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Neuronas explosivas holísticas responden a estímulos complejos

Al menos el 5% de las neuronas son explosivas holísticas: incrementan su potencial cuando un estímulo es complejo. Lo perciben como un todo, no como la suma de varias partes.

Neurocientíficos del Instituto de Ingeniería Biomédica y Tecnología de Suzhou, en China, junto con colaboradores internacionales y locales, han descubierto una nueva tipología de neuronas corticales. Su principal característica es que se potencian trabajando de forma holística, esto quiere decir que pueden responder a estímulos complejos entendiéndolos como totalidades, en lugar de como la suma de sus partes.

Durante el siglo XX, la neurociencia avanzó profundamente con relación a la definición de diferentes clases funcionales de neuronas, que se relacionan directamente con las distintas actividades que lleva adelante el cerebro humano. Hoy sabemos que hay grupos específicos de neuronas que nos permiten orientarnos en tiempo y espacio o que nos posibilitan tener a mano nuestros recuerdos de manera instantánea, entre otras opciones.

Ahora, la investigación realizada en China y que se explica en un artículo de la revista Medical Xpress,  detalla el funcionamiento de una nueva clase funcional de neuronas. Las células explosivas holísticas podrían marcar un antes y un después en el estudio del cerebro, ya que al trabajar los estímulos como un todo se constituirían en la base de la cognición cerebral, que distintas teorías relacionan con una actividad holística e integrada que funciona como trasfondo de otras manifestaciones neuronales.

Imagen que ilustra el hallazgo de un conjunto de células explosivas holísticas. Foto: Lou, Jia.

Nuevas tecnologías

Para llegar a este descubrimiento, los especialistas hicieron uso de una técnica combinada de microscopía de excitación de dos fotones (de proyección de imagen fluorescente) y electrofisiología unicelular. Sin estas nuevas tecnologías hubiera sido imposible detectar esta clase de neuronas, que conforman un escaso grupo (menos de un 5% del total) con un comportamiento único y completamente diferente con relación a la mayoría de las neuronas que las rodean.

El hallazgo se concretó al encontrar un subconjunto especial de neuronas en una capa de la corteza auditiva del cerebro de ratones. Llamó la atención de los investigadores que este grupo reaccionaba de forma muy diferente a otros. Al recibir estímulos sonoros, estas neuronas los procesaban el estímulo como un todo y no por partes separadas, como sucede habitualmente en otras células del cerebro.

Estímulos sonoros

El estímulo en cuestión eran acordes musicales. Como se conoce en teoría musical, los acordes son conjuntos de notas separadas que desarrollan sonidos específicos al integrase. Por ejemplo, en piano la nota do es solamente uno de los componentes del acorde Do Mayor, que incluirá a las notas do, mi y sol. Al tocarse las tres notas en conjunto se genera un sonido específico. Esa integración es la captada por las nuevas neuronas, no cada nota por separado como hacen otras células.

Las células explosivas holísticas se potencian al reaccionar a los estímulos como un todo, marcando una clara diferencia con relación a sus compañeras en el cerebro. El desafío para los investigadores será determinar los procesos relacionados con esta clase de neuronas en el cerebro humano, con el propósito de comprender en profundidad el papel que cumplen en nuestra actividad cognitiva.

Referencia

Single-neuron representation of learned complex sounds in the auditory cortex. Meng Wang et al. Nature Communications (2020). DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-020-18142-z

Foto de portada: Gerd Altmann. Pixabay.

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente es periodista especializado en comunicación científica y tecnológica.

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