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.
Investigadores de la Universidad de Tohoku (Sendai, Japón) y de la
Universidad de Barcelona (Catalunya, España), mediante herramientas de neuroingeniería, han diseñado 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.
Por reconfiguración dinámica se entiende el reforzamiento o
debilitamiento de enlaces mediante un aumento o disminución de la
actividad neuronal. Cuando la 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 del Instituto de Sistemas Complejos de la UB (UBICS) 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.
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