La detección y discriminación de secuencias temporales es fundamental para la función cerebral y es la base de la percepción, la cognición y la respuesta motora. ¿Cuántas neuronas hacen falta para distinguir una secuencia temporal? Según un estudio publicado en Science por investigadores del University College de Londres (Reino Unido) liderados por Tiago Branco una sola, de hecho uno de los minúsculos receptores de las conexiones sinápticas de la neurona, llamados dendritas, puede distinguir con mucha eficacia entre diferentes secuencias temporales en la información de entrada. Esto supone una revolución tanto en la estimación de la capacidad de cálculo del cerebro como en la misma base de cómo se realiza dicha computación que, hasta ahora, se pensaba que requería grandes cantidades de neuronas trabajando juntas.
El cerebro es realmente bueno procesando secuencias de información provenientes del mundo exterior. Por ejemplo, los ordenadores modernos aún tienen sus dificultades para seguir y decodificar una secuencia rápida de palabras habladas que, sin embargo, un niño de cinco años no tendría dificultad alguna en procesar. Aún no se sabe a ciencia cierta qué es lo que hace al cerebro tan bueno a la hora de distinguir una secuencia de acontecimientos de otra, pero la hipótesis de trabajo era que esta tarea era desempeñada por una gran red de neuronas trabajando coordinadamente.
Los investigadores estudiaron las áreas del cerebro que son responsables de procesar la información sensorial proveniente de los ojos y de la cara, en concreto las neuronas piramidales del córtex del ratón [en la imagen, neurona piramidal]. Para explorar cómo estas neuronas respondían a la variación en el orden de un número de inputs, los científicos usaron un láser para activar las dendritas [en la imagen, las ramificaciones que parten del soma celular de la neurona, la mancha verde central] siguiendo pautas muy definidas y registraron las respuestas eléctricas de las neuronas.
El láser produce la fotoliberación de glutamato por absorción de dos fotones; este glutamato, un neurotransmisor, “simula” la actividad sináptica natural de una neurona actuando sobre otra. El mecanismo es generalizable a dendritas de diferentes tipos de neuronas.
Sorprendentemente encontraron que cada secuencia producía una respuesta diferente, incluso cuando se enviaba a una sola dendrita. A partir de estos datos y usando un modelo teórico, el grupo de Branco también demuestra que la probabilidad de que se pueda distinguir dos secuencias entre sí es llamativamente alta.
Lo dicho, ¡la revolución!
Referencia:
Creo que la neurociencia se está volviendo más abstracta que la mecánica cuántica. Todavía ronda por mi cabeza la frase de Pere Stupinya: "Sobre el enigma de la conciencia: ninguna de mis neuronas individuales es consciente de su propia existencia, y sin embargo, el conjunto se autorreconoce. ¿De dónde sale esta ilusión? ¿Hay alguna estructura o proceso fisiológico fundamental en su emergencia?"
ResponderEliminarAlucinante...