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Crear o borrar recuerdos: uno de los procesos de nuestro cerebro develado

El cerebro es uno de los órganos más complejos del ser humano. Tratando de simplificar, dentro de sus funciones principales se encuentran gestionar la actividad del sistema nervioso central, y ejercer un control centralizado de los otros órganos de nuestro cuerpo. Históricamente, uno de los grandes enigmas de nuestro cerebro era como funcionaba este órgano para almacenar o borrar información utilizando las neuronas. Un equipo de investigadores de la Universidad de Montreal pudo develar algunos de los secretos de estas células nerviosas y descubrieron ciertos mecanismos que utilizan para almacenar o borrar información dentro de nuestro cerebro. 

El equipo de investigación responsable de este estudio sobre los secretos de las neuronas. En la foto, de izquierda a derecha: Dra. Sabrina Tazerart, Dr. Roberto Araya, Dra. Soledad Miranda-Rottmann, y Dra. Diana E. Mitchell. Todos ellos forman parte del equipo de científicos del «Centre de recherche du Centre hospitalier universitaire Sainte-Justine asociado a la Universidad de Montreal». (Crédito: Dr. Pierre Drapeau / Universidad de Montreal)

Roberto Araya, investigador y autor principal de un estudio llamado “Una regla de plasticidad dependiente del tiempo para las espinas dendríticas”, publicado en la revista Nature Communications, asegura que lo que su equipo descubrió fueron las reglas básicas de cómo las neuronas de la corteza cerebral almacenan o borran información mediante un proceso llamado “STDP” (spike-timing-dependent plasticity) a nivel de su unidad mínima funcional, es decir, las espinas dendríticas. 

¿Qué son las espinas dendríticas?
Todas  las  células  del  cuerpo  humano,  incluyendo  las  neuronas  del  sistema  nervioso, constan  de  un  núcleo,  un  citoplasma  y  una membrana. Las neuronas, en particular, son células que cuentan con varias prolongaciones ramificadas llamadas dendritas, a través de las cuales reciben impulsos nerviosos, y una prolongación larga llamada axón a través de la cual envían a su vez impulsos a las dendritas de otras células nerviosas. Una espina dendrítica, o espina, es una pequeña protuberancia en la membrana del árbol dendrítico de ciertas neuronas donde, típicamente, se produce la sinapsis.
Su función principal es recibir los impulsos de otras neuronas. Fue el famoso neurocientista e histólogo Santiago Ramón y Cajal quien descubrió que las dendritas estaban cubiertas de pequeñas estructuras que asemejan espinas y propuso que estas son el lugar de contacto entre neuronas. Las espinas miden un poco menos de un micrómetro de diámetro y son el lugar físico donde ocurre la sinapsis neuronal excitatoria, es decir el puerto de entrada de información a la neurona.

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En una entrevista realizada por Paloma Martínez, para el equipo francés de RCI, el Dr. Araya explicó que “las neuronas son árboles; las dendritas de la neurona son las ramas del árbol; las espinas dendríticas que cubren las dendritas son las hojas del árbol; el cuerpo celular es el tronco del árbol que decide si la información recibida por las espinas se transmitirá o no a otros; y finalmente la raíz es el axón, una larga proyección que contacta con otras neuronas. Usando esta analogía, hemos descubierto que cuando las hojas de este árbol se activan, produce la formación o destrucción de recuerdos. También descubrimos que el almacenamiento de recuerdos en las hojas del árbol requiere que las hojas cambien de forma, lo que aumenta la actividad de las ramas y por lo tanto la actividad del tronco del árbol.”

En el reciente artículo publicado en “Nature Communications” el Dr. Araya explicó que para llevar a cabo la investigación, se utilizó un microscopio de última generación equipado con un poderoso rayo láser, lo que permitió al equipo de científicos activar espinas dendríticas únicas (las hojas del árbol) agrupadas o distribuídas en las dendritas de las neuronas de la corteza del cerebro, simulando la llegada de información que ocurre naturalmente en el cerebro humano. 

Según el Dr. Araya, los resultados de esta investigación sugieren que los aportes sinápticos, distribuidos o formando microgrupos en las espinas dendríticas (las hojas del árbol), son fundamentales para guiar el almacenamiento de la información sensorial, afectando directamente al proceso de aprendizaje de la formación o supresión de memorias. 

Dr.Roberto Araya

«Antes de este estudio, había pruebas de activación de espinas dendrítica en pequeños grupos. Sin embargo, nadie había entendido aún la razón de este arreglo particular. Al decodificar estas agrupaciones, pudimos entender la activación conjunta de las espinas dendríticas en las dendritas de las neuronas corticales. Esta es probablemente la forma más eficiente en que el cerebro almacena los recuerdos.”

Según el Dr. Araya, estos resultados podrían inspirar nuevas estrategias  para los algoritmos de aprendizaje profundo. Además, las espinas dendríticas son el sustrato de muchas enfermedades neurodegenerativas, y con lo descubierto, se podrían señalar caminos para intentar buscar soluciones a algunas enfermedades. 

Para el investigador, los defectos en estas unidades neurales sin duda cambiarán las reglas de aprendizaje y formación de la memoria. Como resultado, cuando llega el otoño de la vida y caen las hojas, se pierden los recuerdos y con ellos nuestra identidad, concluye el investigador.

Fuente: Paloma Martínez – Radio Canadá Internacional

Categorías: Internet, ciencias y tecnologías, Salud
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