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El dolor es inevitable, el sufrimiento es opcional

Semáforos en el cerebro

Por Ricardo Gómez Vecchio

El tiempo de excitación (rojo) e inhibición (azul) de las señales sería el modo de control del tráfico de la actividad en el cerebro

Cada minuto una persona toma decisiones, algunas veces en una fracción de segundo. ¿Cómo opera este maravilloso mecanismo en nuestro cerebro, cuáles son las claves de su funcionamiento? Sin duda se trata de algo extremadamente complejo, que los neurocientíficos están tratando de desentrañar. Ahora, han descubierto una posible explicación a cómo el cerebro elige entre opciones alternativas. Y la clave parece estar en cambios extremadamente rápidos que se producen en las comunicaciones entre las neuronas.

Quienes están trabajando sobre este tema, entro otros, son científicos del Bernstein Center Freiburg, de Alemania y acaban de publicar un paper en el Journal of Neuroscience, que lleva las firmas de J. Kremkow, Arvind Kumar y Add Aertsen.

Vayamos a lo práctico. Estamos parados en una esquina frente a un semáforo y la luz cambia de verde a amarillo. ¿Apretamos el acelerador o presionamos los frenos? Nuestra vida cotidiana nos enfrenta a muchas decisiones como esta, en la que no tenemos mucho tiempo para decidir qué hacer. Y a menudo, la toma de decisiones implica la elección de una serie de procesos cerebrales y el dejar de lado muchos otros. Hasta hoy se han sugerido varios mecanismos acerca de cómo nuestro cerebro resuelve este problema. Sin embargo, era un misterio qué sucedía exactamente durante la rápida elección entre dos opciones.

Kumar, Aertsen y Kremkow han investigado el tema y proponen un mecanismo sobre cómo elige el cerebro entre acciones posibles a nivel de las neuronas. Para ello construyeron la simulación de una red neuronal en una computadora, ya que es un mecanismo complejo como para poder dar cuenta de él a través de un simple experimento biológico. Un aspecto importante de ese modelo es la propiedad de las neuronas para influir sobre la actividad de otras, sea excitándolas o inhibiéndolas. En la red computacional que simularon, dos grupos de neuronas actuaban como emisoras de dos señales distintas. En esa misma red, otro grupo de neuronas, las de entrada, eran las que controlaban cuál de las dos señales sería la trasmitida.

Las células neuronales dentro de la red estaban conectadas con las neuronas excitatorias y con las inhibitorias. Por lo tanto, las señales llegaban a la entrada como de actividad excitatoria y, luego de una breve demora, como inhibitoria. En la simulación, los científicos encontraron que la clave para que las neuronas de la entrada tomaran la decisión a favor de la excitación o la inhibición estaba en el tiempo de demora entre la señal excitatoria y la inhibitoria. Si la demora estaba definida como muy pequeña, la actividad de las neurona de entrada se apagaba muy rápido como para que la señal excitatoria se propagara. Inversamente, una demora larga provocaba que las neuronas de entrada abrieran el paso a la señal excitatoria.

Los resultados de experimentos neurofisiológicos ya habían demostrado que es posible en cambio en las propiedades de ese tiempo de demora entre excitación e inhibición en las neuronas reales. Por lo tanto, estos descubrimientos apoyan la hipótesis de que estas brechas temporales en las neuronas de entrada pueden ser la base de la elección de una entre varias alternativas de procesos en el cerebro.

Fuente: Kremkow J, Aertsen A & Kumar A (2010) Gating of signal propagation in spiking neural networks by balanced and correlated excitation and inhibition. Journal of Neuroscience 30(47) 15760-15768

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26 de noviembre de 2010 - Posted by | NEUROCIENCIA | ,

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