Logran reproducir in vitro funciones cerebrales complejas

Una de las características más importantes y sorprendentes del cerebro es su habilidad para reconfigurar dinámicamente conexiones con el fin de procesar estímulos y responder correctamente a ellos.

Ahora, investigadores de la Universidad de Tohoku (Sendai, Japón) y de la Universidad de Barcelona han usado herramientas de neuroingeniería para diseñar circuitos neuronales in vitro que reproducen la capacidad de segregación e integración de los circuitos cerebrales y que permiten entender las claves de la reconfiguración dinámica del cerebro. El estudio ha sido publicado en la revista Science Advances.

Según explican los autores, la reconfiguración dinámica es el reforzamiento o debilitamiento de enlaces mediante un aumento o disminución de la actividad neuronal. Cuando esta reconfiguración conduce a una mayor cohesión entre diferentes circuitos neuronales del cerebro, se dice que este se integra, y cuando disminuye la cohesión, se dice que se segrega.

“Este estudio demuestra la importancia de la organización modular para maximizar la flexibilidad de un circuito neuronal. También ilustra el potencial de las herramientas in vitro y los modelos biofísicos para avanzar en la comprensión de fenómenos colectivos en un sistema complejo tan fascinante y rico como el cerebro”, explica Jordi Soriano investigador de la UB y coautor del trabajo.

La integración está asociada al intercambio rápido de información entre circuitos muy lejanos y diferentes, mientras que la segregación está asociada al procesamiento de información en circuitos localizados. Lo que hace único al cerebro es que continuamente pasa de un estado segregado a uno integrado, según la naturaleza y fuerza de los estímulos.

Esta reconfiguración dinámica evita crear y destruir conexiones físicas continuamente, una estrategia tan poco efectiva como energéticamente costosa. Así, por ejemplo, los estímulos que nos llegan mediante vista, oído y olfato se procesan de manera segregada en la corteza cerebral para luego integrarse parcial o totalmente según las necesidades. Mientras estamos viendo una película, integramos imágenes y sonidos, ignorando los olores y otros estímulos. Pero cuando notamos olor a quemado, se alerta al cerebro para que integre y analice toda la información posible y tomemos decisiones urgentes.