¿Por qué las neuronas cambian sus circuitos de conexión en distintas áreas del cerebro?

“La arquitectura del cerebro, es decir las conexiones entre neuronas que tiene el cerebro de una persona, a nivel global está bastante establecida a lo largo de la vida; pero si uno mira áreas específicas, lo que se observa es que esas conexiones están en constante remodelación y no se sabe muy bien cómo ni por qué”, explicó a Télam el físico Emilio Kropff, director del Laboratorio de Fisiología y Algoritmos del Cerebro de la Fundación Instituto Leloir (FIL) y autor principal del estudio.

Para explicar a qué se refiere con áreas específicas, Kropff realizó la siguiente comparación: “Es como si mirarámos el tránsito de una ciudad grande: las autopistas corren siempre en el mismo sentido pero las calles internas van cambiando”.

Y añadió que “lo que nosotros hicimos es una pregunta eminentemente teórica y fue: ¿podrá ser que esto ocurra para mejorar la capacidad para almacenar memoria y poder recuperarla”.

Para responder a esa pregunta, Kropff junto a Facundo Emina -becario doctoral de Conicet en el Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN-UBA) realizaron un modelo computacional del cerebro muy básico basado en redes neuronales cuyas conclusiones fueron publicadas recientemente en la revista Frontiers in Systems Neuroscience.

“El cerebro es súper complejo y nosotros lo simplificamos en un modelo pero que nos permite sacar conclusiones que luego pueden extrapolarse para comprender redes neuronales un poco más complejas como sería el cerebro humano”, explicó Kropff .

Sin embargo, Emina advierte algunos límites de estos modelos: “Muchos de los modelos teóricos que describen las redes neuronales predicen una capacidad de almacenamiento bastante baja, o sea que no es comparable, con, por ejemplo, la cantidad de caras que una persona puede recordar o la cantidad de palabras”.

“Entonces -continuó- la idea fue ver qué mecanismos compatibles con la biología podrían llevar esta capacidad de almacenamiento que figura en los modelos computacionales a un límite más cercano a la capacidad del cerebro de una persona”.
“Nuestro estudio hace énfasis en dos cosas para poder analizarlas por separado: Por un lado, la arquitectura (que era qué neurona se conecta con otra), y por el otro la fuerza de esa conexión”, detalló Kropff.

Y añadió que “para modelar esa fuerza no hicimos nada nuevo; simplemente usamos un modelo clásico que dice que dos neuronas se conectan si están coactivas y la fuerza de esa conexión tiene que ver con cuán coactivas están, es decir si se activa una y la otra también, siempre medida en términos de electricidad”.

“Lo que tocamos, y lo hicimos diferente de los modelos clásicos, es decidir qué neurona se conecta con cual”, explicó. A partir de esto, el investigador detalló que “lo que demostramos es que a través de esta remodelación constante se puede llegar a una capacidad 10 veces más grande”.

“No es todo lo que esperábamos pero es un paso significativo para volver a estos modelos más realistas, que puedan explicar la capacidad que tiene el cerebro humano. Y además esto podría dar una pista para responder a la pregunta de por qué en las áreas del cerebro hay constante remodelación y la respuesta sería que es para optimizar la capacidad de almacenamiento de memoria”, detalló Kropff .

Y concluyó: “Es una hipótesis que estamos lanzando a la comunidad; quizás algún colega la recoja y pueda hacer un experimento; por ahora es puramente teórica”.

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