Biólogos descubren diminutas computadoras neuronales en el cerebro

Los neurocientíficos han descubierto que las dendritas hacen algo más que proporcionar cableado pasivo en el cerebro. Estos conectores de las células nerviosas también procesan información, funcionando como pequeñas computadoras. Parecería que nuestros cerebros acumulan más poder de computación del que pensábamos.

 Las dendritas son esas extensiones de forma ramificada que tienen las neuronas y que aumentan la superficie del cuerpo celular o soma. Estas pequeñas formaciones reciben información de otras neuronas y transmiten la estimulación eléctrica al soma.

Interpretación de computadora de las células piramidales, que contienen dendritas. (Crédito: Universdad de Londres)

Pero ahora estamos percatándonos de que esto no es el total de las funciones dendríticas. En un nuevo estudio publicado en Nature, los investigadores en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill demostraron que las dendritas hacen más que simplemente transferir información; también procesan activamente información, lo que en los hechos multiplica el poder de cómputo del cerebro. 

Y como ocurre muchas veces con la buena ciencia, el descubrimiento fue una sorpresa para los investigadores. 

“De repente, es como si la potencia de procesamiento del cerebro es mucho mayor de lo que habíamos pensado originalmente”, señaló el coautor del estudio Spencer Smith a través de un comunicado de prensa. “Imagine Ud. que hace ingeniería inversa* de un elemento de tecnología alienígena, y lo que se pensaba que era simple cableado resulta ser transistores que procesan información”.

Investigaciones previas mostraron que las dendritas utilizan ciertas moléculas para generar autónomamente picos eléctricos. Pero los científicos no estaban seguros de si esto era simplemente el resultado de la actividad normal del cerebro.   

En un esfuerzo por entender más el caso, los investigadores en Electrofisiología utilizaron técnicas de canales iónicos para “escuchar” los procesos de señalización eléctricos de las dendritas neuronales en el cerebro de ratones. Lo hicieron delicadamente colocando un electrodo microscópico en forma de pipeta de vidrio en las neuronas de ratones, un procedimiento que era más fácil decir que hacer.

Después de laborioso ensayo y error —y una vez que fijaron la pipeta en la dendrita—, se hicieron grabaciones de la actividad eléctrica del interior del cerebro de ratones anestesiados y de ratones conscientes. Mientras los ratones miraban la información visual en una pantalla de ordenador, los investigadores registraron extraños patrones de señales eléctricas que emanaban de las dendritas. 

Los investigadores se dieron cuenta de que los picos de actividad dendrítica ocurrían selectivamente y de que dependían del estímulo visual, una indicación de que las dendritas estaban procesando información sobre lo que veían los ratones. Y después de desarrollar una técnica de visualización, los investigadores demostraron que las dendritas producían picos de actividad; y otras partes de las neuronas, no. Esto significaba que los picos eran el resultado del procesamiento local dentro de las dendritas. Modelos matemáticos posteriores validan esta interpretación.

“Todos los datos apuntaban a la misma conclusión”, dijo Smith. “Las dendritas no son integradores pasivos de entrada de información sensorialmente originada; también parecen ser una unidad computacional”.

Así, parece que los picos de actividad dendrítica se desencadenan por ingresos de información visual que aportan cierto tipo fundamental de computación cortical, esto es, la mejora de la selectividad de orientación en la corteza visual. Al concluir los investigadores su estudio, esta “excitabilidad dendrítica” parece ser “un componente esencial de procesos de computación conductualmente pertinentes que ocurren en las neuronas”.

Es un descubrimiento notable, que facilita importantes perspectivas sobre el papel que desempeñan las dendritas en los circuitos eléctricos del cerebro y en su funcionamiento.

Traducción por Con nuestro Perú de

io9.com, 28-10-2013

http://io9.com/biologists-discover-tiny-neural-computers-in-the-brain-1453512218

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* Procedimiento consistente en desarmar algo para comprender su estructura y funcionamiento y copiarlo o reproducirlo. [Nota de Con nuestro Perú.]

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