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Las conexiones neuronales también son inalámbricas

Las conexiones neuronales también son inalámbricas

El cerebro tiene un sistema inalámbrico para la comunicación entre neuronas: olas de información recorren el sistema nervioso de la misma forma que la ola de una multitud cruza el estadio.

Los científicos han descubierto que el cerebro tiene un sistema de comunicación neuronal totalmente desconocido hasta ahora.

La principal función de una neurona consiste en recibir información y transmitirla a otras neuronas. El sistema básico de comunicación entre neuronas se llama sinapsis: un espacio entre neuronas que físicamente es una separación, pero funcionalmente es una conexión.

Cuando una información llega al extremo de una neurona, continúa su trayectoria a través de sus axones, que son las extremidades filamentosas de las células cerebrales. Los axones surcan el espacio entre neuronas y llevan la información, en forma de impulso eléctrico, a otra neurona.

De esta forma se desarrolla la actividad cerebral, que nos permite experimentar la vida, el movimiento, las sensaciones y la cognición.

Ahora los neurólogos han descubierto que ese sofisticado sistema de transmisión de información a través de redes neuronales no es el único del que dispone el cerebro.

Sinapsis Inalámbrica

Según este descubrimiento, la comunicación entre neuronas también se puede realizar de forma inalámbrica, mediante saltos en el vacío, de una forma totalmente inexplicable para los científicos.

Este proceso lo comparan con el conocido fenómeno de la ola que ocurre en los estadios: miles de personas levantan los brazos y los bajan a continuación, de forma secuencial.

El efecto visual que provoca este proceso es una enorme ola que recorre la multitud de un lado a otro del estadio (siempre en el sentido de las agujas de un reloj), sin que en realidad haya ola alguna ni se esté transmitiendo nada.

El cerebro dispone también de este mecanismo de inteligencia colectiva para llevar la información a través de los diferentes centros del sistema nervioso.

El sistema funciona incluso si una zona del cerebro ha sido amputada: la comunicación trasciende ese vacío inesperado gracias a una especie de ola de información.

Explicación

La clave del éxito de esta estrategia cerebral radica en algo que ya se sabía: cuando muchas neuronas se activan, generan campos eléctricos débiles que pueden registrarse con el electroencefalograma (EEG).

Hasta ahora, se pensaba que esos campos eléctricos eran tan débiles como no serían capaces de transmitir información. La nueva investigación ha comprobado que esos campos sirven también para la comunicación entre neuronas.

Mediante experimentos de laboratorio, los científicos han comprobado que esos campos eléctricos no solo pueden excitar a las neuronas, sino que además producen campos eléctricos propios capaces de generar una ola como la de los estadios.

Es decir, esos campos eléctricos que nadie sabe muy bien para qué sirven, son capaces de generar actividad cerebral: la ola que provocan no es un espejismo (como la del estadio), sino que recorre el cerebro de un lado a otro transportando información.

Contexto

Este descubrimiento, realizado en febrero de 2019, ofrece nuevas perspectivas sobre la forma en que las neuronas pueden estar comunicándose entre sí.

En realidad, este equipo de investigadores, dirigido por Dominique Durand, ya lo había vislumbrado en una primera investigación, publicada en 2016: detectaron picos de actividad neuronal que viajaban a una velocidad demasiado lenta para los mecanismos conocidos de circulación en el cerebro.

La única explicación, dijeron entonces, es que la onda se propaga a través de un campo eléctrico. El modelado por ordenador y los ensayos in vitro apoyaron su teoría.

Salto Impresionante

La nueva investigación resultó mucho más sorprendente:  durante una serie de experimentos, los científicos observaron que ese sistema inalámbrico de información se produce incluso cuando hay un corte en el tejido cerebral.

Comprobaron que los débiles campos eléctricos son capaces de activar neuronas distantes, separadas por una brecha completa del tejido cerebral, siempre que las dos piezas estén relativamente cerca.

Este fenómeno, concluyen, solo podría explicarse por el acoplamiento del campo eléctrico.

Trasladado al ejemplo del estadio, es como si el efecto de la ola continuara después de atravesar un espacio de gradas sin público: la ola cerebral salta a través del vacío.

Consecuencias

Toda la investigación se ha desarrollado en laboratorio, estudiando las ondas cerebrales en rodajas de hipocampo extraídas de ratones.

Serán precisas más investigaciones para descubrir si esta sorprendente forma de comunicación neuronal también tiene lugar en cerebros humanos, así como las posibles aplicaciones médicas de este descubrimiento.

El cerebro humano tiene alrededor de 100.000 millones de neuronas, frente a los 71 millones que posee el cerebro de un ratón. Las neuronas humanas procesan 100 billones de conexiones a través de las sinapsis.

Aunque los humanos y los ratones se parecen genéticamente menos de lo que se pensaba, puede que las neuronas del cerebro humano se comuniquen también en forma de olas, como lo hacen las neuronas de estos roedores.

Referencia

Slow periodic activity in the longitudinal hippocampal slice can self‐propagate non‐synaptically by a mechanism consistent with ephaptic coupling. Chia‐Chu Chiang et al. The Journal of Phisiology, Volume597, Issue 1, January 2019, Pages 249-269. DOI: https://doi.org/10.1113/JP276904

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

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