Contrariamente a la creencia popular, el cerebro no es una computadora. Sin embargo, los cerebros, a su manera, calculan. Integran entradas de información para generar salidas, incluyendo comportamientos, pensamientos y sentimientos.
Para procesar grandes cantidades de datos, el cerebro usa una especie de código digital. Sus células producen ráfagas discretas de corriente eléctrica, conocidas como potenciales de acción, que funcionan como ceros y unos del sistema nervioso. Se supone que este código esun aspecto vital de la computación en animales, es decir, en la mayoría de los animales. C. elegans durante mucho tiempo se ha considerado una curiosa excepción; hasta ahora, los potenciales de acción nunca se habían observado en el organismo.
Pero en un estudio reciente, el científico de Rockefeller Cori Bargmann y sus colegas, Qiang Liu, Phil Kidd y May Dobosiewicz, descubrieron, entre otras cosas, a C. elegans neurona olfativa que produce potenciales de acción. El hallazgo, publicado en Celda , anula décadas de dogma y podría ayudar a los científicos a comprender los principios fundamentales de la computación cerebral.
Prueba de fuego
Las neuronas se comunican entre sí mediante el intercambio de mensajes químicos. Cada mensaje altera el estado de la célula receptora; y a medida que una neurona recoge más y más información química, se acerca a un umbral de activación. Se produce un potencial de acción cuando la célula alcanza este umbral, en cuyo punto se dice que la neurona se "dispara" o "dispara" a medida que un impulso eléctrico ondula a través de su extremidad. Al producir este pico, la célula traduce mensajes químicos analógicos en código eléctrico digital.
A pesar de la aparente importancia de los potenciales de acción, durante años los investigadores creyeron que C. elegans y otros nematodos simplemente no usaron esta estrategia de procesamiento de información.
"Hay toda esta clase de animales donde las neuronas no parecían aumentar", dice Bargmann, el Profesor Torsten N. Wiesel. "Entonces nuestra pregunta fue: Bueno, qué hacer estas neuronas lo hacen? "Buscando una respuesta, su equipo se propuso medir el comportamiento eléctrico de C. elegans neuronas: cada una de ellas, si es necesario.
"El C. elegans tiene solo 302 neuronas, por lo que es uno de los pocos animales donde puedes observar cada neurona individual ", dice Liu, profesor asistente de investigación en el laboratorio de Bargmann que se propuso medir cómo responden todas estas neuronas a la estimulación.
Casi de inmediato, Liu se encontró con una sorpresa. Mientras estimulaba AWA, una neurona que procesa las señales de olor, observó que el voltaje eléctrico de la célula aumentó muy rápidamente antes de caer dramáticamente. Aunque inesperada, esta dinámica también era muy familiar: parecíaun potencial de acción
Una neurona con potencial
Experimentos adicionales confirmaron que las neuronas AWA realmente aumentan. Los investigadores sospechan que otras C. elegans las células también producen potenciales de acción; sin embargo, señalan que esta no es la norma para las neuronas de este animal. De hecho, sus experimentos revelaron que incluso AWA se dispara con poca frecuencia. Por lo general, la neurona responde a los olores de una manera más sutil y gradual.Liu observó potenciales de acción solo durante los experimentos en los que el estímulo se fortaleció con el tiempo, lo que sugiere que, en la naturaleza, AWA se dispara cuando el animal se acerca a la fuente de un olor importante.
"Aquí tenemos una neurona que codifica la información de dos maneras: una que es más lenta y gradual, y una que es muy no lineal y está muy afinada a circunstancias particulares", dice Bargmann. "Y esto nos permite ver qué podría hacer un picoser excepcionalmente importante para "
Mientras se inicia este estudio C. elegans en las filas de los animales productores de espigas, los potenciales de acción observados en este organismo no eran idénticos a los que se ven en otras partes. Para definir las características de las espigas específicas de gusanos, el asociado postdoctoral Phil Kidd creó un modelo matemático de la dinámica eléctrica de AWA -un paso que, según los científicos, permitirá que su investigación entre en conversación con otros avances en neurociencia computacional.
"Hay un gran campo de personas trabajando en los principios de codificación y computación del sistema nervioso", dice Kidd. "Y nuestro trabajo con C. elegans es probable que descubra principios que no eran familiares para los científicos que han estado trabajando en estas áreas durante mucho tiempo "
Esta línea de investigación tiene el potencial de ampliar la comprensión científica de C. elegans, y del sistema nervioso en general.
"La computación en el cerebro es un problema profundo e importante", dice Bargmann. "Con este estudio, hemos demostrado que C. elegans puede ayudar a resolver este rompecabezas, y de hecho, ya hemos expuesto una pieza completamente nueva "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :