Si logran localizar las conexiones entre las neuronas que cumplen determinadas funciones, se estará -aseguran-  en disposición de empezar a desarrollar un modelo informático que explique los complejos mecanismos mediante los cuales las redes neuronales generan los pensamientos, las sensaciones y los movimientos.

Desenmarañar las enigmáticas redes neuronales

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Investigadores financiados por la Unión Europea han desarrollado una nueva técnica innovadora que permite, por primera vez, representar gráficamente tanto las conexiones como las funciones de las neuronas, lo cual sitúa a la ciencia un paso más cerca del desarrollo de un modelo informático del encéfalo.

El trabajo, publicado mediante un artículo en Nature, estuvo a cargo de un grupo de neurocientíficos del University College de Londres (UCL) y fue financiado en parte con una subvención de inicio del Consejo Europeo de Investigación al amparo del Séptimo Programa Marco (7PM).

Se calcula que en el encéfalo hay 100.000 millones de células nerviosas, o neuronas, cada una de ellas conectada a otras mediante un total aproximado de 150 billones de sinapsis.

De manera similar a la genómica, que se dedica a reproducir la composición genética de organismos, esta nueva clase de investigación (bautizada como conectómica) tiene la finalidad de reproducir las sinapsis del encéfalo. Una vez se conozcan con precisión estas conexiones, se podrá observar el flujo de la información por sus circuitos y empezar a comprender de qué manera se generan nuestras percepciones, sensaciones y pensamientos.

Estos conocimientos ayudarían a entender más a fondo los mecanismos por los que se producen la enfermedad de Alzheimer, la esquizofrenia y los ictus.

«¿Cómo podemos desentrañar el funcionamiento de los circuitos neuronales?», planteó el Dr. Tom Mrsic-Flogel, uno de los investigadores del UCL. «Para empezar hay que conocer la función de cada neurona y a qué otras neuronas está conectada. Si logramos localizar las conexiones entre las neuronas que cumplen determinadas funciones, estaremos en disposición de empezar a desarrollar un modelo informático que explique los complejos mecanismos mediante los que las redes neuronales generan los pensamientos, las sensaciones y los movimientos.»

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Registro de neuronas

Los científicos emplearon una técnica desarrollada en un modelo murino que les permite combinar información sobre la función de las neuronas con detalles acerca de sus conexiones sinápticas. Valiéndose de imágenes de alta resolución observaron la corteza visual del cerebro del ratón, que contiene miles de neuronas y millones de sinapsis, y lograron distinguir cuáles de estas neuronas respondían a un estímulo concreto, por ejemplo un borde horizontal.

Seguidamente examinaron otro conjunto de neuronas para averiguar cuáles respondían a los mismos estímulos. Así pudieron registrar cuáles de estas neuronas mantenían conexiones sinápticas con el primer grupo de neuronas.

Constataron que las neuronas que respondían de forma muy similar a los mismos estímulos visuales, como por ejemplo bordes con la misma orientación (es decir, horizontales o verticales) o características visuales más complejas, como rostros, estaban conectadas entre sí en muchos más casos que las que respondían a estímulos diferentes.

Por consiguiente, los hallazgos de este estudio amplían el saber científico sobre si las conexiones locales entre neuronas se establecen de forma esporádica, aleatoria e independiente de la función, o si, en cambio, las neuronas se conectan a otras tras responder a estímulos determinados.

«Ahora empezamos a desentrañar la complejidad del encéfalo», reconoció el Dr. Mrsic-Flogel. «Una vez sepamos la función y las conexiones de las neuronas que existen en las distintas capas del encéfalo, podremos empezar a elaborar una simulación informática de cómo funciona este asombroso órgano. Pero hasta entonces tendrán que pasar muchos años y que combinarse los esfuerzos de la comunidad científica con una inmensa capacidad de procesamiento informático.»

Este estudio ha propiciado un conocimiento más profundo del complejo funcionamiento interno del encéfalo y proporcionado a los neurocientíficos una nueva herramienta con la que seguir sondeando el más enigmático de los órganos del cuerpo humano. Asimismo, sus hallazgos ofrecen indicios de utilidad para revelar los circuitos funcionales de las regiones del cerebro responsables del tacto, la audición y el movimiento.

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