Pablo Javier PiacenteCientíficos del Instituto Tecnolćogico de Massachusetts (MIT) han descubierto que las neuronas humanas son únicas con relación al resto de los mamíferos: un número menor de canales neuronales dedicados a conducir el flujo iónico hace posible redirigir el ahorro energético conseguido hacia el desarrollo de conexiones sinápticas más complejas. Este mecanismo habría permitido que el cerebro humano evolucionara hacia un nivel cognitivo superior, diferenciándose notablemente de otros mamíferos.
De acuerdo a una nota de prensa, los neurocientíficos a cargo del nuevo estudio sostienen que una compensación evolutiva ha sido la causa de estas variantes. Se trata de procesos naturales que responden a un diseño biológico: una función o característica se reduce para propiciar un mayor desarrollo de otra. Así lo establecen en su investigación, publicada recientemente en la revista Nature.
Un cerebro más eficiente
La comunicación entre las neuronas se produce a través de impulsos eléctricos, que dependen de los llamados canales neuronales. Mediante los mismos se establece el flujo de iones como el potasio y el sodio, pero al parecer el ser humano registra un número menor de estos canales con respecto a otros mamíferos. Los especialistas compararon esta característica en el ser humano con relación a especies como musaraña, ratón, jerbo, rata, hurón, conejillo de indias, conejo, tití y macaco.
Aunque se reconoce que el ser humano ha alcanzado un nivel cognitivo superior, al mismo tiempo no se han logrado descubrir diferencias significativas en las estructuras cerebrales, al comparar con algunos mamíferos. Básicamente, el cerebro humano está construido como los cerebros de una gran variedad de mamíferos, por eso los investigadores se sorprendieron al encontrar pruebas contundentes de que las neuronas humanas son especiales.
Los especialistas han descubierto que la reducción en los canales iónicos permite que el cerebro humano pueda operar de manera más eficiente, desviando recursos hacia áreas que hacen posible el pensamiento complejo. También encontraron una condición especial en las dendritas, o sea las estructuras en forma de rama ubicadas en el extremo de las células nerviosas, destinadas a recibir los impulsos eléctricos.
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Comparaciones entre distintas especies
En un trabajo previo compararon las dendritas en el ser humano con las dendritas en las ratas, en un análisis que se amplió en el nuevo estudio al incorporar 10 especies distintas de mamíferos. Concluyeron que la densidad de las dendritas, al igual que el tamaño de los canales neuronales, era claramente menor en el ser humano con respecto a los roedores y al resto de las especies de mamíferos.
Como se necesita energía para “bombear” iones mediante las dendritas, al minimizar la densidad del canal neuronal el cerebro humano ha logrado redireccionar los ahorros de energía hacia otros sitios y funciones, como redes neuronales o procesos de sinapsis más rápidos y complejos. En definitiva, si el cerebro puede ahorrar energía al reducir la densidad de los canales iónicos, es capaz de gastar esa energía en otros procesos neuronales o de circuitos cerebrales.
Al mismo tiempo, los científicos comprobaron que el tamaño del cerebro de cada especie se correlacionaba directamente con la densidad de los canales neuronales. Esto significa que parecía mantenerse una cantidad concreta de canales iónicos por cada unidad de volumen, un dato que hizo que se asombraran aún más por la excepcionalmente baja densidad de canales iónicos en el cerebro humano. En futuros estudios, los investigadores se han propuesto explorar las presiones evolutivas que podrían haber conducido a esta diferencia, descubriendo exactamente hacia dónde se canaliza la energía cerebral complementaria.
Referencia
Allometric rules for mammalian cortical layer 5 neuron biophysic. Lou Beaulieu-Laroche, Norma J. Brown, Marissa Hansen, Enrique H. S. Toloza, Jitendra Sharma, Ziv M. Williams, Matthew P. Frosch, Garth Rees Cosgrove, Sydney S. Cash and Mark T. Harnett. Nature (2021). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-021-04072-3
Foto: Lou Beaulieu-Laroche et al.
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