Los investigadores de la Universidad de Nueva York han descubierto un mecanismo novedoso a través del cual la información puede transmitirse eficazmente a través de muchas áreas del cerebro, un hallazgo que ofrece una forma potencialmente nueva de entender cómo surge la conciencia.
El estudio aparece en la revista neurona .
"Para que podamos navegar a través de situaciones cotidianas, es fundamental que las señales eléctricas de nuestros sentidos estimuladas por el mundo externo puedan alcanzar áreas cerebrales relevantes", explica Xiao-Jing Wang, profesor global de ciencias neuronales en la Universidad de Nueva York y el artículoautor principal. "Nuestro cerebro, sin embargo, es un sistema muy complicado, con miles de millones de neuronas organizadas en una red interconectada con más de cien áreas. Por lo tanto, no es fácil entender cómo las señales pueden viajar de un área a otra de manera eficiente"
Las áreas del cerebro tienden a organizarse en una jerarquía, que va desde áreas sensoriales "inferiores" a áreas cognitivas "superiores". Estas áreas tienen neuronas excitadoras e inhibidoras, que estimulan o suprimen la actividad en otras neuronas.
Los investigadores señalan que comprender cómo se transmiten las señales neuronales a través de esta jerarquía sigue siendo un desafío fundamental en neurociencia y sirvió como el punto focal para la neurona estudio
El modelado previo por computadora de la transmisión de señales a través de áreas en el cerebro no tuvo en cuenta la complejidad de las conexiones de área a área del cerebro. Por el contrario, gracias a los recientes avances en el campo de "Connectomics" dedicado a analizar cuantitativamente el cerebroconectividad, los científicos de la NYU pudieron construir modelos que incorporan datos de conectividad anatómica de monos macacos.
Aquí encontraron que la transmisión de señal en un modelo a gran escala del cerebro de los primates es robusta bajo la condición en que las conexiones de área a área exhiben un "equilibrio" entre la excitación y la inhibición. Específicamente, la estimulación proporcionada por las neuronas excitadoras permitepara que se transmitan las señales, mientras que la supresión de las neuronas inhibidoras asegura que la actividad de la señal no crezca fuera de control.
"Inesperadamente, nuestro modelo revela que solo cuando la señal es lo suficientemente fuerte, por encima de un nivel umbral, la señal alcanza un gran conjunto de áreas de la región del cerebro llamada corteza prefrontal, que juega un papel crítico en la cognición de alto nivel,"dijo Madhura Joglekar, el primer autor del artículo que realizó la investigación como becario postdoctoral en el laboratorio de Wang y ahora es instructor en el Instituto Courant de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Nueva York".
Notablemente, el patrón de activación global se asemeja a los que se encontraban previamente en el cerebro humano al percibir conscientemente la información sensorial, un paralelo que sugiere una conexión potencial entre el mecanismo de circuito neuronal a gran escala "equilibrado" propuesto para la transmisión de señales y comprender cómo la información conscientese logra el procesamiento.
Los otros coautores del artículo son ex miembros del laboratorio de Wang: Jorge Mejias, ahora profesor asistente en la Universidad de Amsterdam, y Guangyu Robert Yang, ahora investigador en la Universidad de Columbia.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Swartz, la Oficina de Investigación Naval N00014-17-1-2041 y la beca Simons Collaborative Global Brian Program.
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Materiales proporcionado por Universidad de Nueva York . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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