Descubierta una comunicación a distancia por campos eléctricos entre neuronas
La comunidad científica pensaba que las neuronas cerebrales se comunicaban mediante conexiones físicas conocidas como sinapsis. No obstante, un equipo de neurocientíficos financiados con fondos comunitarios ha descubierto indicios sólidos de que también lo hacen mediante campos eléctricos débiles, un descubrimiento que podría aclarar el origen biofísico de la cognición. El estudio, publicado en un artículo de la revista Nature Neuroscience, recibió fondos del proyecto EUSYNAPSE («De moléculas a redes: conocimiento de la patología y la fisiología sináptica del cerebro mediante modelos de ratones»), que recibió 8 millones de euros del área temática «Ciencias de la vida, genómica y biotecnología aplicadas a la salud» del Sexto Programa Marco (6PM) de la UE. El Dr. Costas Anastassiou, autor principal del estudio y postdoctorado del Instituto Tecnológico de California (Caltech, Estados Unidos), y sus colegas explican que el cerebro forma una red intrincada de células nerviosas, también conocidas como neuronas, que emplean señales químicas o eléctricas para comunicarse entre sí. Un campo eléctrico diminuto rodea la neurona cada vez que un impulso eléctrico la recorre. A escala de unas cuantas neuronas el fenómeno se asemeja a personas que estuvieran manteniendo conversaciones. Pero cuando se activan todas a la vez es como el clamor del público en un estadio. Este «clamor» es la suma de todos los campos eléctricos diminutos creados por la actividad neuronal organizada del cerebro. Aunque se sabe desde hace tiempo que el cerebro genera campos eléctricos débiles además de la actividad eléctrica inherente a la activación de las células nerviosas, estos campos se habían considerado como epifenómenos, efectos secundarios superfluos. De estos campos débiles no se sabía nada debido a que normalmente son demasiado débiles como para medir el que genera cada neurona, del orden de las millonésimas de metro (micras). Por tanto, los investigadores decidieron determinar si estos campos débiles influyen o no en las neuronas. En condiciones experimentales resulta complejo medir los campos que surgen o afectan a una pequeña cantidad de células cerebrales. Para ello se utilizaron electrodos extremadamente pequeños colocados muy cerca de un grupo de neuronas de rata con el fin de buscar «potenciales de campo local», los campos eléctricos generados por la actividad neuronal. De este modo lograron medir campos débiles de incluso un milivoltio (una milésima de voltio). En relación a los resultados, el Dr. Anastassiou indicó que: «Debido a la dificultad que entrañó situar tantos electrodos en un volumen tan pequeño de tejido, los descubrimientos realizados son verdaderamente novedosos. Nadie había sido capaz de obtener tal grado de resolución espacial y temporal.» Sus hallazgos fueron sorprendentes. «Observamos que campos tan débiles como de hasta un voltio por metro alteran en gran medida la activación de ciertas neuronas y aumentan la SFC [coherencia de pico-campo o spike-field coherence], la sincronía a la que las neuronas se activan con respecto al campo», indicó. Durante ataques epilépticos convulsivos, por ejemplo, ciertas partes del cerebro generan campos eléctricos de gran intensidad, del orden de los 100 milivoltios por milímetro. No obstante, este estudio demostró que campos de energía mucho más débiles, al ser dirigidos a una zona receptiva de neuronas, crean lo que los investigadores denominan un acoplamiento efáptico. Esta «conexión» entre campos de energía podría suponer otro modo de coordinación dentro del cerebro distinto a los canales normales de las sinapsis y las neuronas. El Dr. Anastassiou sugiere que una SFC mayor «puede mejorar considerablemente la cantidad de información transmitida entre neuronas así como su fiabilidad». Este estudio se suma a los trabajos dedicados a averiguar la dependencia del pensamiento con respecto a la actividad coordinada de distintas regiones cerebrales. Muchos neurocientíficos entienden que la actividad relativamente lenta y entrelazada prácticamente a niveles infinitos de las neuronas y las sinapsis no explica la velocidad y la eficiencia del pensamiento. «Estoy convencido de que conocer el origen y la funcionalidad de los campos cerebrales endógenos conducirá al logro de distintos descubrimientos sobre el procesamiento de la información en cuanto a circuitos se refiere, nivel que en mi opinión es el origen de los conceptos y las percepciones», indica el Dr. Anastassiou. «Esto nos permitirá estudiar el origen de la cognición a partir de la biofísica desde un punto de vista mecanicista, en mi opinión el santo grial de la neurociencia.»Para más información, consulte: Instituto Tecnológico de California (Caltech): http://www.caltech.edu/ Nature Neuroscience: http://www.nature.com/neuro/index.html EUSYNAPSE: http://www.eusynapse.mpg.de/index.html
Países
Estados Unidos