Tendencias21
Descubren cómo se forman en el cerebro las redes neuronales

Descubren cómo se forman en el cerebro las redes neuronales

Las redes neuronales se forman en las primeras fases de desarrollo del cerebro gracias al crecimiento y migración de las células nerviosas. Ambos procesos se combinan para organizar los conjuntos sinápticos y la modularidad de la arquitectura cognitiva.

Descubren cómo se forman en el cerebro las redes neuronales

Las neuronas no están dispuestas al azar en el cerebro humano. En la corteza, se organizan en grupos interconectados con alta conectividad intrínseca.

Esta estructura de conectividad modular, en la que los grupos de neuronas se desenvuelven como unidades funcionales, se forma en las primeras fases de desarrollo del cerebro.

Este proceso de organización neuronal, que establece un orden en la arquitectura cerebral, está regulado por la propia actividad de las neuronas, pero hasta ahora se desconocía cómo consigue el cerebro embrionario establecer redes neuronales activas y en equilibrio, desde etapas tan tempranas de su desarrollo.

Una nueva investigación desarrollada en la Universidad de Friburgo ha descubierto cómo se consigue esta proeza cerebral: es el resultado de la interacción de dos procesos neuronales diferentes.

Uno de estos procesos es el crecimiento de las neuronas, que sigue unos patrones específicos. El otro proceso es el de la migración que realizan las neuronas desde que nacen hasta ocupar el lugar específico asignado en la organización cerebral.

Esta investigación ha podido determinar que la interacción entre ambos procesos es lo que permite al cerebro construir las redes neuronales que sustentan los procesos cognitivos.

Esta interacción no sólo organiza a las neuronas en conjuntos sinápticos que funcionan como unidades individuales, sino que también establece la modularidad de la red neuronal, que es la capacidad de subdividir una función en partes más pequeñas (llamadas módulos) para  desempeñar funciones específicas con mayor eficacia.

Células sociales

Las neuronas son células sociales que, a la larga, mueren de forma aislada. Durante su desarrollo desencadenan procesos celulares, denominados neuritas, para establecer conexiones sinápticas con otras neuronas y formar así circuitos o redes neuronales.

Estos procesos se regulan por sí mismos: cuando una conexión sináptica sobrepasa su capacidad receptora, inmediatamente deja de crecer e incluso renuncia a conexiones y reduce el tamaño de la red neuronal.

De esta forma, el cerebro evita la sobrexcitación de la red neuronal y consigue que ese circuito se concentre específicamente en la tarea asignada.

La nueva investigación ha podido establecer, mediante simulaciones por ordenador, que para crear nuevas redes neuronales, las células nerviosas no solo desarrollan procesos biológicos para establecer conexiones sinápticas (neuritas), sino que también migran hacia otras neuronas para para aumentar la probabilidad de conexiones.

«En simulaciones por ordenador demostramos que la migración y el crecimiento de neuritas pueden interactuar para dar forma a arquitecturas de red específicas», explica al respecto el neurocientífico Samora Okujeni, uno de los protagonistas de esta investigación, en un comunicado.

Esa interacción entre los procesos de crecimiento y migración es la que regula la relación entre la conectividad local dentro de los clústeres y la conectividad entre clústeres de largo alcance y, por lo tanto, el grado de modularidad de la red neuronal, señalan los investigadores.

Gracias a esta interacción, se generan los patrones espacio temporales de la actividad neuronal, que son cruciales para el desarrollo de la corteza cerebral, añaden.

Metodología

Los científicos comprobaron las predicciones del modelo informático investigando cómo la migración celular, el crecimiento de neuritas y la actividad neuronal, interactúan realmente en el desarrollo de las redes de neuronas corticales en ratas de laboratorio.

Para observar y modular la migración celular en estas redes, manipularon una enzima que está involucrada especialmente en la regulación del citoesqueleto neuronal de las ratas.

Y observaron que, de la misma forma que había ocurrido en sus simulaciones, la migración celular y el crecimiento neuronal promovieron la conectividad modular en los cerebros de las ratas de laboratorio.

Observaron asimismo que la agrupación de neuronas en red propició primero la generación de actividad cerebral y después el incremento de esa actividad inicial, confirmando así que se trataba de una red neuronal nueva y operativa.

Por último, constataron que el aumento de la actividad de la red neuronal estaba controlado a través de un canal de calcio que mantiene el equilibrio entre el crecimiento de la dinámica neuronal y la sobreexcitación.

Referencia

Self-organization of modular network architecture by activity-dependent neuronal migration and outgrowth. Samora Okujeni, Ulrich Egert. eLife 2019;8:e47996. DOI: 10.7554/eLife.47996
 

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Estados Unidos abre una nueva ontología militar con el lanzamiento del avión F-47 22 marzo, 2025
    El F-47 que desarrollará Boeing para el Pentágono redefine el concepto de superioridad aérea, fusionando avances en inteligencia artificial, sistemas furtivos de vanguardia y capacidades de combate colaborativo con drones autónomos.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Descubren por qué algunas personas no pueden imaginar prácticamente nada 22 marzo, 2025
    La capacidad de visualizar un lugar, objeto o situación a pedido varía significativamente entre individuos. Pero algunas personas no pueden evocar imágenes mentales en absoluto: este rasgo se conoce como afantasía, literalmente "un defecto de la imaginación". Ahora, un nuevo estudio revela que estas personas tienen la capacidad de asociar un concepto con su representación […]
    Pablo Javier Piacente
  • Las montañas esconden los mayores reservorios de energía limpia 21 marzo, 2025
    Una nueva investigación sugiere que podrían existir reservas masivas de gas de hidrógeno natural escondiéndose en las cadenas montañosas del planeta: estos recursos podrían darnos acceso a una enorme fuente de energía limpia, capaz de solucionar la crisis energética actual.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Un anillo con IA optimiza la comunicación de personas con problemas auditivos 21 marzo, 2025
    Investigadores de la Universidad de Cornell, en Estados Unidos, han desarrollado un innovador dispositivo llamado SpellRing: se trata de un anillo potenciado por Inteligencia Artificial (IA) que utiliza tecnología de microsonar para rastrear en tiempo real el deletreo manual en el Lenguaje de Señas Americano (ASL). Este avance podría transformar la forma en que las […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Identifican la vía química que regula cómo tienen sexo los ratones 21 marzo, 2025
    Una aceitada maquinaria química marca el ritmo sexual de los ratones machos: la dopamina y la acetilcolina van cumpliendo diferentes papeles desde antes del coito y hasta la eyaculación. Los descubrimientos podrían habilitar nuevas instancias terapéuticas para trastornos sexuales en humanos, como por ejemplo la eyaculación precoz.
    Redacción T21
  • Un nuevo mapa revela el paisaje oculto bajo el hielo de la Antártida y la vulnerabilidad del continente helado 21 marzo, 2025
    Un nuevo mapa elaborado por científicos británicos revela por primera vez con precisión milimétrica las sorprendentes características del paisaje oculto bajo el hielo antártico y confirma el enorme riesgo climático que supone el deshielo acelerado en la región.
    Redacción T21
  • Descubren que la base del lenguaje humano se desarrolló hace 135.000 años 20 marzo, 2025
    Los humanos hablamos más de 7.000 idiomas en la actualidad, muy diferentes entre ellos: sin embargo, un nuevo estudio ha descubierto que todas estas variantes idiomáticas provienen de un solo árbol genealógico lingüístico, que surgió antes de que nuestra especie se dividiera en poblaciones distintas hace 135.000 años. Solo 35.000 años después, el lenguaje habría […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Nace el primer periódico creado íntegramente por la Inteligencia Artificial 20 marzo, 2025
    Por primera vez en la historia, un periódico italiano ha publicado una edición especial en la que cada palabra, titular y cita han sido generados exclusivamente por IA. Así nace Il Foglio AI, un proyecto que promete revolucionar la forma en que concebimos las noticias.
    Redacción T21
  • Google habría impulsado una IA experimental involucrada en la muerte de un adolescente 20 marzo, 2025
    Plataformas respaldadas por gigantes tecnológicos como Google han introducido chatbots de IA interactivos dirigidos a niños y adolescentes, abriendo fuertes debates sobre su impacto en el desarrollo infantil. En concreto, la aplicación experimental Character.AI ha sido objeto de demandas legales por parte de distintas familias, que alegan que sus hijos fueron expuestos a contenidos perjudiciales […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Desvelan la primera luz que encendió el Universo 20 marzo, 2025
    El Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT) ha compilado el mapa más detallado que hemos visto hasta hoy del fondo cósmico de microondas, la tenue luz que impregna el Universo desde solo 380.000 años después del Big Bang y cuyos ecos pueden apreciarse en la actualidad. La imagen obtenida es lo más parecido a la […]
    Redacción T21