Al igual que la mayoría de los viajes aéreos del mundo pasan por unos pocos centros principales, la mayoría de la información en el cerebro fluye a través de rutas igualmente transitadas, según descubrieron los científicos de la Universidad de Indiana.
Un nuevo estudio, reportado el 19 de enero de 2016 en la revista neurociencia , muestra que el 70 por ciento de toda la información dentro de las regiones corticales en el cerebro pasa a través del 20 por ciento de las neuronas de estas regiones.
"El descubrimiento de este pequeño subconjunto de neuronas pero rico en información dentro de las regiones corticales sugiere que esta subred podría desempeñar un papel vital en la comunicación, el aprendizaje y la memoria", dijo Sunny Nigam, candidata a doctorado en la IU BloomingtonDepartamento de Física de la Facultad de Artes y Ciencias, que es el autor principal del estudio.
Los científicos también informan que estas "neuronas centrales" de alto tráfico podrían desempeñar un papel en la comprensión de la salud del cerebro, ya que este tipo de red altamente eficiente, en la que una pequeña cantidad de neuronas son más esenciales para la función cerebral, también es más vulnerablea la interrupción. Esto se debe a que las roturas relativamente pequeñas pueden hacer que todo el sistema se "caiga".
"El cerebro parece favorecer la eficiencia sobre la vulnerabilidad", dijo John M. Beggs, profesor asociado de biofísica en el Departamento de Física de IU Bloomington, autor principal del artículo ". Además de ayudarnos a comprender cómo procesa la cortezainformación, este trabajo podría arrojar luz sobre cómo el cerebro responde a las enfermedades neurodegenerativas que afectan la 'red' ".
Si las tasas metabólicas más altas de las neuronas centrales las hacen más vulnerables, por ejemplo, el daño resultante podría ser particularmente dañino en condiciones en las que se sabe que las neuronas mueren, como la enfermedad de Alzheimer.
Olaf Sporns, profesor distinguido y presidente de Robert H. Shaffer en el Departamento de Ciencias Psicológicas y Cerebrales de IU Bloomington, que es coautor de la investigación, ha informado previamente de la existencia de neuronas que transportan la mayoría de la información entre las regiones corticales del cerebro.autor del artículo. Pero el nuevo estudio es el primero en mostrar que existe una dinámica similar en la comunicación dentro de las regiones corticales, o las "microestructuras" del cerebro.
También es el primero en medir la actividad en un número particularmente grande de neuronas en estas regiones.
Para realizar el estudio, los científicos de IU registraron pequeños impulsos eléctricos de hasta 500 neuronas de la corteza somatosensorial, la parte del cerebro responsable del sentido del tacto, midiendo un volumen sorprendentemente grande de tráfico en un área relativamente pequeña.
Como una colaboración entre los campos de física, informática, neurociencia y ciencias psicológicas y cerebrales, los científicos de IU pudieron revelar el flujo de información saliente y entrante dentro de la red neuronal viva combinando datos de imágenes de resolución extremadamente altatecnología con simulaciones biofísicas complejas de computadora del cerebro.
"Este es el primer estudio que combina una cantidad tan grande de neuronas con una resolución temporal tan alta", dijo Nigam. "Como resultado, en realidad podemos detectar la dirección de la comunicación que fluye entre las neuronas, creando un 'mapa de transporte'de las conexiones dentro de la corteza ".
Los experimentos, realizados en muestras vivas y de tejido, se basaron en roedores. Sin embargo, se ha demostrado que zonas similares de alto tráfico en la corteza existen en mamíferos más avanzados, incluidos primates y humanos adultos. El estudio de IU es el primero en explorarSin embargo, el comportamiento de esta región en mamíferos a nivel de neuronas individuales, con el único experimento similar anterior realizado en gusanos.
Nigam agregó que comprender el modo en que el cerebro mantiene un buen "control del tráfico aéreo" entre las neuronas ricas en información y las pobres en información será el siguiente paso para desentrañar el misterio de las neuronas concentradoras.
"Si alguna vez queremos entender cómo estos tipos de neuronas mantienen fluida la información en nuestras cabezas", dijo, "realmente necesitamos aprender mucho más sobre cómo funcionan juntas".
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Materiales proporcionado por Universidad de Indiana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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