Encuentran que regiones del cerebro se reconectan

Los científicos han probado por primera vez que redes ampliamente distribuidas de nervios en el cerebro pueden reorganizarse esencialmente cuando es necesario.

Científicos del Instituto Max Planck de Cibernética Biológica (Tübingen, Alemania) han tenido éxito demostrando por primera vez que las actividades de partes grandes del cerebro pueden ser alteradas a largo plazo. Este descubrimiento fue logrado por medio de estimulación experimental de las células nerviosas en el hipocampo. Usando una combinación de resonancia magnética funcional (fMRI), micro-estimulación, y electrofisiología, los científicos pudieron rastrear cómo poblaciones grandes de células nerviosas en el cerebro anterior se reorganizan. Esta región del cerebro está activa cuando recordamos algo o nos orientamos espacialmente. Los conocimientos ganados en esta investigación representan la primera validación experimental de que partes grandes del cerebro cambian cuando se realizan los procesos de aprendizaje. El estudio fue publicado en la revista Current Biology en Marzo 10 de 2009.

Los científicos se refieren a las características por las cuales las sinapsis, células nerviosas, o áreas enteras del cerebro cambian dependiendo de su uso como plasticidad neuronal. Es un mecanismo esencial de los procesos de aprendizaje y memoria. La explicación de este fenómeno en las redes neurales con sinapsis compartidas se remonta al postulado de aprendizaje Hebbian propuesto por el psicólogo Donald Olding Hebb en 1949: cuando una célula nerviosa A permanentemente y repetidamente estimula otra célula nerviosa B, la sinapsis se altera en tal forma que la transmisión de la señal se vuelve más eficiente. Como resultado, la membrana potencial en la neurona receptora aumenta. Este proceso de aprendizaje, cuya duración puede variar de unos pocos minutos a una vida entera, fue investigado intensivamente en el hipocampo.

Un número grande de estudios desde entonces han mostrado que el hipocampo juega un papel clave en la capacidad de memoria y la orientación espacial en animales y humanos. Similar a la corteza, el hipocampo consta de millones de células nerviosas que están ligadas por medio de sinapsis. Las células nerviosas se comunican una con otra por medio de los tan llamados "potenciales de acción": impulsos eléctricos que son enviados desde las células transmisoras hasta las células receptoras. Si esos potenciales de acción se vuelven más frecuentes, más rápidos, o mejor coordinados, la transmisión de la señal entre las células se puede fortalecer, generando un proceso llamado potenciación a largo plazo (LTP), por medio de la cual la transmisión de la señal se fortalece permanentemente. El proceso detrás de este proceso se ve como la base del aprendizaje.

Aunque los efectos de la potenciación a largo plazo dentro del hipocampo han sido conocidos durante largo tiempo, hasta ahora no era claro cómo los cambios sinápticos en esta estructura pueden influenciar las actividades de las redes neuronales enteras fuera del hipocampo, por ejemplo, las redes corticales. Científicos, trabajando con el Dr. Nikos Logothetis, director del Instituto Max Planck de Cibernética Biológica, han investigado este fenómeno sistemáticamente por primera vez. Lo que es significativo acerca de su estudio es la manera en que se combinan métodos diferentes: mientras el escáner de RM suministra imágenes del flujo sanguíneo en el cerebro, y por lo tanto, una medida indirecta de la actividad de redes neuronales grandes, los electrodos en el cerebro miden los potenciales de acción directamente, y por lo tanto la fortaleza de la conducción del nervio. Salió de los experimentos que el refuerzo de la transmisión de estimulación generado de esta manera se mantuvo después de la estimulación experimental.

"Tuvimos éxito en demostrar la reorganización a largo plazo en las redes nerviosas con base en la actividad alterada en las sinapsis”, explicó el Dr. Santiago Canals, un investigador de Max Planck. Los cambios se reflejaron en mejor comunicación entre los hemisferios del cerebro y el fortalecimiento de las redes en el sistema límbico y la corteza. A pesar de que la corteza es responsable, entre otras cosas, la percepción sensorial y el movimiento, el sistema límbico procesa emociones y es parcialmente responsable de la urgencia del comportamiento instintivo de acuerdo con los investigadores.

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Max Planck Institute for Biological Cybernetics