos que impactan la vida.


No es sorprendente que la plasticidad sináptica sea casi omnipresente en todo el cerebro y se haya informado de una variedad de formas. Nuestro objetivo aquí no es examinar estas diversas formas, sino agruparlas ampliamente en varias categorías, quizás superpuestas, y presentar de manera aproximada la comprensión actual de sus diferentes elementos fundamentales y capacidades funcionales. Luego dirigimos nuestra atención a una plasticidad que se descubrió recientemente y que subyace a los campos de lugar en el área CA1 del hipocampo, porque parece combinar de manera única características de las diferentes formas de plasticidad, lo que le permite distintas habilidades.


El área CA1 del hipocampo es crucial para la navegación espacial y la memoria. La plasticidad en esta región permite la formación de campos de lugar, donde neuronas específicas se activan en respuesta a la posición del animal en el espacio. Este fenómeno es fundamental para la capacidad de los animales de navegar y recordar ubicaciones. La plasticidad sináptica en el CA1 combina características de plasticidad de largo plazo (LTP) y de corto plazo (STP), permitiendo adaptaciones rápidas y sostenidas en la actividad neuronal.


En resumen, los cerebros producen comportamientos aprendidos y adaptativos a través de cambios persistentes en las conexiones sinápticas, que mejoran la capacidad de las neuronas para responder a patrones de entrada específicos. La plasticidad sináptica en el hipocampo y otras regiones cerebrales es clave para esta adaptación, permitiendo a los animales prosperar en entornos complejos. La comprensión de estos mecanismos es crucial para el avance de la neurociencia y el desarrollo de intervenciones que mejoren la función cerebral en condiciones patológicas.


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