· Integrantes del IFC demostraron que existen esos conjuntos, que alternan con la actividad cerebral, de manera recurrente y robusta, informó el investigador José Bargas
· El hallazgo sienta las bases para un nuevo tipo de investigación sobre el funcionamiento del cerebro
· Por su importancia el Journal of Neurophysiology, donde se publica el trabajo en extenso, le dedica una editorial introductoria y la portada de la revista
· In vitro, los ensambles neuronales son grupos de 30 a 40 neuronas con actividad espontánea y recursiva, que funcionan como “programas” sin que haya estímulo externo, explicó
Integrantes del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la UNAM hicieron la primera demostración, directa y cuantitativa, de que existen los “ensambles neuronales”, postulados como el trazo de la memoria en el cerebro, informó el investigador de esa entidad, José Bargas.
El hallazgo sienta las bases para investigaciones futuras de los microcircuitos cerebrales reales. Fue dado a conocer en línea por el Journal of Neurophysiology, y aparece en un número del mes de marzo. Mereció la portada y la editorial de la prestigiada revista, colocándose entre los 50 artículos más leídos en enero.
El estudio llevó cinco años de trabajo y es resultado de la colaboración de diferentes disciplinas. “En el laboratorio hay químicos, psicólogos, ingenieros, físicos, biólogos, médicos y demás profesionales, reunidos para resolver un problema, gracias al posgrado de la UNAM”, dijo Bargas.
El resultado fue posible gracias a una mezcla de técnicas que incluyen: electrofisiología o registro de la actividad eléctrica de neuronas únicas, epifluorescencia, donde una cámara de video toma fotos de la entrada y dinámica del calcio intracelular de entre 100 a 300 neuronas simultáneamente en un área de 800 por 600 micras.
Esto permite correlacionar la actividad de conjuntos con la actividad eléctrica de ciertas neuronas escogidas. Las neuronas “brillan” transitoriamente cuando tienen actividad eléctrica.
Aunado a esto, se aplicaron algoritmos tomados de la ingeniería para interpretar y analizar los datos, encontrados y ensamblados por el ingeniero Luis Carrillo Reid, candidato a doctor en Ciencias Biomédicas del posgrado de la UNAM. Todo permitió que la actividad de muchas neuronas se pudiera seguir a lo largo del tiempo.
Bargas explicó que si dos neuronas se activan juntas, o dentro de un intervalo dado de tiempo, sus sinapsis se refuerzan, si no, se debilitan. Un trazo de memoria estaría dado por los pesos o fuerzas relativas que las conexiones van adquiriendo en el circuito con el paso del tiempo.
Debido al uso de las mismas sinapsis de manera repetitiva, se establecerían conexiones preferentes; esto es, si muchas veces la neurona A activa a la B y ésta a la C, después de cierto tiempo la ruta A-B-C en el circuito sería preferente, se activaría con más facilidad, respondería a un conjunto de estímulos, y al circuito formado por ellas se le llamó: “ensamble neuronal”, substrato hipotético del trazo de una memoria en el circuito o red.
Anteriormente, esas fueron hipótesis postuladas en 1949 por el psicólogo Donald Hebb e inspiradas por los estudios de Santiago Ramón y Cajal y Lorente de Nó. Hasta ahora, los ensambles neuronales no pasaban de ser meros planteamientos, para tratar de explicar cómo se conservan las memorias.
Los ingenieros no esperaron la demostración de la existencia de esos ensambles, en los cerebros de los animales. Los crearon de manera artificial para construir robots que aprendieran y reconocieran patrones, donde el mecanismo funcionó con base en algoritmos matemáticos que representan las hipótesis Hebbianas.
Había evidencias indirectas de que existen los ensambles en el cerebro, pero hasta ahora, no directos. Es en la UNAM donde se demuestra, por primera vez, la existencia de los ensambles neuronales en el tejido nervioso y se analiza su actividad.
Los ensambles, aclaró Bargas, son robustos, es decir, los mismos grupos de neuronas se activan y desactivan espontáneamente, y transfieren su actividad entre unos y otros siguiendo patrones espacio-temporales. Después de cierto tiempo, regresan al primer ensamble activado, como si fuesen programas recursivos.
La combinación de diferentes técnicas, explicó Carrillo Reid, permitió seguir esta actividad espacio-temporal en la red neuronal; son arreglos multidimensionales, añadió. El algoritmo utilizado reduce las dimensiones y las proyecta en un plano de dos dimensiones, lo que permite distinguir a los grupos formados por los mismos elementos, diferenciarlos de los demás y observar como se trasfieren la actividad de unos a otros.
El paso siguiente será determinar cómo los neurotransmisores, como la dopamina, cambian los patrones de actividad de los ensambles y aún cómo se modifica dicha actividad a causa de la enfermedad. La meta es describir las reglas con que se activan y desactivan los ensambles, especificó.
Además, se conjuntó el trabajo de cuatro laboratorios del IFC, y se tuvo el financiamiento para la compra de parte del equipo del Programa Investigación Multidisciplinaria: Proyectos Universitarios de Liderazgo y Superación Académica (IMPULSA), otorgados para fomentar el trabajo multidisciplinario en la Universidad Nacional.
Créditos: Universidad Nacional Autónoma de México (www.unam.mx)
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