Cerebro

La dinámica del circuito neuronal: La sociología de las neuronas

Dr. Thomas Knopfel Riken BSI News (The Institute of Physical and Chemical Research)

- 27.08.2001 - 

Introducción

El cerebro contiene muchas células pequeñas, las neuronas, que se comunican a través de sus conexiones sinápticas.  Las neuronas mandan y reciben información y también pueden llegar a nuevas conclusiones a partir de la información que reciben de otras neuronas.

Desde que los trabajos pioneros de Santiago Ramo y Cajal culminaron en la doctrina de la neurona el siglo pasado, los neurocientíficos han descubierto y descrito las habilidades de comunicación sofisticada de las células neuronales individuales.  Igualmente, la comprensión de las acciones de las células neuronales individuales, como por ejemplo la forma en que intercambian e integran la información, todavía no es completa.  Y aunque podamos comprender el funcionamiento de una neurona individual, no debemos olvidar que las acciones de ensambles de neuronas solo pueden ser comprendidas estudiando el contexto donde ocurre su actividad.  Por eso, debemos estudiar también la “sociología de las neuronas”, o sea el exámen de los patrones en grupos neuronales y los fenómenos que evolucionan de las interacciones entre las neuronas.  El término “sociología” usualmente se refiere a un campo en las ciencias humanas dedicado al estudio de las sociedades humanas pero estos conceptos se pueden aplicar a las interacciones neuronales a nivel cerebral.  Como en la sociología genuina, necesitamos una metodología apropiada para las observaciones experimentales y un marco teórico de análisis para guiar nuestro trabajo experimental. 

Metodología experimental

Cómo podemos observar la interacción de múltiples neuronas?

Los sociólogos observan un grupo de individuos actuando en sociedad para comprender la definición y el contexto de sus comportamientos individuales.  Probablemente, las señales eléctricas son los factores más característicos y observables que reflejan la dinámica de grupo de las neuronas.  Ya que muchas neuronas se comunican al mismo tiempo, necesitamos monitorear el intercambio y procesamiento de información de muchas neuronas individuales simultáneamente.  Dado el pequeño tamaño y empaquetamiento tridimensional de las neuronas no podemos medir las señales eléctricas de cada célula. 

Hemos diseñado y generado una proteína fluorescente voltaje-sensible que consiste en un dominio voltaje-sensible de un canal de potasio.

En respuesta a un cambio en el potencial de membrana, el censor de voltaje del canal de potasio impone un cambio conformacional en la proteína fluorescente que como consecuencia altera la cantidad de fluorescencia emitida.  

Marco Teórico

Cualquier teoría sobre la operación del cerebro tiene que definir el esquema de codificación (el lenguaje) de la comunicación neuronal.  El lenguaje es un conjunto de reglas por las cuales las señales transportan información.  En términos sociológicos sería importante que y cuanto dice un individuo, pero el significado de lo dicho depende fuertemente de cuando (y por quien) fue dicho y quien escuchó y respondió (positivamente o negativamente) a lo dicho.  Entonces, solo la interacción entre las neuronas le da sentido al contenido de información.  Además de intercambiar información, las neuronas también trasmiten información: Durante el proceso de la computación neuronal, se deriva una síntesis a partir de la comunicación dentro de un grupo neuronal y la respuesta conjunta resultante puede tener consecuencias cognitivas o en la conducta. 

Recientemente, las oscilaciones y la sincronización de la actividad neuronal han atraído mucho interés. 

Las sociedades humanas cambian con el tiempo, usualmente en respuesta a una adaptación a los factores externos.  Lo mismo ocurre con una sociedad de neuronas.