Al medir los picos eléctricos rápidos de las neuronas individuales en la región táctil del cerebro, los neurocientíficos de la Universidad de Brown han descubierto un nuevo tipo de célula que controla el tiempo con tanta regularidad que puede servir como el reloj o metrónomo con hipótesis larga del cerebro.
Este tipo de neurona se dispara rítmicamente y de forma sincronizada, independientemente de las sensaciones externas, dijo Chris Moore, profesor de neurociencia en Brown y director asociado del Instituto Carney para la Ciencia del Cerebro. Al "establecer el ritmo", elLas neuronas parecen mejorar la capacidad de los roedores para detectar cuándo se golpean ligeramente sus bigotes.
Las ondas cerebrales con aproximadamente 40 ciclos por segundo, también conocidos como ritmos gamma, se han estudiado desde mediados de la década de 1930 en humanos y roedores, y el trabajo anterior del laboratorio de Moore demostró que impulsar los ritmos gamma naturales de los roedores ayudó a los roedoresdetectar sensaciones de bigotes más débiles
"Los ritmos gamma han sido un gran tema de debate", dijo Moore. "Algunos neurocientíficos muy respetados ven los ritmos gamma como el reloj mágico y unificador que alinea las señales a través de las áreas del cerebro. Hay otros neurocientíficos igualmente respetados que, vistosamente, ven gammaritmos como los gases de escape de la computación: aparecen cuando el motor está funcionando pero no son absolutamente importantes "
La función similar al metrónomo del ritmo gamma ha sido hipotetizada anteriormente, pero se ha descartado en gran medida porque los ritmos gamma cambian en respuesta a las sensaciones, agregó Moore. Estas neuronas de "metrónomo" recientemente descubiertas, que se disparan alrededor de 40 ciclos por horasegundo, no lo hagas
Los hallazgos fueron publicados el jueves 18 de julio en la revista neurona .
Hyeyoung Shin, estudiante de doctorado en neurociencia de Moore y Brown, no se propuso encontrar neuronas de metrónomo, lo que los investigadores llaman interneuronas gamma rápidas no sensoriales regulares. En cambio, inicialmente querían estudiar el ritmo gamma impulsado por la sensación.
Shin usó una máquina muy precisa para mover los bigotes ligeramente, justo al borde de la capacidad de un roedor para detectar movimiento, mientras registraba la actividad de las neuronas en la parte del cerebro con sensación de bigotes. Quería ver qué era diferente en el cerebro cuandoel roedor pudo detectar el leve golpeteo de sus bigotes en comparación con cuando no lo estaba.
"Estábamos particularmente interesados en un subtipo de interneuronas inhibidoras; estas células se comunican localmente y su función principal es inhibir los picos de otras células", dijo Shin. "Descubrimos que aproximadamente un tercio de estas interneuronas de pico rápido estaban haciendo tictac"'muy regularmente. Y marcar más regularmente significaba que el roedor era más capaz de percibir sensaciones sutiles ".
Lo que hizo que su investigación fuera distintiva fue que observó el comportamiento de las neuronas individuales en lugar de la actividad neuronal promedio. Al observar las neuronas individuales, encontró tres tipos distintos.
Algunas de estas neuronas se dispararon independientemente de las sensaciones de bigotes y, por lo tanto, los científicos generalmente las habrían ignorado; este grupo incluía el subgrupo de neuronas de metrónomo que se disparan regularmente. Los otros dos subtipos se dispararon al azar; algunas no cambiaron con las sensaciones de bigotes yotros lo hicieron. Además, Shin descubrió que las neuronas del metrónomo en la región táctil del cerebro estaban sincronizadas entre sí.
"Hay algo curioso en el que los neurocientíficos entrarán en un cerebro, y una vez que encuentren una célula que responda al mundo exterior, la estudiarán", dijo Moore. "Si no responde al mundo exterior, nono sé qué hacer con él e ignórelo. Con un electrodo en el cerebro está escuchando esto y está escuchando eso: es muy fácil interpretar en exceso o perderse cosas importantes por completo porque no está listo para verellos."
Sin embargo, Shin estaba listo para ver estas neuronas de metrónomo que se disparan regularmente, dijo Moore. Antes de llevar a cabo la investigación, Shin realizó una revisión profunda de la literatura existente y usó modelos informáticos para tratar de comprender la lógica de las neuronas que se disparan rápidamente.Este es un excelente ejemplo de oportunidad que favorece la mente preparada.
Los cerebros humanos también tienen ritmos gamma, dijo Moore. Como siguiente paso, él y Shin quieren determinar si estas neuronas de metrónomo existen en primates y humanos. También quieren ver si existen neuronas de metrónomo en otras regiones del cerebro, así comodetermine si mejorar específicamente la sincronía de las neuronas del metrónomo utilizando ingeniería genética y la luz impacta la capacidad de los roedores para detectar sensaciones débiles
Aunque las neuronas del metrónomo se descubrieron recientemente, las interrupciones dentro del grupo más amplio, interneuronas de rápido crecimiento, se han implicado en una serie de trastornos neurológicos, incluidos el autismo, la esquizofrenia y el trastorno por déficit de atención e hiperactividad. Es posible que algunas de estas afecciones seancausado por alteraciones del subtipo de neurona metrónomo, pero se necesita mucha más investigación para comprender cómo funciona este subtipo, y mucho menos cualquier variación en la actividad.
La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud subvención R01NS045130, el Instituto Carney para la Ciencia del Cerebro y una beca del Programa Fulbright.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :